JPS62253513A - 車両用エアコン - 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） 本発明は車両の低速走行時における冷力不足を補なえる
ようにした車両用エアコンに関する。

（従来の技術） 車両用エアコンの冷媒圧縮機は、一般に走行用エンジン
によって駆動されるため、エンジンの回転数の変化によ
って冷房能力が変動し、例えばエンジンの低速回転時に
は冷房能力が低下し、エンジンの高速回転時には冷房能
力が過大になる傾向がある。特に近時のような都市の交
通渋滞の下では車両が低速走行を強いられ、冷力が不足
がちになって車室環境が劣化するため、予てよりその改
善が望まれていた。

このため、従来においても上記問題を解決する種々の提
案がなされている。例えば特開昭５３−１００５４６号
公報には、複数の冷媒圧縮機を走行用エンジンによって
駆動可能に構成し、それらの電磁クラッチをエンジンの
回転数に応じて選択的に作動させ、エンジンの回転速度
が所定値以下の時は複数の冷媒圧縮機を同時に駆動させ
て、冷力不足を補なうようにした車両用エアコンが開示
されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、この従来の装置ではエンジンの低速回転時に冷
媒圧縮機の複数機分の冷房能力が得られる反面、その駆
動源をすべて走行用エンジンから得ているため、エンジ
ンの負担が増大して燃費性能が劣ｆヒしたり、エンジン
の始動初期には概して冷房能力不足の傾向があり、しか
もタクシ−やライトバンのように、車両の使用目的や車
種によって冷房能力を標準以上に増強する場合、その仕
様変更や改変作業が複雑で困難になるという問題がある
。

ところで、このような冷力不足の解消と冷力の変更を容
易に行なえるものとして、特開昭５５−４６３１５号公
報に開示された技術が知られている。すなわち、上記公
報には主圧縮機と共に冷房回路を構成するコンデンサと
エバポレータとの間に二つの膨張弁を配設し、これら膨
張弁の間と主圧縮機の吐出管との間に電動型の補助圧縮
機を介装した冷凍装置が示されている。

しかし、この冷凍装置では前記二つの膨張弁の間にサブ
クーラを設けているため、冷凍設備が大型かつ高価にな
るとともに、庫内からエバポレータの吹出し温度を制御
し得ない構造上、庫内が異常に冷却される倶れがあって
、乗員の快適性を対象にした車両用エアコンには採用で
きない。

本発明はこのような点に鑑み、エンジンの低速回転時に
おける冷力不足を補なえるとともに、車室内からの情報
によっても冷力を補正し得るようにして、車室環境を快
適に整えられるようにした車両用エアコンを提供するこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段） このため、本発明の車両用エアコンは、走行用エンジン
により駆動される第１冷媒圧縮機と、コンデンサとエバ
ポレータを備えた冷房回路の前記コンデンサとエバポレ
ータとの間に、第１および第２絞り弁を介装し、これら
絞り弁の間と第１冷媒圧縮機とコンデンサの間をバイパ
ス管で接続し、このバイパス管に電動式の第２冷媒圧縮
機を配設し、これら第２冷媒圧縮機と第１絞り弁の作動
を制御スイッチによりＯＮ・ＯＦＦ制御するようにして
、例えば車両の低速走行時または車室温度や車室温度の
上昇時に、第２冷媒圧縮機を駆動させて冷力を増強し、
車室環境を快適に整えられるようにしたことを特徴とし
ている。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面により説明すると、第１
図および第２図において１は車両に搭載された走行用エ
ンジンで、その駆動プーリ２と被動プーリ３との間には
ベルト４が巻き掛けられ、第１冷媒圧Ｉｉ機５を駆動可
能にしている。上記圧縮機５の吸入ポートと吐出ポート
には閉路をなす冷媒導管６が接続され、鎖管６にその吐
出側からコンデンサ７と受液器８およびエバポレータ９
が介装されている。

上記コンデンサ７と受液器８との間および受液器８とエ
バポレータ９との間には、第１および第２絞り弁１０．
１１が設けられ、このうち第１絞り弁１０には後述の第
１リレーの動作に連動してバルブ開度を可変にした電動
式のものが用いられている。この第１絞り弁１０は常時
は通常のバルブ開度を維持し、上記リレーの動作に連動
して、バルブ開度な所定量に縮小可能にしており、また
第２絞り弁１１には公知の温度式膨張弁が用いられてい
る。

そして、上記受液器８にはバイパス管１２の一端が接続
され、その他端は第１冷媒圧縮機５とコンデンサ７との
間の冷媒導管６に接続されていて、このバイパス管１２
に第２冷媒圧縮機１３が介装されている。第２冷媒圧縮
機１３は第２リレー１４の動作に連動して駆動可能な小
容量の電動式のものが用いられ、受液器８から冷媒ガス
を吸入して圧縮し、これを冷媒導管６に連通ずるバイパ
ス管１２に吐出可能にしている。

一方、第２すし・−１４の励磁回路には、上記第２冷媒
圧縮機１３の駆動を制御する制御スイッチＬ巳か接続さ
れ、このスイッチ１５−にはエンジン回転数検出スイ・
ソチ１６と車室温度または車室温度スイッチ１７が並列
に接続されている。このうち、回転数検出スイ・ンチ１
６は、例えば走行用エンジン１に設置したクランク角度
センサ等からの検出信号が所定レベル以下の時、実施例
ではエンジンの回転数が低速域における所定値以下の場
合にＯＮし、当該値を越えた場合にはＯＦＦ状態になる
ように構成されている。

また、車室温度若しくは車室湿度スイ・ノチ１７は、車
室の適所に設置した温度センサまたは湿度センサからの
検出信号が、所定レベルに到達した場合にそれぞれＯＮ
するようにされている。

この場合、これらのスイッチ１６．１７に加えて手動ス
イッチを並列に接続し、かつ該スイッチを運転席付近に
設置して、適時第２冷媒圧ｌｉ？ｉ機１３を駆動し、ま
たは駆動停止させるようにすることも可能であり、また
この制御用スイッチ−１５−とバッテリ１８との間に二
つのリレーを直列に接続し、一方のリレーの励磁回路に
は例えば前照灯やワイパー用駆動モータを接続し、他方
のリレーの励磁回路には第１冷媒圧縮機５の駆動用のマ
グネットクラ・Ｖチェ９を接続して、前照灯やワイパー
の使用時および第１冷媒圧縮機５の停止時には前記各リ
レーをＯＮまたはＯＦＦさせ、第２冷媒圧縮機１３の駆
動を停止させるようにすることも可能である。

この他、図中２０は第１絞り弁１０の作動金制御する第
１リレー、２１はエバポレータ９の吹出口温度が一定値
以下の場合、前記マグネットクラッチ１つに対する励磁
電流を遮断するようにしたサーモスイッチである。なお
、この実施例において受液器８の代わりに、これと同機
能を有する気液分離器を使用し、これにバイパス管１２
の吸入端を接続したり、第２絞り弁１１として温度式膨
張弁の代わりに、一様な絞り特性を呈するキャピラリー
チューブのような固定絞りを用い、エバポレータ９と第
１冷媒圧縮機５との間にアキュムレータを介装して、エ
バポレータ９から吐出された液冷媒を分離させ、該液冷
媒の第１冷媒圧縮機５への侵入を阻止するようにするこ
とも可能である。

（作用） このように構成した車両用エアコンでは、第１冷媒圧縮
ｍ５とコンデンサ７、および受液器と第２絞り弁１１そ
れにエバポレータ９とで構成する通常の冷房回路に実質
上、電動式の第２冷媒圧ｍ機１３を付加するだけでよい
から、その基本構造は頗る簡潔であり、これに伴ない第
１！２つ弁１０の設置や冷媒導管６およびバイパス管１
２の配管、更には第１および第２リレー１４．２０並び
に制御スイッチ１５等の設置を要するにしても、これは
何れも既設の配管構造や配線を流用して僅かに手を加え
るだけで足りるから、既設の車両用エアコンの冷力増へ
の改変に容易に応じられることとなる。

次にこのような車両用エアコンにおいて、走行用エンジ
ン１の駆動時にエバポレータ９の吹出口温度が所定値以
上に達し、サーモスイッチ２１がＯＮされ、かつマグネ
ットクラ・ソチ１９が励磁されて、被動プーリ３が第１
冷媒圧！？ｉ機５のドライブシャフトに連結されると、
走行エンジン１の動力が駆動プーリ２からベルト４およ
びを被動ブー１．Ｊ３を経て上記ドライブシャフトに伝
達され、第１冷媒圧縮機５が駆動する。

上記圧縮機５の駆動に伴ない高温高圧に加圧された冷媒
が冷媒導管６に吐出されると、上記冷媒は上記導管６に
導かれて移動し、コンデンサ７で液凝縮された後第１絞
り弁１０へ移動する。第１絞り弁１０は常時はＯＦＦ状
態に置かれ、その通路内面積を冷媒導管６の管内面積と
略同−に設定されていて、内部な移動する冷媒を冷媒導
管６内と同様な定常流にしている。

したがって、第１絞り弁１０通過後の冷媒は圧力降下す
ることなく受液器８内に導かれ、謹話８で除湿された後
第２絞り弁１１で絞られてエバポレータ９に送り込まれ
、蒸発潜熱で低温に冷却された後吐出されて、第１冷媒
圧縮機５に吸入される。すなわち、この場合には第１冷
媒圧縮機５から吐出された冷媒が通常の冷房サイクルを
形成する、車両用エアコンの通常の冷房運転が行なわれ
る。

次にこのような通常の運転下で、例えばエンジンがアイ
ドリンク時のような低速運転に移行され、この状況を検
出したクランク角度センサからの信号を介して、エンジ
ン回転数検出スイッチ１６がＯＮされると、該スイッチ
１６に接続された第１および第２リレー２０．１４が励
磁され、それらの励磁状態が保持される。

このため、第１リレー２０の作動に連動して第１絞り弁
１０がバルブ開度を縮小し、また第２リレー２０の作動
に連動して第２冷媒圧縮機１３が始動する。

このような状況の下で第１冷媒圧縮機５から冷媒が吐出
されると、この冷媒はコンデンサ７で液化され、第２図
のモリエル線図で示すようにｅまで過冷却された後、第
１絞り弁１０に導かれて中間圧力Ｐ、まで絞られ、その
際の減圧膨張により一部の冷媒が蒸発して、その蒸発潜
熱により冷却される。こうして、第１絞り弁１０を出た
冷媒はガス分を含んだ複合冷媒となって受液器８に導か
れ、ここでガス分と液分に分けられる。

このうち、冷媒ガスはバイパス管１２に導かれて第２冷
媒圧縮機１３に吸入され、該圧縮機１３で中間圧力Ｐ、
から高圧Ｐ、まで、すなわち第２図上Ｃの状態からｄの
状態まで圧縮され、バイパス管１２の管端部で第１冷媒
圧縮機５から吐出された冷媒ガスと合流し、コンデンサ
７に導かれてｅまで凝縮される。

一方、受液器８で分離された液化冷媒は第２絞り弁１１
に導かれ、該器１１で更にＰｌからＰｌまで、つまり上
図上ｇの状態からｈの状態まで膨張してエバポレータ９
に送られ、エバポレータ９で残りの液冷媒が蒸発され、
その際の蒸発潜熱で低温に冷却されて、ｈの状態からａ
の状態に移行する。こうして、エバポレータ９から吐出
された冷媒は第１冷媒圧縮機５に吸入されて、Ｐ＋から
Ｐ、、、まで、すなわちａの状態からｂの状態に圧縮さ
れる。

このように例えば走行用エンジン１の回転数が低下する
と、第１および第２冷媒圧縮機５．１３による二段圧縮
サイクルが行なわれるため、エバポレータ９内は液分の
多い冷媒で満たされるので、ここでの蒸発能力が多くな
り、冷力不足を補なえ′ることとなる。

すなわち、この場合の第１および第２冷媒圧縮機５，１
３と、第１および第２絞り弁１０．１１を駆使した所謂
二段圧縮二段膨張の冷房サイクルにおける冷房能力Ｒ（
Ｋｃａｌ−、／　ｋｇ　）は、エバポレータ９を通る冷
媒循環量をＧ、第２図上ａおよびｇの各状態のエンタル
ピをｉａ、　ｉ、　（Ｋｃａｌ／　ｋｇ　＞とすると、
Ｒ＝Ｇ（ｉ、−ｔｇ）で表わされる。したがって、仮に
第２絞り弁１０が無い場合には、冷媒液の絞り変化は第
２図上ｅｊとなり蒸発はｊａとなるから、上記第２絞り
弁１０によってｊのエンタルピなｉＪとすると、それら
の差分、すなわちＧ（ＩＪ−１，）だけ冷房能力が増加
することとなる。

また、この場合の第１および第２冷媒圧縮ｆｉ５．１３
の圧縮仕事ＡＬ＋　、　ＡＬ２　　（Ｋｃａｌ／　ｋｇ
　）は、第２図上のす、ｃ、ｄの各状態のエンタルピを
それぞれｉｂ、　ｉｃ、　Ｌ　（Ｋｃａｌ、／ｋｇ）と
すれば、ＡＬＩ　＝＝Ｇ　（ｉｂ−ｉ、）　、ＡＬ、２
　＝ｉｄ−ｉｃとなるから、第１または第２冷媒圧縮ｆ
ｉ５．１３の単独運転による所謂単段圧縮に比べて、圧
縮仕事が節減されることとなる。

したがって、この場合の実際の成績係数は、冷房量を第
１および第２冷媒圧縮機５，１３の仕事量で除した値で
表わされるが、冷房量は冷房能力と比例関係にあって増
加指向にあるから、上記成績係数もその分向上すること
となって、上記圧縮機５．１３の良好な運転状態が得ら
れることとなる。

一方、車両が低速運転から中・高速運転に移行して、走
行用エンジン１の回転数が所定値以上に達すると、クラ
ンク角度センサがこれを検出してエンジン回転数検出ス
イッチ１６がＯＦＦ状態になり、第１および第２リレー
２０．１４の励磁状態が解除されて、第１絞り弁１０が
原状のバルブ開度を回復するとともに、第２冷媒圧縮機
１３が駆動を停止して、第１冷媒圧縮機５による単段圧
縮運転が行なわれる。すなわち、この場合にはエンジン
１の回転増によって上記圧縮機５から吐出される冷媒量
が増量され、所定の冷力が確保されるから、車室環境が
快適に整えられることとなる。

また、このようなエンジン１の回転数の変化以外に、例
えば車室温度または車室湿度か上昇して車室環境が劣ｆ
ヒした時でも、当該スイッチ１７がＯＮ　Ｉ、て第２冷
媒圧縮機１３が駆動し冷力が増強されるから、実際の車
室環境に即して快適性を制御することができ、この意味
で第１冷媒圧縮機５の運転時における単室環境の劣化を
補償し得ることとなる。しかも、第２冷媒圧縮機１３は
所定の条件下に限って駆動し、常時は駆動を停止してい
るから、終始駆動するものに比べて消費電力の節減が図
れ、同時に前述した成績係数の向上を促すことにもなる
。

（発明の効果） 本発明の車両用エアコンは以上のように、走行用エンジ
ンにより駆動される第１冷媒圧縮機と、コンデンサとエ
バポレータを備えた冷房回路の前記コンデンサとエバポ
レータとの間に、第１および第２絞り弁を介装し、これ
ら絞り弁の間と第１冷媒圧縮機とコンデンサの間をバイ
パス管で接続し、このバイパス管に電動式の第２冷媒圧
縮機を配設し、これら第２冷媒圧縮機と第１絞り弁の作
動を制御スイッチによりＯＮ・ＯＦＦ制御するようにし
て、制御スイッチの動作により第２冷媒圧縮機を駆動さ
せ、二段圧縮サイクルを得るようにしているから、効率
良い冷力の増強を図ることができる効果がある。

したがって、上記制御スイッチとして走行用エンジンの
回転数検出スイッチを用い、該スイッチをエンジンの所
定の回転数以下でＯＮするように設定したり、上記制御
スイッチとして車室温度または車室温度スイッチを用い
、該スイッチを所定の車室温度または湿度以上でＯＮす
るように設定すれば、車両の低速走行時に生ずる冷力不
足を解消できるとともに、車室内信号によって車室環境
を快適に整えることができる。

しかも、本発明では従来の冷房回路に僅かに手を加える
だけで足りるから、既設のこの種エアコンの改変に容易
に応することができ、例えばタクシ−やライトバンのよ
うに車両の使用目的や車種によって標準以上の冷力を要
する場合、それらの仕様変更を容易に行なうことができ
ることとなる。また、本発明では第２冷媒圧縮機を所定
の条件下でのみ駆動させているから、消費電力の節減を
図れる実用的な効果があり、またこれを電動式としてい
るから駆動時においても走行用エンジンの負担にならず
に済み、燃費性能の低下を防止し得るなどの利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概要図、第２図は本発
明に使用した第１および第２冷媒圧縮機を駆動させた場
合の冷房特性を示すモリエル線図である。 １・・・走行用エンジン、５・・・第１冷媒圧縮機７・
・・コンデンサ、　　　９・・・エバポレータ。 １０・・・第１絞り弁、　１１・・・第２絞り弁。 １２・・・バイパス管、　　１３・・・第２冷媒圧縮機
二１・・・制御スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　走行用エンジンにより駆動される第１冷媒圧縮機と、
   コンデンサとエバポレータを備えた冷房回路の前記コン
   デンサとエバポレータとの間に、第１および第２絞り弁
   を介装し、これら絞り弁の間と第１冷媒圧縮機とコンデ
   ンサの間をバイパス管で接続し、このバイパス管に電動
   式の第２冷媒圧縮機を配設し、これら第２冷媒圧縮機と
   第１絞り弁の作動を制御スイッチによりＯＮ−ＯＦＦ制
   御するようにしたことを特徴とする車両用エアコン。