JPH0445924Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、車両用冷房装置、特にエバポレータ
の性能向上技術に関する。

（従来の技術） 従来の車両用冷房装置としては、基本構成とし
て高温高圧の冷媒蒸気を冷却して中温高圧の液体
冷媒にするコンデンサと、前記中温高圧の液体冷
媒を貯蔵するリキツドタンクと、前記中温高圧の
液体冷媒を急激に膨張させて低温低圧の霧状冷媒
にするエクスパンシヨンバルブと、前記低温低圧
の霧状冷媒の気化作用により外部から熱を奪うエ
バポレータと、前記エバポレータからの低温低圧
の冷媒蒸気を圧縮して高温高圧の冷媒蒸気にして
前記コンデンサに戻すコンプレツサを備えたもの
が知られている。

そして、前記エクスパンシヨンバルブでは、感
温筒で検知したエバポレータ出口側の冷媒温度に
基づいて、熱負荷の変動に対応した冷媒流量の自
動調節が行なわれると共に、エバポレータにおけ
る過熱度（スーパーヒート）を一定に保つように
予め弁開度の位置が設定されている。

尚、過熱度（スーパーヒート）とは、エバポレ
ータ内で霧状冷媒（飽和液）が完全に蒸発した飽
和蒸気の状態から、エバポレータ出口までの間に
更に加熱されることで上昇した分の温度をいい、
この過熱度が大きいということは、エバポレータ
の途中で早めに蒸発（気化）が完了してしまうこ
とを意味し、残りの部分は飽和蒸気が加熱される
だけで気化作用はないため、過熱度が大きいほど
エバポレータの能力使用率が低いことになり、従
つてエバポレータの全能力をフルに利用して冷房
効果を高めるためには、この加熱度をできるだけ
小さくなるように設定すればよいことになる。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、コンプレツサの回転数はエンジ
ン回転数の増減にほぼ比例して大きく変動するの
で、エバポレータの加熱度を小さく設定しておく
と、エンジン回転数の急激な増加によつてエバポ
レータに流れ込む霧状冷媒量が急増し、いわゆる
液戻り（リキツドバツク）といつて、まだ冷房能
力のある液冷媒をコンプレツサに戻すことにな
り、この液冷媒の吸い込みによつてコンプレツサ
のバルブを損傷する恐れがある。

このため、従来の車両用冷房装置ではエバポレ
ータの過熱度を大きく（約10度）とる必要があ
り、この過熱度分だけエバポレータの能力以下で
使用されていることになる。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、上述の問題点を解決することを目的
としてなされたもので、この目的達成のために本
考案では、高温高圧の冷媒蒸気を冷却して中温高
圧の液体冷媒にするコンデンサと、 前記中温高圧の液体冷媒を貯蔵するリキツドタ
ンクと、 前記中温高圧の液体冷媒を急激に膨張させて低
温低圧の霧状冷媒にする絞り弁と、 前記低温低圧の霧状冷媒の気化作用により外部
から熱を奪うエバポレータと、 前記エバポレータからの低温低圧の冷媒蒸気を
圧縮して高温高圧の冷媒蒸気にするコンプレツサ
とを備えた車両用冷房装置において、 前記エバポレータ用絞り弁の入口側とエバポレ
ータの出口側との間に冷媒のバイパス管路を設
け、該バイパス管路中には熱交換器と、同熱交換
器用絞り弁とを備え、 前記エバポレータ用絞り弁及び熱交換器用絞り
弁として流量調整弁が用いられ、 前記エバポレータの出口側からバイパス管路と
の合流点に至るまでの管路中と、熱交換器出口側
からコンプレツサに至るまでの管路中にそれぞれ
過熱度センサを設け、 前記各過熱度センサからの入力信号に基づい
て、エバポレータ出口側冷媒の過熱度が小さく、
熱交換器出口側冷媒の過熱度が大きくなるよう
に、それぞれの流量調整弁を制御する過熱度制御
回路を備えた。

（作用） 従つて、本考案の車両用冷房装置では、上述の
ように、エバポレータをバイパスして燃料冷却用
熱交換器が設けられ、かつ各過熱度センサからの
入力信号に基づいてエバポレータ出口側冷媒の過
熱度が小さく、熱交換器出口側冷媒の過熱度が大
きくなるようにそれぞれの流量調整弁を制御する
過熱度制御回路を備えたことで、エバポレータの
能力をフルに使用して冷房効果を高めることがで
きるようになり、しかも、過熱度の小さいエバポ
レータ側冷媒と過熱度の大きい熱交換器側冷媒と
を合流させることによつて、エバポレータ出口側
の過熱度をエバポレータ外部において上昇させる
ことができるので、コンプレツサへの液戻り（リ
キツドバツク）現象が防止できるようになる。

また上述のようにエバポレータ出口側の過熱度
をエバポレータ外部において上昇させる手段とし
て、バイパス熱交換器を燃料冷却用とすることに
より、別に冷房装置を設けることなく燃料の冷却
が同時に行なえるようになる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面により詳述する。
尚、この実施例を述べるにあたつて、自動車用冷
房装置を例にとる。

まず、実施例の構成を説明する。

実施例の自動車用冷房装置Ａは、第１図及び第
２図に示すように、コンデンサ１、リキツドタン
ク２、エバポレータ用流量調整弁３、エバポレー
タ４、コンプレツサ５、バイパス管路６、燃料冷
却用熱交換器７、熱交換器用流量調整弁８、過熱
度センサ９，１０、過熱度制御回路１１を主要な
構成としている。

前記コンデンサ１は、ラジエータの前面に配置
され、冷却フアン１２や車速によつて得られる風
で高温高圧の冷媒蒸気を凝縮点まで冷却して中温
高圧の液体冷媒にする凝縮器であり、その入口側
がコンプレツサ５の出口側と管路１３で接続され
ている。

前記リキツドタンク２は、前記中温高圧の液体
冷媒を貯蔵すると共に、液体冷媒中に含まれる水
分やゴミ除去し、かつ蒸気を分離して液体冷媒の
みを流量調整弁３，８に送る受液器であり、その
入口側が前記コンデンサ１の出口側と管路１４で
接続されている。

エバポレータ用流量調整弁３は、前記コンデン
サ１で凝縮された中温高圧の液体冷媒を急激に膨
張させ、低温低圧の霧状冷媒にすると共に、冷媒
流量を制御する手段であり、その入口側が前記リ
キツドタンク２の出口側と管路１５で接続されて
いる。

前記エバポレータ４は、前記流量調整弁３から
噴射された低温低圧の霧状冷媒を蒸発させ、その
時の気化熱によつてブロア１６から送り込まれる
車内空気から熱を奪う蒸発器であり、その入口側
が前記流量調整弁３の出口側と管路１７で接続さ
れている。

前記コンプレツサ５は、前記エバポレータ４で
蒸発した低温低圧に冷媒蒸気を圧縮して高温高圧
の冷媒蒸気にして前記コンデンサ１に戻す凝縮器
であり、その入口側が前記エバポレータ４と管路
１８で接続されている。

前記バイパス管路６は、前記エバポレータ用流
量調整弁３とエバポレータ４とをバイパスする管
路であり、その分流点ａがリキツドタンク２の出
口側管路１５中に設けられ、かつ合流点ｂがエバ
ポレータ４の出口側管路１８中に設けられてい
る。

前記燃料冷却用熱交換器７は、前記バイパス管
路６中に介装される燃料冷却手段であり、この実
施例では、第２図に示すように、燃料タンク７０
内で蒸発した燃料蒸発ガスを燃料蒸発ガス流通路
７１において冷却することによつて凝縮液化さ
せ、この液化燃料を燃料タンク７０内に回収する
ようにしたもので、前記バイパス管路６中に介装
させた冷媒流通路７２によつて構成されている。

この冷媒流通路７２は、この実施例では前記燃
料蒸発ガス流通路７１の外周を囲繞するように配
置されると共に、燃料蒸発ガスの排出側が冷媒上
流側に接続され、かつ燃料タンク７０が冷媒下流
側に接続されている。

また、前記燃料ガス流通路７１の最低部と燃料
タンク７０との間に液化燃料の戻り管７３が接続
されている。

尚、図中７４はキヤニスタであり、これは前記
燃料蒸発ガス流通路７１中に介装させることによ
つて燃料蒸発ガスを吸着させ、大気汚染ょ抑制す
るという燃料蒸発ガス規制装置を構成するもので
ある。

前記熱交換器用流量調整弁８は、前記コンデン
サ１で凝縮された中温高圧の液体冷媒を急激に膨
張させ、低温低圧の霧状冷媒にすると共に、冷媒
流量を制御する手段であり、前記分流点ａと燃料
冷却用熱交換器７との間のバイパス管路６中に介
装されている。

前記過熱度センサ９，１０は、液冷媒が完全に
蒸発した時点から更に加熱されて上昇した分の温
度を測定するためのセンサであり、圧力測定手段
と温度測定手段を備えている。そして、エバポレ
ータ用過熱度センサ９はエバポレータ４の出口側
と合流点ｂとの間の管路１８中に設けられ、熱交
換器用過熱度センサ１０は燃料冷却用熱交換器７
の出口側と合流点ｂとの間のバイパス管路６中、
または合流点ｂからコンプレツサ５との間の管路
１８中に設けられている。

前記過熱度制御回路１１は、前記各過熱度セン
サ９及び１０の入力信号に基づいて、エバポレー
タ４の出口側冷媒の過熱度が小さく、熱交換器の
出口側冷媒の過熱度が大きくなるように、それぞ
れ対応する流量調整弁３，８を制御する手段であ
り、この実施例ではエバポレータ４の出口側冷媒
の過熱度を０度に設定し、熱交換器の出口側冷媒
の過熱度を15度に設定している。

次に、実施例の作用を説明する。

まず、自動車用冷房装置Ａの基本的作用を液体
冷媒系と気体冷媒系とに分けて説明する。

(イ) 液体冷媒系 まず、コンデンサ１で凝縮された中温高圧の液
体冷媒は、管路１４を通つてリキツドタンク２に
送られ、同リキツドタンク２内に経由することで
水分、ゴミ、蒸気等が分離除去された状態で管路
１５を通つてエバポレータ用流量調整弁３に送ら
れると共に、その一部が分流点ａからバイパス管
路６に分流され、熱交換器用流量調整弁８にも送
られる。

そして、エバポレータ用流量調整弁３に送り込
まれた液体冷媒は、同流量調整弁３の絞り作用に
よつてその出口側で急激に膨張され、低温低圧の
霧状（液体）冷媒となつて管路１７を通つて、エ
バポレータ４に送られる。

エバポレータ４に送り込まれた低温低圧の霧状
（液体）冷媒は、車内の熱負荷により蒸発し、そ
の時の気化熱によつてブロア１６から送り込まれ
た車内空気から熱を奪い、冷たい空気を車内に送
り出すことで車内の冷房が行なわれることにな
る。

そしてエバポレータ４で蒸発した冷媒蒸気は管
路１８を通つてコンプレツサ５に送り込まれる。

また、前記のように分流点ａからバイパス管路
６に分流され、熱交換器用流量調整弁８に送り込
まれた一部の液体冷媒は、同流量調整弁８の絞り
作用によつてその出口側で急激に膨張され、低温
低圧の霧状（液体）冷媒となつて燃料冷却用熱交
換器７を構成する冷媒流通路７２に送られる。

そして、冷媒流通路７２内では、低温低圧にな
つた霧状冷媒が燃料蒸発ガスの熱によつて蒸発
し、その時の気化熱によつて燃料蒸発ガス流通路
７１内の燃料ガスが冷却されて液化し、この液化
された燃料は戻り管７３を通つて燃料タンク７０
内に回収される。

尚、前記燃料冷却用熱交換器による冷却能力を
越える量の燃料蒸発ガスが発生した場合、液化さ
れない分の燃料蒸発ガスはキヤニスタ７４を通過
することで活性炭によりHC（ハイドロカーボン）
が吸着された状態で大気に放出されることにな
る。

(ロ) 気体冷媒系 まず、上述のようにエバポレータ４及び冷媒流
通路７２内で蒸発した低温低圧の冷媒蒸気は、管
路１８を通つてコンプレツサ５に送り込まれる。

次に、コンプレツサ５では低温低圧の冷媒蒸気
が圧縮されて高温高圧の冷媒蒸気となり、この高
温高圧の冷媒蒸気は管路１３を通つてコンデンサ
１に送られる。

尚、コンデンサ１では冷却フアン１２や車速に
より得られる風によつて高温高圧の冷媒蒸気が凝
縮点まで冷却され、中温高圧の液体冷媒となつて
前記液体冷媒系に戻される。

次に、過熱度制御関係の作用を、自動車の定速
走行時と、急加速時とに分けて説明する。

(イ) 定速走行時 まず、自動車が定速走行時においては、コンプ
レツサ１の回転数も安定しているので、過熱度制
御回路１１はもつぱら熱負荷の変動に追従するよ
うに両流量調整弁３，８の開度制御が行なわれ
る。

即ち、熱負荷が増大すると冷媒量が不足して過
熱度が増大するので、各過熱度センサ９，１０か
らの入力信号ｔに基づいて、過熱度制御回路１１
から各流量調整弁３，８に対して作動制御信号ｃ
がそれぞれ出力され、この作動制御信号ｃによつ
て各流量調整弁３，８を開放する方向へ作動さ
せ、これにより冷媒流入量を増大させて過熱度を
下げる方向に制御される。

上記とは逆に熱負荷が減少した場合は各流量調
整弁３，８を閉鎖する方向へ作動させ、これによ
り冷媒流入量を減少させて過熱度を上げる方向に
制御される。

(ロ) 急加速時 前述のような熱負荷の変動がない場合であつて
も、自動車の急加速時等のようにエンジン回転数
が急増すると、コンプレツサ５の回転数も急増
し、このためエバポレータ４及び冷媒流通路７２
内への冷媒流入量が急増して過熱度が急減するこ
とになるが、この場合でも前記熱負荷の減少によ
り過熱度が減少した場合と同様に、各過熱度セン
サ９，１０からの入力信号ｔに基づいて、過熱度
制御回路１１から各流量調整弁３，８に対して作
動制御信号ｃがそれぞれ出力され、この作動制御
信号ｃによつて各流量調整弁３，８を閉鎖する方
向へ作動させ、これにより冷媒流入量を減少させ
て過熱度を上げる方向に制御されることになる。

尚、この実施例のようにエバポレータ４の出口
側冷媒の過熱度を０度に設定した場合、上述のよ
うに自動車の急加速時には瞬間的には過熱度が０
度以下の状態（蒸発しきれない液冷媒を残した状
態）になるが、燃料冷却用熱交換器７の出口側冷
媒の過熱度が大き目の15度に設定されていること
から、両冷媒が合流点ｂで合流することによつて
０度以上の適度な過熱度になるので、コンプレツ
サ５への液戻り（リキツドバツク）を生ずること
はない。

以上説明してきたように、本実施例の自動車用
冷房装置Ａでは、上述のように、エバポレータ４
をバイパスして燃料冷却用熱交換器７が設けら
れ、かつ各過熱度センサ９，１０からの入力信号
ｔに基づいてエバポレータ４出口側冷媒の過熱度
が小さく、熱交換器出口側冷媒の過熱度が大きく
なるようにそれぞれの流量調整弁３，８を制御す
る過熱度制御回路１１を備えたことで、エバポレ
ータ４の能力をフルに使用して冷房効果を高める
ことができるようになり、しかも、過熱度の小さ
いエバポレータ４側冷媒と過熱度の大きい熱交換
器側冷媒とを合流させることによつて、エバポレ
ータ４出口側の過熱度をエバポレータ４外部にお
いて上昇させることができるので、コンプレツサ
５への液戻り（リキツドバツク）現象が防止でき
るようになる。

また上述のようにエバポレータ４出口側の過熱
度をエバポレータ４外部において上昇させる手段
として、燃料ガスを冷却する燃料冷却用熱交換器
７を用いたことで、別に冷房装置を設けることな
く燃料ガスの冷却による燃料の大気放出の防止が
同時に行なえるようになる。

以上、本考案の実施例を図面により詳述してき
たが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲におけ
る設計変更等があつても本考案に含まれる。

例えば、実施例図面では熱交換器用過熱度セン
サを合流点からコンプレツサに至るまでの管路中
に設けた場合を示したが、燃料冷却用熱交換器の
出口側から合流点に至るバイパス管路中に設けて
もよい。

また、実施例では、燃料冷却用熱交換器として
燃料ガスを冷却する場合を示したが、これに限ら
れず、燃料自体や吸気や排気等を冷却するもので
あつてもよい。

（考案の効果） 以上説明してきたように、本考案の車両用冷房
装置では、上述のように、エバポレータをバイパ
スして燃料冷却用熱交換器が設けられ、かつ各過
熱度センサからの入力信号に基づいてエバポレー
タ出口側冷媒の過熱度が小さく、熱交換器出口側
冷媒の過熱度が大きくなるようにそれぞれの流量
調整弁を制御する過熱度制御回路を備えたこと
で、エバポレータの能力をフルに使用して冷房効
果を高めることができるようになり、しかも、過
熱度の小さいエバポレータ側冷媒と過熱度の大き
い熱交換器側冷媒とを合流させることによつて、
エバポレータ出口側の過熱度をエバポレータ外部
において上昇させることができるので、コンプレ
ツサへの液戻り（リキツドバツク）現象が防止で
きるようになる。

また上述のようにエバポレータ出口側の過熱度
をエバポレータ外部において上昇させる手段とし
て、冷却用熱交換器を用いたことで、別に冷房装
置を設けることなく燃料の冷却等が同時に行なえ
るようになるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例の自動車用冷房装置を示
す全体図、第２図は燃料冷却用熱交換器の詳細を
示す説明図である。 １……コンデンサ、２……リキツドタンク、３
……エバポレータ用流量調整弁、４……エバポレ
ータ、５……コンプレツサ、６……バイパス管
路、７……燃料冷却用熱交換器、８……熱交換器
用流量調整弁、９……過熱度センサ、１０……過
熱度センサ、１１……過熱度制御回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 高温高圧の冷媒蒸気を冷却して中温高圧の液体
   冷媒にするコンデンサと、 前記中温高圧の液体冷媒を貯蔵するリギツドタ
   ンクと、 前記中温高圧の液体冷媒を急激に膨張させて低
   温低圧の霧状冷媒にする絞り弁と、 前記低温低圧の霧状冷媒の気化作用により外部
   から熱を奪うエバポレータと、 前記エバポレータからの低温低圧の冷媒蒸気を
   圧縮して高温高圧の冷媒蒸気にするコンプレツサ
   とを備えた車両用冷房装置において、 前記エバポレータ用絞り弁の入口側とエバポレ
   ータの出口側との間に冷媒のバイパス管路を設
   け、該バイパス管路中には熱交換器と、同熱交換
   器用絞り弁とを備え、 前記エバポレータ用絞り弁及び熱交換器用絞り
   弁として流量調整弁が用いられ、 前記エバポレータの出口側からバイパス管路と
   の合流点に至までの管路中と、熱交換器出口側か
   らコンプレツサに至るまでの管路中にそれぞれ過
   熱度センサを設け、 前記各過熱度センサ空の入力信号に基づいて、
   エバポレータ出口側冷媒の過熱度が小さく、熱交
   換器出口側冷媒の過熱度が大きくなるように、そ
   れぞれの流量調整弁を制御する過熱度制御回路を
   備えたことを特徴とする車両用冷房装置。