JPS6186540A - 車両用冷凍冷房装置 - 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台の冷媒圧縮機を冷凍用と冷房用に供用する
方式の車両用冷凍冷房装置に関する、５［従来の技術１ 在来の車両用冷凍冷房装置は冷凍および冷房（ノイクル
にそれぞれ冷媒を′ＫＩ環させる方法として、両サイク
ルに各専用の冷媒圧縮様を設けるか、あるいは多シリン
ダー型の一台の圧縮義に組み込まれている複数個のシリ
ンダーの内の一部のシリンダーを冷房用に、そして残余
のシリンダーを冷凍用に使い分けることを行ってきた。

そして前者の方法は装置が高価となり、まＩこ設置スペ
ースを多く取る魚で不利を招き、後者の方法によれば、
冷凍と冷房の両懇能を同時に働かせる時には、両橢能は
共に不十分なものどならざるを１９ない難点を抱えてい
た。

し発明が解決しようとする問題点１ 制作コストおよび設置スペースの点が右利な冷凍および
冷房兼用の唯一台の圧縮機を用いた車両用冷凍冷房装置
について、冷凍または冷房のいずれか一方のは能のみを
動かせる時にも、また両機能を同時に働かせる時にも、
在来装置よりも、冷凍効率を向上させることのできる冷
凍リーイクルを提供することが本発明の目的である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の車両用冷凍冷房袋■は、冷凍用の冷媒減圧装置
および蒸発器と、冷房用の冷媒減圧装置および蒸発器と
、冷凍用および冷房用の画然発器への冷媒供給のために
共用される冷媒圧縮機および凝縮器を備えており、前記
圧ｒｆ６＋幾の冷媒圧縮室には、吸入工程の開始端側に
前記冷凍用蒸発器からの還流冷媒吸入口を、また吸入■
稈の終端側に前記冷房用蒸発器からの還流冷媒吸入口を
設けると共に、前記凝縮器の下流に減圧装置と気液分離
器を順次設け、且つ該気液力ｌ１ＩＩ器で分別された気
相冷媒を前記冷房用蒸発器の下流の還流冷媒と合流させ
るための、電磁開閉弁を介在させたガス４２９１９２１
２手段を設け、冷凍または冷房のいずれか一方の機能の
みを働かす時には、前記電磁弁が開弁されるように構成
されてなる。

［発明の作用、効果］ 本発明の車両用冷凍冷房装置は、冷凍用蒸発器と、冷房
用蒸発器を備えており、画然発器へ冷媒を供給するため
の両者兼用の一台の圧縮懇には、冷媒圧縮室の吸入工程
間始端側に冷凍用蒸発器から還流される冷媒の吸入口を
、また吸入工程終端側には冷房用蒸発器からの冷媒吸入
口が設けられている。さらに凝縮器から画然発器に至る
間の凝縮器下流には減圧装置と気液分離器とが順次介在
されており、この分離器で分別された気相冷媒は、電磁
開閉弁を介在させたガスインジェクション手段、例えば
配管等を通って冷房用蒸発器の下流側に合流させるよう
に構成されている。

今、冷凍−リイクルと冷房サイクルを同時に助かけると
、圧縮機の圧縮室はその吸入工程において、先ず冷凍用
蒸発器から流出する冷媒を吸入し、つづいてこの流出冷
媒よりも高い圧力を保っている冷房用蒸発器からの冷媒
が両冷媒の圧力差によって吸入されるので結局の所１つ
の圧縮室で冷凍および冷房用の画然発器からの還流冷媒
を同時に圧縮することができる。斜板式圧縮機のような
多シリンダー型圧縮重であれば個々のすべてのシリンダ
ーにこのような同時圧縮機能を与えられるので、在来装
置のように１台の圧縮機に組み込まれている複数のシリ
ンダーを冷凍用と冷房用に分割して動かせることによる
、冷凍および冷房用サイクルのそれぞれの冷凍能力の低
下を避けることができる。なおこの装置作動モードにお
いては、ガスインジェクション手段は電磁弁の閉弁によ
って封鎖される。。

次に冷凍サイクルのみまたは冷房骨ナイクルのみを鋤か
せる作動モードに切換えると、電磁弁が開弁させられる
のでガスインジェクション手段が聞き、ガスインジエク
シ］ンリ゛イクルの機能が動いて、後述する如き機能に
基づいて、冷凍能力が大巾に高められる。

従って本発明になる車両用冷凍冷房装置は、在来装置に
較べて圧縮機の制作費の軽減と設置スペースの縮小並び
に動力費の節減ど共に、冷凍効率向上の面から格段にす
ぐれている。

［実施例］ 本発明の車両用冷凍冷房装置を付図に示す実施例に基づ
いて以下に説明する。

第１図は本発明装置の作動サイクル図であって、１はマ
グネットクラッチ２を介して車両のエンジンによって駆
動される冷媒圧縮機、３は凝縮器、４は減圧装置、この
場合はキレピラリチューブ、５は冷媒気液分離器、６と
７はそれぞれ冷房用の膨張かと蒸発器、８は送風は、９
と１０はそれぞれ冷凍用の膨張弁と蒸発器、１１．１２
は逆止弁、１３と１４はそれぞれ冷房用または冷凍用蒸
発器によって冷やされた空気の湿態の検知用１ノーミス
タ、１５は感熱筒、１６は電磁開閉弁１７を介在させた
ガスインジエクシ］ン手段で、気液分離器５で分別され
た気相冷媒の排出口と冷房用蒸発器１の下流側とを結ん
でいる。１８は冷房用および冷凍用の画然発器７および
１０のそれぞれの上流側の連通用管路で電磁開閉弁１９
が介在されている。２５は気液分前板１゜２０はサーミ
スタ１３からの信号に基づいて電磁弁１７およびマグネ
ットクラッチ２を動作させるための］シト０−ルアンプ
、２１はサーミスタ１４からの信号を受４−Ｊて電磁弁
１９とングネッＩ−クラッチ２を動作させるためのコン
ｌ−ロールアンプ、２２と２３はそれぞれ冷房サイクル
と冷凍サイクルを働かせるためのスイッチ、２４は車両
電源バッテリである。

第２図は「縮ＩＸｍ　１、この事例では１０シリンダー
の斜板式圧縮機の側断面図であっＣ１３０はセンタハウ
ジング、３１と３２はフロントおよびり＼７ハウジング
、３３はハウジングの中央部に形成された斜板室であり
、３４は斜板、３５は斜板３４の回転円シレフ１−であ
る。３６は斜板３４がシレフ１−３５の軸方向に対して
斜めに回転する動ぎを受けて前後動するピストンであっ
て、シ（！７１へ３５の回りを取り囲むようにして５本
設けられている。斜板３４の周縁部はビスｌ−ン３６に
設けた凹溝３Ｇａ内に位置し、斜板３４の動きをビス１
ヘン３６にスムーズに伝達させるために、シュー３７と
ボール３８とがこの両者の間に介在さゼである。３９お
よび４０はピストン３６の前後両端面とセンタハウジン
グ３０内に形成されたシリンダ壁面４１とに囲まれて形
成された、それぞれリヤシリンダおよびフロン１−シリ
ンダ室であって、各々５室ずつ計１０室が設けられてい
る。

シリンダ室３９および４０のピストン上死点に近接した
シリンダ壁面には、弾性金属板で形成された吸入弁４２
を設りた冷媒吸入口４３が開口し、フロントおよびりＶ
ハウジング３１および３２にそれぞれ形成された吸入ポ
ート４４および４５を軒てセンタハウジング３０に組み
付けられた冷房用蒸発器７の冷媒出口への接続口４６に
連通されている。

一方シリンダ室３９および４０のピストン下死点に近接
したシリンダ壁面には冷媒吸入用スリット４７□が設け
られており、このスリブ１−４７はセンタハウジング３
０内に組付けられたガスインジェクション手段１６およ
び冷房用蒸発器７の合流冷媒管の接続口４８に斜板室３
３の空間を介して連通されている。

シリンダ室３９および４０以外の残余の８つのシリンダ
室にも同様な冷媒の吸入口４３と冷媒の吸入用スリン１
〜４７が設置）られる。各シリンダーで圧縮された気相
冷媒は、吐出ポー１へ４９を経て図示しない吐出口から
凝縮器３に向けて吐出される。また５０は潤滑油用オイ
ルポンプ、５１はオイルパンである。

第３図は第１図のり“イクル図として示された装置の各
構成要素の接続状況見取図であって、凝縮器３はエンジ
ンルームの前面部その他の外気に曝される個所に設置さ
れ、冷房用蒸発器７は運転席の計器′ｆＩ３下部に配設
されている車室内空調用タクト内に、また冷凍用蒸発器
１０は１〜ランクルームあるいは荷台等に設ｆｆ’（シ
た冷凍・冷蔵ｊｌｉ内にそれぞれ取付けられる。６１は
圧縮機１と凝縮器３の接続配管、６２は気液分離器５内
に貯えられた液相冷媒を各蒸発器７および１０に供給す
るための配管、６３と６４は画然発器で冷房または冷凍
仕事を終えて気化した冷媒を圧縮機１に還流させるため
の各配管である。６０は圧縮機１にエンジンの回転力を
導伝するためのプーリであり、その他の符号は第２図に
付されたそれと共通している。

次に本発明装置の作動の有様を、冷凍および冷房の両ナ
イクルを同時に働かけ゛る場合、冷凍サイクルのみを鋤
かＩる場合１３　、Ｊ：び冷房サイクルのみを動かせる
場合の三様の運転状態について両サイクルを同時作動さ
せた時と、冷凍サイクルのみを触かけた場合についての
各モリエル線図（冷媒がサイクルをたどる過程での保右
圧とエンタルピの推移を表しＩこグラフ）としての第４
図および第５図を参集しながら個別に説明する。

［１１冷凍および冷凍サイクルの同時運転の場合 冷凍および冷房サイクルの始動用電源スイッチ２３およ
び２２をそれぞれ投入する。この１．１点で冷凍用と冷
房用の魚介器１０ど７は共に昌い熱負荷を受【」ており
、圧縮機１を駆動さＵるｌこめに冷房サイクルと冷凍サ
イクル用のそれぞれのコントロールアンプ２０Ａ；よび
２１は各々の各蒸発器に付設された４ナーミスタ１３お
にひ１４からの倹）晶（へ号に基づいてマグネットクラ
ッチ２をオンさけるｌ（めの信号をｆｆ１１Ｊる。また
ガスインジ１クションリイクルのＡン〜オフ用の通電時
にオン°ｎ動される電１０弁１７に対しては、冷房用コ
ントロールアンプ２０からの信号は光けられず、閉弁状
態に保たれる。一方、冷凍と冷房用の各蒸発器の下流側
の連通管路１８を断続させるための通電時にオン作動さ
れる電磁弁１９に対しては、冷凍用コン１へロールアン
プ２１からの信号が発せられないために閉弁状態に置か
れる。

このため冷房と冷凍の各サイクルを流れる冷媒はそれぞ
れ独自の流路をたどる。即ら冷凍サイクルについては、
冷凍用蒸発器１０から排出された冷媒は、圧縮１大１の
配管接続口４６に吸入され、吸入ボー　ｌ”　４４（４
５）および吸入口４３を通ってシリンダ室３つ（４０）
に導入される。この時の冷媒の圧力は定圧式の冷凍用膨
■ｌ弁９の設定圧力Ｐ４の水準に達する。

圧ノＪＰ４が０．５に９７Ｃｍ　２であるとすれば、そ
の時冷媒温度は一２１℃に低下している。一方冷房サイ
クルを流れる冷媒は、冷房用魚介器７から排出された後
、圧縮（幾１の配管接続口４８に吸入されて斜板室３３
に流入し、ピストン３Ｇが■・死点近くに後退するとシ
リンダ壁に設りられたスリット４７がピストン３６によ
る封鎖から解かれるので、接続口４８からシリンダ室に
導入される。そして冷房用蒸発器７の出口部での冷媒能
力Ｐ３は通常２．５ｋｇ／ｃｍ　２に保たれるので、冷
凍用蒸発器１０から送り込まれた冷媒がシリンダ室内に
存在するにもかかわらず、前者の保有圧０．５ｋｇ／ｃ
ｍ　２との圧力差によって、冷房用蒸発器７からの冷媒
も同時にシリンダー内に吸入され、その内圧はＰ３に高
められる。次いでピストン３６が前進に転することによ
って冷媒は圧縮機からの吐出圧Ｐ１にまで圧縮されて吐
出ボート４９に送られる。

上）！のような冷凍Ｊ３よび冷房サイクルにおける冷媒
の状態変化の有様をＬす１ル線図としての第４図の上に
たどってみると、Ａ点は冷凍および冷房用の２つの蒸発
器７と１０からυ１出され圧縮機１内で混合圧縮を受け
た冷媒の圧力およびエンタルピの保有状態を示している
。そして凝縮器３および減圧装置４を通過させられるこ
とによって、液相冷媒のエンタルピはＢ点位置まで低下
し、図の８０分の適冷７ＪＩ状態が６たらされると共に
、その圧力は０点に下降し、ＰｌからＰ２に減圧される
。

冷媒気液分部器５で分別された液相冷媒は冷房ｄ３よび
冷凍サイクルを鋤かＵるｌこめに送出されるが、冷房１
ノイクルについては膨張弁６を経ることによってＰ３に
減圧されてＤ点に達し、蒸発器ｌで熱交換を受けてその
出［１部ｒ　Ｉ、ｔ　Ｇ状態になる。、（ｕ！７ｊ冷凍
リ−イすルをＩことる冷媒は膨張弁９によって２４にま
で減圧されて［状態どなり、魚介器１０を通過した時点
ではＦ状態に落らつく。そして画然発器１と１０からそ
れぞれ排出された気化冷媒は、唯一台の圧縮機１によっ
て同時に圧縮されることになる。この装置作動モードで
は、液相冷媒が過冷却された分だけ在来装置に較べて冷
凍効率が向上される。

［２］冷凍サイクルのみを運転する場合冷房サイクル休
止の状態のもとで、冷房用蒸発器１に冷媒が流入しつづ
ｌＪると、外気温が低まるにつれて蒸発器への着霜が甚
しくなるので、冷媒供給を止める必要を生ずる。このよ
うな場合、凹通はマグネットクララＪ−２をオフさける
が、そのために冷凍リーイクル用に兼用される圧縮（晟
１が停止してしまう。しかし本発明装置では、冷凍＋、
ｆイクル川Ｉ用−ミスタ１３の出力が設定値以下に下が
ると、冷房用］ントロールアンプ２０はマグネットクラ
ッチ２をオフさけると共に電磁弁１７に開弁指示を発し
、ガスインジェクション手段が機能する状態にもたらす
。そして冷凍用コントロールアンプ２１は、冷凍リイク
ル用す−ミスタ１４の出力が設定値以下であればマグネ
ットクラッチ２にオン信号を発するので圧縮１幾１はｎ
切状態に１へかれる。また電磁弁１９には通電さけｆ閉
弁を保たける。

上記の制御状ｒぶのもとでは、気液分ｎｔ器５で分別さ
れた気相冷媒はガスインジェクション手段１６を通り抜
けて冷房用蒸発器７の下流側に合流し、圧縮機１の配管
接続１］４８に到達するが、その保有圧力はＰ５で冷房
用蒸発器の出口部におりる冷媒の圧力Ｐ３より高いため
（第５図参照）逆止弁１２が閉じると共に＠３服弁６は
閉ざされ、冷房用蒸発器７には冷媒が供給されなくなる
。一方冷凍サイクルは平常の如く１幾能し、冷凍用蒸発
器１０から排出される冷媒は接続口４６に吸入される。

このような冷凍サイクルの働きを第４図のモリエル線図
に示すと実線グラフの如くになる。冷凍冷房同時運転時
には、シリンダ室のピストン下死点近傍のスリット４７
と連通ずる配管接続口４８は冷房用蒸発器１からの排出
冷媒を吸入していたのが、冷凍単独サイクルＣはガスイ
ンジェクション手段１６からの冷媒を吸入する状態に切
合えられたためである。このような状態のもとでは前述
の０点にあった冷媒は１−１１状態の液相冷媒とＨ２状
態の気相冷媒に分別され、液相冷媒Ｈ１は膨張弁９を通
過してＥ−状態まで減圧され、蒸発器１０内で熱交換を
受りて（ニー状態に移り前述の如く圧縮１幾１の接続口
４６に吸入される。またガスインジェクション手段１Ｇ
からの気相冷媒は接続口４８から圧縮機１内に導入され
る。従って、冷凍および冷房同時運転時の冷凍り゛イク
ルの第４図に示されたモリエル線図、△→Ｂ−＋Ｅ−＋
Ｆ→Ａを、第５図に描かれた冷凍単独サイクルのモリエ
ル線図、Ａ→Ｂ−＊Ｈ１→Ｅ′→Ｆ′→Ａと対比さける
ことによって理解されるように、後者の冷凍甲独サイク
ルは、前者の冷房と並行した冷凍サイクルに較べて、冷
凍効果は１２−ｉ３からｉ２−　ｉ４に増大し、差し引
き１３−ｉ４のエンタルピ分だけ、いわゆるガスインジ
ェクションサイクルによる冷凍能力向上効果が得られる
ことになる。

［３１冷凍サイクルのみを運転する場合冷凍リイクル用
サーミスタ１４の出力は設定値を下回るので、冷凍リー
イクル用コントロールアンプ２１はマグネットクラッチ
２にオフ信号を発すると同時に重任１弁１７と１９の両
者に量弁指示を送る。一方冷房Ｉナイクル用コントロー
ルアンプ２０はマグネットクラッチ２に通電させて圧縮
機１を運転状態に保つ。このどき電磁弁１？には電流を
送らない。

このような作動状態のもとでは、冷房用蒸発器７からＪ
ＪＩ出された冷媒は聞かれた宙１１餞弁１９が介ｆ１さ
れた電・路１８をｌことっＣ冷媒用蒸発器の下流に流入
し、圧縮（幾１の接続口４６に吸入される。、この■５
、冷房用蒸発器の出口部において冷媒圧Ｐ３は冷凍用ｉ
蒸発器の出口部にお（」るＰ４より高いために、冷凍側
逆止弁１１および定圧式の膨張弁９が閉′４（ｉされる
ので、冷凍用蒸発器１０には冷媒は供給されない。この
冷凍サイクルにＪ３いてムガスインジエクシクンリーイ
クルが冷凍甲独りイクル０．′Ｉど同前に機能し、その
効果が前例の場合と同様に現われる。

この場合のモリエル線図は第５図のＡ→Ｂ→Ｃ→Ｈ１→
Ｄ′→Ｇ−→Ａで示されている。

表１に、本発明装置を冷凍・冷房兼用、冷凍のみに使用
および冷房のみに使用したそれぞれの場合について、装
置の作動Ｍイクルのタイプがどのように変り、また冷媒
の流路切換用電磁弁の開閉が川河に切替わり、それに伴
なって圧縮はの圧縮室（シリンダ）に設けられた２つの
冷奴吸入口が冷凍用蒸発器、冷房用蒸発器まｊ、：はガ
スインジェクション手段のいずれに連通されるかを一覧
表としてまとめた。

表１ Ｃ７）冷房用蒸発器　［相］゛冷凍用ｈ１介器　［相］
　ガスインジＪ−クシ］ン手段 上記はガスインジＪクションリイクルの効果を冷媒のエ
ンタルピの増減のみに４目して述べたが、ガスインジ１
クシェ１ン→ノイクルの）１１込みにＪ、つて圧縮１火
の什・■早を低減さけられる効果、つまり；シモ縮：褐
の下流に設（）た減「装置によって予備的に膨Ｉｌｌ　
ａ　ｖ−られて気化した、冷凍仕事に全く関与しない冷
媒をいたずらに膨張弁に通入させてぞの体積を更に増大
させることによる、圧縮機に及ぼされる無益な仕事Ｍの
増大を回避させる利益が得られるので、このことによっ
゛Ｃ圧縮＋ｉの小形化、運動エネルギーの節減およびコ
ス］・ダウンが可能となる。

また膨張弁は定圧式の他に温度作動式あるいは固定絞り
などであってもよく、更に逆止弁１１および電磁弁１９
は、冷凍車のように冷凍；１能を主体に用いる場合とか
、冷房単独運転を行うことがない使用状態のもとでては
不用となる。

上記実施例では圧縮機として往復運動型のものを使用し
たが、ベーンタイプやロタスコタイプなどの回転型のも
のであっても、圧縮室の吸入開始側と圧縮終了側の両端
面にそれぞれ冷媒吸入口を設けることは可能であるので
、様々なタイプの圧縮機の中から最も使用条件に適した
タイプを選定すればよい。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）冷凍用の冷媒減圧装置および蒸発器と、冷房用の冷
   媒減圧装置および蒸発器と、冷凍用および冷房用の両蒸
   発器への冷媒供給のために共用される冷媒圧縮機および
   凝縮器を備えており、 前記圧縮機の冷媒圧縮室には、吸入工程の開始端側に前
   記冷凍用蒸発器からの還流冷媒吸入口を、また吸入工程
   の終端側に前記冷房用蒸発器からの還流冷媒吸入口を設
   けると共に、 前記凝縮器の下流に減圧装置と気液分離器を順次設け、
   且つ該気液分離器で分別された気相冷媒を前記冷房用蒸
   発器の下流の還流冷媒と合流させるための、電磁開閉弁
   を介在させたガスインジェクション手段を設け、 冷凍または冷房のいずれか一方の機能のみを働かす時に
   は、前記電磁弁が開弁されるように構成されていること
   を特徴とする車両用冷凍冷房装置。