JP2000337735A - 冷房サイクル用減圧装置 - Google Patents
冷房サイクル用減圧装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 減圧装置を小型化し、軽量化を図るととも
に、冷媒漏れを極力抑えるために配管等の接合部の数を
減縮した冷房サイクル用減圧装置を提供すること。 【解決手段】 パイロット式減圧装置において、パワー
エレメント（６）の軸心に、冷媒入り口（９）とシリン
ダ室（２）との間を連通する背圧ライン（７）を設け、
制御圧抜き管（１１）に背圧制御弁（８）を設けた構成
とした。
に、冷媒漏れを極力抑えるために配管等の接合部の数を
減縮した冷房サイクル用減圧装置を提供すること。 【解決手段】 パイロット式減圧装置において、パワー
エレメント（６）の軸心に、冷媒入り口（９）とシリン
ダ室（２）との間を連通する背圧ライン（７）を設け、
制御圧抜き管（１１）に背圧制御弁（８）を設けた構成
とした。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、車載用空気調和装
置の冷房サイクルなどに用いて任意の冷媒減圧を得る装
置に関し、特にピストンを有するパイロット式の冷房サ
イクル用減圧装置に関する。
置の冷房サイクルなどに用いて任意の冷媒減圧を得る装
置に関し、特にピストンを有するパイロット式の冷房サ
イクル用減圧装置に関する。
【従来の技術】車載用エアコンの冷房サイクルには、Ｈ
ＦＣ１２やＨＦＣ１３４ａなどのフロン冷媒が用いられ
ているが、これらが大気中に放出されるとオゾン層の破
壊による地球温暖化といった環境問題が懸念される。こ
のため、脱フロン対策の１つとして、二酸化炭素、エチ
レン、エタン、酸化窒素などを使用した冷房サイクルが
提案されている（例えば、特公平７−１８６０２号公報
参照）。これら二酸化炭素等を冷媒とした冷房サイクル
は、原理的にはフロンを使用した従来の冷房サイクルと
同じであるが、例えば二酸化炭素の臨界温度は約３１℃
と従来のフロンの臨界温度（例えば、Ｒ−１２は１１２
℃）に比べて著しく低いので、外気温度が高くなる夏場
などでは放熱器（ガスクーラ）側での二酸化炭素温度が
二酸化炭素の臨界温度より高くなり、放熱器の出口にお
いても二酸化炭素は凝縮しない点が相違する。この放熱
器の出口の状態は、圧縮機の吐出圧と放熱器の出口にお
ける二酸化炭素の温度とによって決定され、放熱器の出
口における二酸化炭素の温度と圧力は、放熱器の放熱能
力と外気温度とによって決定される。ところが、外気温
度は制御できないので、放熱器の出口における二酸化炭
素の温度と圧力は実質的に制御することは出来ない。た
だし、放熱器の出口における状態は、圧縮機の吐出圧
（放熱器の出口の冷媒圧力）を制御することにより制御
可能となるため、外気温度が高い夏場などでは、十分な
冷房能力（エンタルピ差）を確保するために、放熱器の
出口における冷媒圧力を高くすることが行われている。
こうした放熱器の出口の冷媒圧を制御する減圧装置の中
で、ピストン構造のパイロット式減圧装置が提案されて
いる。（例えば、特開平９−２６４４４９号公報参
照）。この種のパイロット式減圧装置によれば、目標と
する放熱器の出口圧力に応じた電気信号（ＯＮ／ＯＦＦ
デューティー比信号）を送出することで、ピストンを介
して減圧弁の開度が制御されるので、熱負荷に応じたき
め細かな制御が可能となる。なお、フロン冷媒を用いた
冷房サイクルでは、蒸発器の出口温度を感知して減圧弁
の開度を制御する、いわゆる感温式膨張弁が用いられて
いるが、上述したように二酸化炭素等を冷媒とした冷房
サイクルでは、サイクル内の冷媒圧が３．５〜１５ＭＰ
ａと、従来のフロン系（０．２〜３．０ＭＰａ）に比べ
て著しく高いので、従来の感温式膨張弁を構成するダイ
アフラムの耐圧が問題となる。こうした理由から、二酸
化炭素等を冷媒とした冷房サイクルではパイロット式減
圧装置が主流となっている。
ＦＣ１２やＨＦＣ１３４ａなどのフロン冷媒が用いられ
ているが、これらが大気中に放出されるとオゾン層の破
壊による地球温暖化といった環境問題が懸念される。こ
のため、脱フロン対策の１つとして、二酸化炭素、エチ
レン、エタン、酸化窒素などを使用した冷房サイクルが
提案されている（例えば、特公平７−１８６０２号公報
参照）。これら二酸化炭素等を冷媒とした冷房サイクル
は、原理的にはフロンを使用した従来の冷房サイクルと
同じであるが、例えば二酸化炭素の臨界温度は約３１℃
と従来のフロンの臨界温度（例えば、Ｒ−１２は１１２
℃）に比べて著しく低いので、外気温度が高くなる夏場
などでは放熱器（ガスクーラ）側での二酸化炭素温度が
二酸化炭素の臨界温度より高くなり、放熱器の出口にお
いても二酸化炭素は凝縮しない点が相違する。この放熱
器の出口の状態は、圧縮機の吐出圧と放熱器の出口にお
ける二酸化炭素の温度とによって決定され、放熱器の出
口における二酸化炭素の温度と圧力は、放熱器の放熱能
力と外気温度とによって決定される。ところが、外気温
度は制御できないので、放熱器の出口における二酸化炭
素の温度と圧力は実質的に制御することは出来ない。た
だし、放熱器の出口における状態は、圧縮機の吐出圧
（放熱器の出口の冷媒圧力）を制御することにより制御
可能となるため、外気温度が高い夏場などでは、十分な
冷房能力（エンタルピ差）を確保するために、放熱器の
出口における冷媒圧力を高くすることが行われている。
こうした放熱器の出口の冷媒圧を制御する減圧装置の中
で、ピストン構造のパイロット式減圧装置が提案されて
いる。（例えば、特開平９−２６４４４９号公報参
照）。この種のパイロット式減圧装置によれば、目標と
する放熱器の出口圧力に応じた電気信号（ＯＮ／ＯＦＦ
デューティー比信号）を送出することで、ピストンを介
して減圧弁の開度が制御されるので、熱負荷に応じたき
め細かな制御が可能となる。なお、フロン冷媒を用いた
冷房サイクルでは、蒸発器の出口温度を感知して減圧弁
の開度を制御する、いわゆる感温式膨張弁が用いられて
いるが、上述したように二酸化炭素等を冷媒とした冷房
サイクルでは、サイクル内の冷媒圧が３．５〜１５ＭＰ
ａと、従来のフロン系（０．２〜３．０ＭＰａ）に比べ
て著しく高いので、従来の感温式膨張弁を構成するダイ
アフラムの耐圧が問題となる。こうした理由から、二酸
化炭素等を冷媒とした冷房サイクルではパイロット式減
圧装置が主流となっている。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術では、図７に示すように長いピストン背圧
管が必要となり、減圧装置が大型になってしまい、重量
も増加してしまうという問題があった。また、二酸化炭
素等の冷媒を用いたパイロット式減圧装置においては、
ピストン背圧管の接合部に非常に大きな圧力がかかるた
め、冷媒漏れ保証が困難であるという問題があった。本
発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、パイロ
ット式減圧装置において、減圧装置を小型化し、軽量化
を図るとともに、冷媒漏れを極力抑えるために配管等の
接合部の数を減縮することを目的とする。
うな従来技術では、図７に示すように長いピストン背圧
管が必要となり、減圧装置が大型になってしまい、重量
も増加してしまうという問題があった。また、二酸化炭
素等の冷媒を用いたパイロット式減圧装置においては、
ピストン背圧管の接合部に非常に大きな圧力がかかるた
め、冷媒漏れ保証が困難であるという問題があった。本
発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、パイロ
ット式減圧装置において、減圧装置を小型化し、軽量化
を図るとともに、冷媒漏れを極力抑えるために配管等の
接合部の数を減縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、冷媒入り口と冷媒出口との間の冷媒流路に形成され
た減圧孔と、前記冷媒流路に連通するシリンダ室と、前
記シリンダ室と前記冷媒出口とを連通する制御圧抜き管
と、前記シリンダ室内に設けられたピストンと、このピ
ストンに連結され前記減圧孔を開閉する弁体と、前記ピ
ストンと前記弁体とこれらを連結するステムとから構成
されるパワーエレメントとを備え、二酸化炭素を冷媒と
し、前記ピストンの一端面に作用する流体圧と前記ピス
トンの他端面に作用する冷媒圧との差圧により、前記弁
体による減圧孔の開度を制御する減圧装置において、前
記パワーエレメントの軸心に、冷媒入り口とシリンダ室
との間を連通する背圧ラインを設け、前記制御圧抜き管
に背圧制御弁を設けたことを特徴とする。請求項２に記
載の発明では、請求項１に記載の冷房サイクル用減圧装
置において、前記冷媒入り口に、冷媒の背圧ラインへの
流通を確保しつつ、弁体に作用する動圧を排除するため
の防護壁を設けたことを特徴とする。
は、冷媒入り口と冷媒出口との間の冷媒流路に形成され
た減圧孔と、前記冷媒流路に連通するシリンダ室と、前
記シリンダ室と前記冷媒出口とを連通する制御圧抜き管
と、前記シリンダ室内に設けられたピストンと、このピ
ストンに連結され前記減圧孔を開閉する弁体と、前記ピ
ストンと前記弁体とこれらを連結するステムとから構成
されるパワーエレメントとを備え、二酸化炭素を冷媒と
し、前記ピストンの一端面に作用する流体圧と前記ピス
トンの他端面に作用する冷媒圧との差圧により、前記弁
体による減圧孔の開度を制御する減圧装置において、前
記パワーエレメントの軸心に、冷媒入り口とシリンダ室
との間を連通する背圧ラインを設け、前記制御圧抜き管
に背圧制御弁を設けたことを特徴とする。請求項２に記
載の発明では、請求項１に記載の冷房サイクル用減圧装
置において、前記冷媒入り口に、冷媒の背圧ラインへの
流通を確保しつつ、弁体に作用する動圧を排除するため
の防護壁を設けたことを特徴とする。
【発明の作用及び効果】請求項１に記載の発明では、前
記パワーエレメント内に背圧ラインを備えたことによ
り、従来のようなピストン背圧管を高圧制御弁の外側に
設ける必要がなく、これにより、構成を小型化でき、軽
量化を図ることにより車両の燃費向上、及びレイアウト
自由度の向上等を図ることが出来る。また、配管の接合
部を削減することが可能となり、これにより、冷媒漏れ
を防ぐことが出来る。請求項２に記載の発明では、請求
項１に記載の冷房サイクル用減圧装置において、弁体の
下部に防護壁を設けたことにより、冷媒の動圧によるパ
ワーエレメントの不安定な動作を排除することが可能と
なり、安定した弁作動を実行することが出来る。
記パワーエレメント内に背圧ラインを備えたことによ
り、従来のようなピストン背圧管を高圧制御弁の外側に
設ける必要がなく、これにより、構成を小型化でき、軽
量化を図ることにより車両の燃費向上、及びレイアウト
自由度の向上等を図ることが出来る。また、配管の接合
部を削減することが可能となり、これにより、冷媒漏れ
を防ぐことが出来る。請求項２に記載の発明では、請求
項１に記載の冷房サイクル用減圧装置において、弁体の
下部に防護壁を設けたことにより、冷媒の動圧によるパ
ワーエレメントの不安定な動作を排除することが可能と
なり、安定した弁作動を実行することが出来る。
【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づ
いて詳細に説明する。 （実施の形態１）図２は、本発明の減圧装置が適用され
る冷房サイクルの一例を示す全体回路図である。まず、
図２に示す冷房サイクルの構成から説明すると、本実施
の形態１に係わる冷房サイクルは、圧縮機１、放熱器
２、減圧装置３、蒸発器４、及びアキュムレータ５がこ
の順序で冷媒配管８により接続されており、閉回路が構
成されている。圧縮機１は、図外のエンジン等から駆動
力を得て気相状態の二酸化炭素冷媒を圧縮し、放熱器２
に向かって吐出する。放熱器２は、圧縮機１で圧縮され
た二酸化炭素冷媒を外気等との間で熱交換して冷却する
ものであり、この熱交換を促進するためあるいは停車中
においても熱交換できるようにクーリングファン６が負
荷されている。また、放熱器２は、放熱器２内の二酸化
炭素冷媒の温度と外気温度との差を出来る限り大きくす
るために、例えば車両の前面に配置されている。減圧装
置３は、放熱器２から流出した高圧（約１０ＭＰａ）の
二酸化炭素の冷媒を、減圧孔１３を通過させることで減
圧するもので、これについては後述する。なお、減圧装
置３は、二酸化炭素冷媒を減圧するとともに、放熱器２
の出口側の圧力を制御する機能も兼ね備えており、この
減圧装置３で減圧された二酸化炭素冷媒は、気液二相状
態となって蒸発器（吸熱器）４に流入する。蒸発器４
は、車室内に吹き出す空気を冷却するためのもので、例
えば車載された空調ユニットのケーシングに内蔵され、
ファン７により取り込まれた車室外空気又は車室内空気
が当該蒸発器４を通過することによりこの取り入れ空気
が冷却され、図外の吹き出し口を介して車室内の所望の
位置に吹き出される。すなわち、減圧装置３から流下し
た気液二相状態の二酸化炭素冷媒は、蒸発器４内で蒸発
（気化）する際に取り入れ空気から蒸発潜熱を奪うこと
でこれを冷却する。アキュムレータ５は、蒸発器４を通
過した二酸化炭素冷媒を、気相の冷媒と液相の冷媒とを
分離して、気相状態の冷媒のみを圧縮機１へ送るととも
に液相状態の冷媒を一時的に蓄えるものである。次に、
図３により減圧装置３について詳述する。本実施の形態
１の減圧装置３は、ハウジング３０１、３０２及びエン
ドソケット３０３によって構成され、エンドソケット３
０３には放熱器２からの高圧冷媒が流入する冷媒入り口
１５が形成され、ハウジング３０２には、減圧された冷
媒が蒸発器４に向かって流出する冷媒出口２２が形成さ
れている。ハウジング３０１とエンドソケット３０３の
接触部分には冷媒漏れを防ぐためのリングシール２５が
設けられている。前記冷媒入り口１５と前記冷媒出口２
２の間には減圧孔１３及びパワーエレメント２３が設け
られている。このパワーエレメント２３は、ピストン１
２，ステム１４及び弁体１９より構成されており、ピス
トン１２の動きと一体に作動するものである。前記ピス
トン１２の上方にはコイルスプリング２３が備えられ、
弁体１９を減圧孔１３の開放方向にばね付勢している。
前記パワーエレメント２３の軸心部には、背圧ライン２
０が設けられており、この背圧ライン２０は冷媒入り口
１５とハウジング３０２に設けられたシリンダ室１１と
を連通している。これにより、冷媒入り口１５から高圧
の冷媒をシリンダ室１１のピストン上側の空間に送るこ
とでピストン１２に背圧をかけ、弁体１９にかかる高圧
にうち勝って弁体１９を押し下げることで開弁作動を補
助する構成となっている。シリンダ室１１には、冷媒出
口２２とシリンダ室１１を連通する制御圧抜き管１６が
設けられ、この制御圧抜き管１６上には背圧制御弁１７
が設けられている。背圧ライン２０によりシリンダ室１
１のピストン上側の空間に送られた高圧冷媒の圧力を背
圧制御弁１７により調節しながら冷媒出口２２にリーク
することでピストン１２にかかる背圧を調節し、弁の開
度を調節している。ハウジング３０１には高圧冷媒の流
体圧による影響を排除するために防護壁２１が設けられ
ている。この防護壁２１には、冷媒を流通させるための
孔が設けられており、冷媒流体が弁体１９に直接ぶつか
ることなく冷媒圧力をシリンダ室１１に供給するよう構
成されている。この防護壁２１と弁体１９の間には、コ
イルスプリング１８が備えられ、弁体１９を減圧孔１３
の閉塞方向にばね付勢している。次に、図６のモリエル
線図を参照しながら本実施の形態１における冷房サイク
ルの作用を説明する。まず、圧縮機１にて気相状態の二
酸化炭素冷媒を圧縮し（Ａ−Ｂ）、この高温高圧の気相
状態の二酸化炭素冷媒を放熱器２にて冷却する（Ｂ−
Ｃ）。そして、減圧装置３により減圧した後（Ｃ−
Ｄ）、気液二相状態となった二酸化炭素冷媒を蒸発器４
にて蒸発させて（Ｄ−Ａ）、蒸発潜熱を取り入れ空気か
ら奪ってこれを冷却する。これにより、空調装置のユニ
ット内に導入された取り入れ空気が冷却され、車室内に
吹き出されることで車室内が冷房される。蒸発器４を通
過した二酸化炭素冷媒は、アキュムレータ５にて気液分
離され、気相状態の冷媒のみが再び圧縮機１へ吸入され
る。このモリエル線図のＣ−Ｄの減圧過程において、蒸
発器４における熱負荷に応じて以下の制御が実行され
る。すなわち、夏場等のように熱負荷が高い場合（多く
の冷房を必要とする場合）には、減圧装置３から蒸発器
４へ多量の冷媒を供給する必要があるため、弁体１９の
開度を大きくすべく、背圧制御弁１７のデューティー比
を減少させる（開放時間比を減少）。これにより、背圧
ライン２０を介して高圧の冷媒がピストン１２の頂面側
の空間に導入され差圧が大きくなるので、ピストン１２
が下方に押圧され、その結果、ステム１４を介して弁体
１９も下方に移動し、減圧孔１３が開く。これに対し
て、熱負荷がさほど大きくない場合には、背圧制御弁１
７のデューティー比を増加させ、冷媒出口２２の圧力を
高くすることで、ピストン１２は上方に移動し、これに
応じて弁体１９も上方に移動して、減圧孔１３の開度が
小さくなる。なお、ピストン１２が下方位置から上方へ
移動する際に、ピストン１２の上側の空間に導入された
冷媒は、制御抜き圧管１６を介して冷媒出口２２へ逃が
されるので、ピストン１２の動作が円滑に行われる。ま
た、図５に示すように従来は冷媒入り口（Ａ地点）と、
ピストンの上側の空間（Ｃ地点）との差圧勾配を弁調整
することにより、ピストン１２を上下動させていたが、
本発明では、制御圧抜き管１６に背圧制御弁１７を設け
たことにより、ピストン１２の上側の空間（Ｃ地点）
と、冷媒出口とつながっているピストン１２の下側の空
間（Ｅ地点）との差圧勾配を弁調整することにより、ピ
ストン１２を上下動させる構成となっている。このと
き、弁体１９が減圧孔１３を開くと、放熱器２から高圧
の冷媒が減圧装置の冷媒入り口１５へ流入し、この冷媒
の流速の伴う動圧が弁体１９に衝突する事により、ピス
トンの動きを不安定にさせる場合があるため、本実施の
形態１では、防護壁２１を設置することで、この冷媒の
動圧による不安定要素を排除している。以上説明したよ
うに、本実施の形態１では、従来のようにピストン背圧
管を制御弁の外側に設ける必要がない構造を採用したこ
とにより、減圧装置を小型化でき、例えば、フロンガス
冷媒によるエアコンシステムの搭載空間に、そのまま二
酸化炭素冷媒によるエアコンシステムを搭載することが
出来る。 （実施の形態２）本実施の形態１においては、防護壁２
１の中心に背圧ライン２０に冷媒を送流するための管が
設けられていたが、この構成に限られるものではなく、
図４（ａ）に示すように弁体としてボール弁２８を使用
し、このボール弁２８の投影面積に相当する円板を中心
部に備えた防護壁２７（図４（ｂ）参照）を設けること
により、ボール部に衝突し、下から押し上げる冷媒の動
圧による力を散らす構成としても良い。これにより、簡
単な構成で安定した弁作動を行うことができる。
いて詳細に説明する。 （実施の形態１）図２は、本発明の減圧装置が適用され
る冷房サイクルの一例を示す全体回路図である。まず、
図２に示す冷房サイクルの構成から説明すると、本実施
の形態１に係わる冷房サイクルは、圧縮機１、放熱器
２、減圧装置３、蒸発器４、及びアキュムレータ５がこ
の順序で冷媒配管８により接続されており、閉回路が構
成されている。圧縮機１は、図外のエンジン等から駆動
力を得て気相状態の二酸化炭素冷媒を圧縮し、放熱器２
に向かって吐出する。放熱器２は、圧縮機１で圧縮され
た二酸化炭素冷媒を外気等との間で熱交換して冷却する
ものであり、この熱交換を促進するためあるいは停車中
においても熱交換できるようにクーリングファン６が負
荷されている。また、放熱器２は、放熱器２内の二酸化
炭素冷媒の温度と外気温度との差を出来る限り大きくす
るために、例えば車両の前面に配置されている。減圧装
置３は、放熱器２から流出した高圧（約１０ＭＰａ）の
二酸化炭素の冷媒を、減圧孔１３を通過させることで減
圧するもので、これについては後述する。なお、減圧装
置３は、二酸化炭素冷媒を減圧するとともに、放熱器２
の出口側の圧力を制御する機能も兼ね備えており、この
減圧装置３で減圧された二酸化炭素冷媒は、気液二相状
態となって蒸発器（吸熱器）４に流入する。蒸発器４
は、車室内に吹き出す空気を冷却するためのもので、例
えば車載された空調ユニットのケーシングに内蔵され、
ファン７により取り込まれた車室外空気又は車室内空気
が当該蒸発器４を通過することによりこの取り入れ空気
が冷却され、図外の吹き出し口を介して車室内の所望の
位置に吹き出される。すなわち、減圧装置３から流下し
た気液二相状態の二酸化炭素冷媒は、蒸発器４内で蒸発
（気化）する際に取り入れ空気から蒸発潜熱を奪うこと
でこれを冷却する。アキュムレータ５は、蒸発器４を通
過した二酸化炭素冷媒を、気相の冷媒と液相の冷媒とを
分離して、気相状態の冷媒のみを圧縮機１へ送るととも
に液相状態の冷媒を一時的に蓄えるものである。次に、
図３により減圧装置３について詳述する。本実施の形態
１の減圧装置３は、ハウジング３０１、３０２及びエン
ドソケット３０３によって構成され、エンドソケット３
０３には放熱器２からの高圧冷媒が流入する冷媒入り口
１５が形成され、ハウジング３０２には、減圧された冷
媒が蒸発器４に向かって流出する冷媒出口２２が形成さ
れている。ハウジング３０１とエンドソケット３０３の
接触部分には冷媒漏れを防ぐためのリングシール２５が
設けられている。前記冷媒入り口１５と前記冷媒出口２
２の間には減圧孔１３及びパワーエレメント２３が設け
られている。このパワーエレメント２３は、ピストン１
２，ステム１４及び弁体１９より構成されており、ピス
トン１２の動きと一体に作動するものである。前記ピス
トン１２の上方にはコイルスプリング２３が備えられ、
弁体１９を減圧孔１３の開放方向にばね付勢している。
前記パワーエレメント２３の軸心部には、背圧ライン２
０が設けられており、この背圧ライン２０は冷媒入り口
１５とハウジング３０２に設けられたシリンダ室１１と
を連通している。これにより、冷媒入り口１５から高圧
の冷媒をシリンダ室１１のピストン上側の空間に送るこ
とでピストン１２に背圧をかけ、弁体１９にかかる高圧
にうち勝って弁体１９を押し下げることで開弁作動を補
助する構成となっている。シリンダ室１１には、冷媒出
口２２とシリンダ室１１を連通する制御圧抜き管１６が
設けられ、この制御圧抜き管１６上には背圧制御弁１７
が設けられている。背圧ライン２０によりシリンダ室１
１のピストン上側の空間に送られた高圧冷媒の圧力を背
圧制御弁１７により調節しながら冷媒出口２２にリーク
することでピストン１２にかかる背圧を調節し、弁の開
度を調節している。ハウジング３０１には高圧冷媒の流
体圧による影響を排除するために防護壁２１が設けられ
ている。この防護壁２１には、冷媒を流通させるための
孔が設けられており、冷媒流体が弁体１９に直接ぶつか
ることなく冷媒圧力をシリンダ室１１に供給するよう構
成されている。この防護壁２１と弁体１９の間には、コ
イルスプリング１８が備えられ、弁体１９を減圧孔１３
の閉塞方向にばね付勢している。次に、図６のモリエル
線図を参照しながら本実施の形態１における冷房サイク
ルの作用を説明する。まず、圧縮機１にて気相状態の二
酸化炭素冷媒を圧縮し（Ａ−Ｂ）、この高温高圧の気相
状態の二酸化炭素冷媒を放熱器２にて冷却する（Ｂ−
Ｃ）。そして、減圧装置３により減圧した後（Ｃ−
Ｄ）、気液二相状態となった二酸化炭素冷媒を蒸発器４
にて蒸発させて（Ｄ−Ａ）、蒸発潜熱を取り入れ空気か
ら奪ってこれを冷却する。これにより、空調装置のユニ
ット内に導入された取り入れ空気が冷却され、車室内に
吹き出されることで車室内が冷房される。蒸発器４を通
過した二酸化炭素冷媒は、アキュムレータ５にて気液分
離され、気相状態の冷媒のみが再び圧縮機１へ吸入され
る。このモリエル線図のＣ−Ｄの減圧過程において、蒸
発器４における熱負荷に応じて以下の制御が実行され
る。すなわち、夏場等のように熱負荷が高い場合（多く
の冷房を必要とする場合）には、減圧装置３から蒸発器
４へ多量の冷媒を供給する必要があるため、弁体１９の
開度を大きくすべく、背圧制御弁１７のデューティー比
を減少させる（開放時間比を減少）。これにより、背圧
ライン２０を介して高圧の冷媒がピストン１２の頂面側
の空間に導入され差圧が大きくなるので、ピストン１２
が下方に押圧され、その結果、ステム１４を介して弁体
１９も下方に移動し、減圧孔１３が開く。これに対し
て、熱負荷がさほど大きくない場合には、背圧制御弁１
７のデューティー比を増加させ、冷媒出口２２の圧力を
高くすることで、ピストン１２は上方に移動し、これに
応じて弁体１９も上方に移動して、減圧孔１３の開度が
小さくなる。なお、ピストン１２が下方位置から上方へ
移動する際に、ピストン１２の上側の空間に導入された
冷媒は、制御抜き圧管１６を介して冷媒出口２２へ逃が
されるので、ピストン１２の動作が円滑に行われる。ま
た、図５に示すように従来は冷媒入り口（Ａ地点）と、
ピストンの上側の空間（Ｃ地点）との差圧勾配を弁調整
することにより、ピストン１２を上下動させていたが、
本発明では、制御圧抜き管１６に背圧制御弁１７を設け
たことにより、ピストン１２の上側の空間（Ｃ地点）
と、冷媒出口とつながっているピストン１２の下側の空
間（Ｅ地点）との差圧勾配を弁調整することにより、ピ
ストン１２を上下動させる構成となっている。このと
き、弁体１９が減圧孔１３を開くと、放熱器２から高圧
の冷媒が減圧装置の冷媒入り口１５へ流入し、この冷媒
の流速の伴う動圧が弁体１９に衝突する事により、ピス
トンの動きを不安定にさせる場合があるため、本実施の
形態１では、防護壁２１を設置することで、この冷媒の
動圧による不安定要素を排除している。以上説明したよ
うに、本実施の形態１では、従来のようにピストン背圧
管を制御弁の外側に設ける必要がない構造を採用したこ
とにより、減圧装置を小型化でき、例えば、フロンガス
冷媒によるエアコンシステムの搭載空間に、そのまま二
酸化炭素冷媒によるエアコンシステムを搭載することが
出来る。 （実施の形態２）本実施の形態１においては、防護壁２
１の中心に背圧ライン２０に冷媒を送流するための管が
設けられていたが、この構成に限られるものではなく、
図４（ａ）に示すように弁体としてボール弁２８を使用
し、このボール弁２８の投影面積に相当する円板を中心
部に備えた防護壁２７（図４（ｂ）参照）を設けること
により、ボール部に衝突し、下から押し上げる冷媒の動
圧による力を散らす構成としても良い。これにより、簡
単な構成で安定した弁作動を行うことができる。
【図１】本発明の冷房サイクル用減圧装置を示すクレー
ム対応図である。
ム対応図である。
【図２】実施の形態１，２の減圧装置が適用された冷凍
サイクルの一例を示す全体回路図である。
サイクルの一例を示す全体回路図である。
【図３】実施の形態１の冷房サイクル用減圧装置を示す
端面図である。
端面図である。
【図４】実施の形態２の冷房サイクル用減圧装置を示す
端面図である。
端面図である。
【図５】パイロット式減圧装置の各部圧力を示した図で
ある。
ある。
【図６】二酸化炭素を冷媒とする冷房サイクルを説明す
るためのモリエル線図である。
るためのモリエル線図である。
【図７】従来のパイロット式減圧装置を示す端面図であ
る。
る。
１ 圧縮機 ２ 放熱器 ３ 減圧装置 ４ 蒸発器 ５ アキュムレータ ６ クーリングファン ７ ファン ８ 冷媒配管 １１ シリンダ室 １２ ピストン １３ 減圧孔 １４ ステム １５ 冷媒入り口 １６ 制御圧抜き管 １７ 背圧制御弁 １８ コイルスプリング １９ 弁体 ２０ 背圧ライン ２１ 防護壁 ２２ 冷媒出口 ２３ パワートレイン ２３ａ パワートレイン ２４ コイルスプリング ２５ リングシール ２６ オイルシール ２７ 防護壁 ２８ ボール弁
Claims (2)
- 【請求項１】 冷媒入り口（９）と冷媒出口（１０）と
の間の冷媒流路に形成された減圧孔（１）と、 前記冷媒流路に連通するシリンダ室（２）と、 前記シリンダ室（２）と前記冷媒出口（１０）との間を
連通する制御圧抜き管（１１）と、 前記シリンダ室（２）内に設けられたピストン（３）
と、 このピストン（３）に連結され前記減圧孔（１）を開閉
する弁体（４）と、 前記ピストン（３）と前記弁体（４）とこれらを連結す
るステム（５）とから構成されるパワーエレメント
（６）とを備え、 二酸化炭素を冷媒とし、前記ピストン（３）の一端面に
作用する流体圧と前記ピストン（３）の他端面に作用す
る冷媒圧との差圧により、前記弁体（４）による減圧孔
（１）の開度を制御する冷房サイクル用減圧装置におい
て、 前記パワーエレメント（６）の軸心に、冷媒入り口
（９）とシリンダ室（２）との間を連通する背圧ライン
（７）を設け、 かつ、前記制御圧抜き管（１１）に背圧制御弁（８）を
設けたことを特徴とする冷房サイクル用減圧装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の冷房サイクル用減圧装
置において、 前記冷媒入り口（９）に、冷媒の背圧ライン（７）への
流通を確保しつつ、弁体（４）に作用する動圧を排除す
るための防護壁を設けたことを特徴とする冷房サイクル
用減圧装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11148549A JP2000337735A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 冷房サイクル用減圧装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11148549A JP2000337735A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 冷房サイクル用減圧装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000337735A true JP2000337735A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=15455255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11148549A Pending JP2000337735A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 冷房サイクル用減圧装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000337735A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008267766A (ja) * | 2007-04-25 | 2008-11-06 | Sanden Corp | 蒸気圧縮式冷凍サイクル |
| WO2009060465A3 (en) * | 2007-07-18 | 2009-08-27 | Vijay Appa Kasar | Energy saving expansion device for refrigeration & other industries |
| CN104180566A (zh) * | 2013-05-21 | 2014-12-03 | 浙江三花股份有限公司 | 一种具有单向阀功能的热力膨胀阀 |
-
1999
- 1999-05-27 JP JP11148549A patent/JP2000337735A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008267766A (ja) * | 2007-04-25 | 2008-11-06 | Sanden Corp | 蒸気圧縮式冷凍サイクル |
| WO2009060465A3 (en) * | 2007-07-18 | 2009-08-27 | Vijay Appa Kasar | Energy saving expansion device for refrigeration & other industries |
| CN104180566A (zh) * | 2013-05-21 | 2014-12-03 | 浙江三花股份有限公司 | 一种具有单向阀功能的热力膨胀阀 |
| CN104180566B (zh) * | 2013-05-21 | 2018-06-19 | 浙江三花制冷集团有限公司 | 一种具有单向阀功能的热力膨胀阀 |
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|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050830 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20051114 |