JPS63271068A - ヒ−トポンプ装置 - 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、急速冷房時などに、圧縮機などにかかる負担
を軽減するとともに、冷房効率を高めるヒートポンプ装
置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］一般に
、車輌などに搭載されているニアコンディショナでは、
冷房時の低熱源として、冷媒が気化するとぎの潜熱を利
用づるヒートポンプ装置が多く採用されている。

この種のヒートポンプ装置には、圧縮機Ｊ：り圧送され
た冷媒が凝縮器にて熱交換されて、高温高圧の液冷媒と
なり、いったん、受液器に蓄えられた後、膨張弁に入り
、減圧されて低温低圧の霧化状態の冷媒どなり、次いで
、蒸発器に入り、車室へ冷風を送る、いわゆる、冷凍サ
イクルが形成されている。

ところで、単室の冷房空気温度が低くなると、上記蒸発
器での熱交換率に比し、上記車室の冷房能力が大きくな
り、冷房余剰が発生覆る。

従来、上記ヒートポンプ装置が冷房余剰に到達した場合
、上記圧縮機に設けられた電磁クラッチをＯＦＦ動作し
、上記蒸発器に対重る霜付さ・、および、車室の冷え過
ぎを防止し、一方、上記冷房空気の温度上昇に伴い上記
電磁クラッチを再びＯＮ動作させて、車室温度を調整す
る手段が多く採用されていた。

しかし、上記ヒートポンプ装置の０Ｎ１０ＦＦ動作が頻
繁に行なわれると、例えば、圧縮機起動時、エンジンに
かかる負担が大きいために車輌走行に要する出力が一瞬
低下し、走行安定性に支障が生じるばかりでなく、燃料
消費率が高くなる。

例えば、特開昭６０−２５９７７７号公報には、圧縮機
の容量を車輌の運転状態、および、車室温度に応じて可
変設定できるようにし、高圧側へ圧送される冷媒の吐出
量を制御して、車室温度を調整する技術が開示されてい
る。

しかし、この先行技術では、例えば急速冷房は、上記圧
縮機の容量を増大さけて行う必要があるため、走行に要
するエンジン出力が低下し、前述と同様、良好なドライ
バビリティに支障が生じ、特に、エンジン出力に余裕の
ない低排気量エンジンを搭載した車輌では問題が大きい
。

一方、最近では、上記圧縮機の低圧側に、冷媒圧力調整
弁を介装し、冷媒圧力に応じて上記圧縮機へ吸入される
冷媒流量を制限づる技術が知られているが、急速冷房時
の上記冷媒圧力制御弁は全開状態になるため、圧縮機の
駆動力が大きくなり、車輌走行に要する出力が、前述と
同様、一時的に低下してしまう問題がある。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構
造で、圧縮機を頻繁に０Ｎ１０ＦＦ′７Ｉることなく、
冷房空気の温度調整が行え、しかも、圧縮機に大きな負
担をか【プることなく、急速冷房を効率よく行うことの
できるヒーＩ〜ポンプ装置を提供覆ることを目的どして
いる。

［問題点を解決するための手段及び作用コ本発明による
ピー１〜ポンプ装置は、冷凍サイクルの低圧側に、蒸発
器をバイパスするラインが接続され、このラインに、蓄
冷器が介装されているとともに、この蓄冷器の流入側に
、上記冷凍サイクルの低圧側に連通されて吸入圧力を検
知する圧力検知装ｄに連動して開閉動作する弁体が介装
されているもの（゛ある。

すなわち、冷凍ナイクルの低圧側を流通する冷媒の吸入
圧〕ｊが低下し冷房能力に余剰が生じると、この低圧側
に連通された圧力検知装置が、蒸発器をバイパスするラ
インに介装された弁体を量弁動作させる。するど、この
弁体の下流側に配設された蓄冷器に、上記蒸発器へ流入
される冷媒の一部が流入され、この蓄冷器に余剰分の冷
熱が蓄えられる。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図、第２図は本発明の第一実施例を示し、第１図は
ピー１−ポンプ装置の全体概略図、第２図（ａ）は圧縮
機の回転数（Ｎ）と冷房能力（Ｑ）との相関図、第２図
（ｂ）は冷房能ノＪ　（Ｑ）と低圧側の吸入圧力（Ｐ）
との相関図である。

図中の符号１は冷凍サイクルであり、この冷凍サイクル
１中に圧縮機２が介装され、この圧縮機２がエンジン３
に電磁クラッチ（図示せず）を介して接離自在に連設さ
れている。

さらに、上記冷凍サイクル１には、上記圧縮機２の高圧
側から低圧側へ凝縮器４、受液器５、膨張弁６、蒸発器
７がライン８を介して順に循環接続されている。

また、上記蒸発器７とコニ記圧縮機２どの間の上記ライ
ン８中に、低圧側の冷媒圧力を検知する圧力検知装置９
が介装されている。

また、上記凝縮器７の流入側と、上記圧縮機２の吸入側
に他のライン８ａがバイパス接続されている。さらに、
このライン８ａに、弁体の一例である電磁弁１０と、こ
の電磁弁１ｏの下流側に配置する蓄冷器１１とが介装さ
れている。

上記圧力検知装置９は上記蓄冷器１１に電気的に接続さ
れており、第２図（ｂ）に示すように、低圧側の吸入圧
力ｐ　ｈ＜設定圧力ｐ１以下の揚台、上記電磁弁１０に
閉弁信号を出力し、また、この設定圧力ｐ１から７ｐだ
り圧力上昇されたとぎ、上記電磁弁１０へ閉弁信号を出
力する。

上記設定圧力ｐ１は予め実験などにより求めたものであ
り、それ以下の吸入圧力になると、冷房能力の余剰く第
２図（ａ）のハッヂング部分）が生じると判断される。

また、冷媒の吸入圧ノＪＰが、第２図（ｂ）の設定圧力
ｐ１より、さ−らに低下して圧力下限ｐｏになると、上
記圧縮機２の電磁クラップ（図示せず）がＯＦＦ動作す
る。

また、上記蓄冷器１０には、ブラインとしてエチレング
リコールなどの蓄冷剤１２が充填されている。

なお、上記蓄冷器１１、おＪ：び、上記蒸発器７が、ひ
とつのクーリーングユニツ１〜（図示せず）に収納され
、このクーリーングユニットが、車輌の車掌へダクトを
介して連通されている。

さらに、上記蒸発器７と上記蓄冷器１１とには、冷風を
車室へ送出す冷房ファン１３と蓄冷ファン１４が各々対
設されている。

また、上記蓄冷ファン１４が、車室内温度を検知シて０
Ｎ１０ＦＦ動作するサーモスイッヂ１５に接続されてい
る。このザーモスイッチ１５は、乗員の増加、日射量の
増加などで、室温が急激に上昇したとぎにＯＮ動作され
る。

次に、上記構成による実施例の作用について説明する。

定常運転時、図示しないエアコンスイッチをＯＮ動作す
ると、圧縮機２の電磁クラッチがＯＮ動作され、圧縮ｔ
ａ２が駆動し、冷凍サイクル１内を冷媒が循環する。

Ｊなわち、上記圧縮機２にて圧縮された冷媒が、ラジエ
タ（図示せず）の前面などに配設された凝縮器４で熱を
放散し、高温高圧の液冷媒となり、いったん受液器５に
蓄溜され、その後、膨張弁δに流入され、減圧されて、
低温低圧の霧化状態の冷媒となり、次いで蒸発器７に流
入され、この蒸発器７を冷房ファン１３により流通され
る冷房空気と熱交換されて、上記車室へ冷風を送る。

ところで、上記冷凍サイクル１の冷房能力Ｑは、上記圧
縮機２の回転数Ｎ１および、上記蒸発器７から流出され
る冷媒温度（低圧側吸入圧力）Ｐの影響を大ぎく受りる
。

第２図（ａ）に示すように、上記圧縮機２の回転数Ｎが
上昇でるに従い、上記冷房能力Ｑも同イ１、に上昇する
。一方、第２図（ｂ）に示寸ように、上記冷房能力Ｑが
上昇覆るに従い、上記低圧側吸入圧力Ｐが次第に低下す
る。

上記低圧側吸入圧力Ｐが設定圧ツノｐ１よりも低下した
場合、冷房能力の余剰（第２図（ａ）のハツチング部分
）と判断して、上記低圧側に介装された圧力検知装置９
が上記蒸発器７にバイパス接続されたライン８ａに介装
されている電磁弁１０に開弁信号を出ノ〕する。

すると、この電磁弁１０が開弁し、上記膨張弁６から流
出する冷房の一部がライン８ａを通り、電磁弁１０を経
て蓄冷器１１に流入され、この蓄冷器１１に貯溜されて
いるエチレングリコールなどの蓄冷剤１２の顕熱を吸収
し、蒸発されて上記圧縮機２に、上記蒸発器７から流出
された蒸発冷媒とともに吸入される。

その結果、余剰分の冷熱が上記蓄冷器１１に蓄えられ、
上記圧縮機２の容量を可変することなく、あるいは、低
圧側の吸入圧力を、従来の吸入圧力調整弁などにより制
御することなく、冷房能力の余剰が回避できる。

そして、上記吸入圧力Ｐがさらに低下して、吸入圧力下
限１）ｏ以下になった場合、上記圧縮ｇ３Ｉ２に設けら
れた電磁クラッチ（図示せず）を、従来−つ　− と同様ＯＦＦ動作し冷房運転を停止して、蒸発器７に対
する霜付き、おにび、車掌の冷房過剰を防止する。

また、上記電磁弁１０が開弁中に、冷房能力が低下して
、上記低圧側吸入圧力Ｐが上記設定圧力ｐ１からΔｐだ
け上昇した場合、上記電磁弁１゜へ閉弁信号を出力し、
通常の冷凍サイクル１にて冷房運転する。

一方、日射量の増加あるいは乗員の増加など（。

より冷房負荷が急増した場合、上記車室の温度を検知す
るザーモスイッヂ１５がＯＮ動作し、蓄冷ファン１／４
が回転し上記車室へ上記蓄冷器１１がら冷気を送り出す
。づ−ると、上記中室が上記蒸発器７からの冷気と、上
記蓄冷器１１からの冷気により急速冷房される。その結
果、上記冷凍サイクル１全体の容ｆｉｌを大ぎくづるこ
となく、冷房のピーク負荷に迅速に対応づることができ
る。

なお、第２図の（ａ）のｎｏは、アイドリンク時の必要
冷房能力に対応した上記圧縮ｍ２の回転数である。

また、第３図、第４図は本発明の第二実施例を示し、第
３図はヒートポンプ装置の全体概略図、第４図は圧力応
動装置の断面図である。

この実施例では、ライン８の低圧側に圧力応動装置１６
の圧力検知部１６ａに設けられた圧力室１６ｂが低圧ラ
イン８ｂを介して連通されており、また、この圧力室１
６ｂには、ベローズ１７にて密閉された定圧室１６Ｇが
設けられている。

この定圧室１６ｃには、気体あるいはガスが封入されて
おり、上記圧力室１６ｂの圧力、すなわち、上記ライン
８の低圧側吸入圧力Ｐが設定圧力ｐＩ　　（第２図参照
）よりも低いと、上記ベローズ１７が伸長し、また、上
記吸入圧ノＩＰが上記設定圧力ｐ１よりも高いと上記ベ
ローズ１７が収縮する。

上記ベローズ１７が伸長すると、その底面に連設するニ
ードル１８が、上記圧力応動装置１６に設けられ、且つ
、蒸発器７をバイパスするライン８ａに介装されている
バルブ？１６ｄの方向へ突出し、このバルブ室１６ｄに
設けられたボール１９を押し下げる。すると、ライン８
を流通づる冷媒の一部が上記ライン８ａを通り、上記バ
ルブ室１６ｄを経て蓄冷器１１に流入され、前記第一実
施例と同様、この蓄冷器１１に余剰分の冷熱が蓄えられ
る。

また、上記圧力室１６ｂに流入される低圧側吸入圧力Ｐ
が設定圧力ｐ１より高くなり上記ベローズ１７が収縮す
ると、上記ニードル１８が後退し、上記ボール１９は上
記ライン８ａを流通Ｊる冷媒圧により押し上げられ、上
記バルブ室１６ｄを閉塞する。その結果、冷媒は通常の
冷凍サイクル１を従来と同様に循環する。

なお、本発明にＪ：るヒートポンプ装置は、カーエアコ
ンに限らず、室内冷暖房装置に採用することも可能であ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、冷凍υイクルの低
圧側に、蒸発器をバイパスするラインが接続され、この
ラインに、蓄冷器が介装されているとともに、この蓄冷
器の流入側に、上記冷凍サイクルの低圧側に連通されて
吸入圧ノｊを検知する圧力検知装置に連動して開閉動作
する弁体が介装されているので、運転中に冷房能力に余
剰が生じた場合、この余剰分の冷熱が上記蓄冷器に蓄え
られる。よって、圧縮機を頻繁に０Ｎ１０ＦＦすること
なく、冷房空気の温度調整を良好に行うことができる。

また、冷房負荷が増大した場合、上記蓄冷器に蓄えられ
た冷熱を放出することにより、急速冷房を効率よく行う
ことかできる。その結果、急速冷房時でも圧縮機に多大
な負担がかからず、しかも、圧縮機、および、冷凍サイ
クル全体の容量を急速冷房に合せて大型化Ｊる必要がな
く、構造が簡単になる。

さらに、車輌に搭載されているヒートポンプ装置であれ
ば、急速冷房時でも圧縮機に大きな負担がかからないの
で、車輌走行に支障を与えることなく、良好なドライバ
ビリディが得られ、特に、エンジン出力に余裕のない低
排気罪エンジンを搭載した車輌に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の一実施例を示し、第１図はヒ
ートポンプ装置の全体概略図、第２図（ａ）は圧縮機の
回転数（Ｎ）と冷房能力（Ｑ）との相関図、第２図（ｂ
）は冷房能力（Ｑ）と低圧側の吸入圧力（Ｐ）との相関
図、第３図以下は本発明の第二実施例を示し、第３図は
ヒートポンプ装置の全体概略図、第４図は圧力応動装置
の断面図である。 １・・・冷凍サイクル、７・・・蒸発器、８ａ・・・ラ
イン、９．１６ａ・・・圧力検知装置、１０．１９・・
・弁体、１１・・・蓄冷器。 ＝　１４− 第１図 第２図 第３図 第４図 ６ｄ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷凍サイクルの低圧側に、蒸発器をバイパスするライン
   が接続され、このラインに、蓄冷器が介装されていると
   ともに、この蓄冷器の流入側に、上記冷凍サイクルの低
   圧側に連通されて吸入圧力を検知する圧力検知装置に連
   動して開閉動作する弁体が介装されていることを特徴と
   するヒートポンプ装置。