JPH11257802A - 自動車用冷房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通常運転時およびアイドリング時のみなら
ず、オリフィス部の入口圧力がアイドリング時よりも高
圧となる高速運転時などの場合においても、コンプレッ
サが停止することを防止して信頼性を高め得る自動車用
冷房装置を提供する。 【解決手段】 自動車用冷房装置のオリフィス部２０
は、アウターチューブ２２とインナーチューブ２３との
二重構造を有し、インナーチューブ２３を圧力差とばね
荷重とにより３段階に移動させる構成とする。高速運転
時など入口圧力がアイドリング時よりもさらに高圧とな
る場合には、インナーチューブ２３をさらに移動させて
第２バイパス通路を開くようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒膨張用のオリ
フィス部を有する自動車用冷房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用冷房装置の中には、温度式膨張
弁の代わりに弁開度の調整機能がないオリフィス部を用
いて冷房サイクルを構成し、冷媒の絞り膨張を行うよう
にしたものがある。この種の自動車用冷房装置の冷房サ
イクル１０は、図５に示すように、図示しない走行用の
エンジンによって駆動されるコンプレッサ１１と、この
コンプレッサ１１によって圧縮され高温高圧となった冷
媒を凝縮液化させるコンデンサ１２と、コンデンサ１２
からの冷媒を絞り減圧・膨張させるオリフィス部１３
と、冷媒を蒸発させて空気を冷却するエバポレータ１４
と、余剰冷媒の貯溜と気液の分離を行いガス冷媒のみを
コンプレッサ１１に戻すアキュムレータ１５とから構成
されている。なお、同図中符号「１６」はコンデンサ１
２に冷却空気を供給するコンデンサファン、「１７」は
空調ユニット内に空気を取り入れ車室内に向けて送風す
るブロアファンである。

【０００３】このように、エバポレータ１４の上流側に
配置され減圧した冷媒をエバポレータ１４に送り込む機
能を司るオリフィス部１３として、従来より、絞り度
（または絞り径）が一定の固定オリフィスチューブを用
いたものがある。固定オリフィスチューブは、たとえ
ば、内部に一本の細径チューブを通して構成され、冷媒
がその細径チューブの内部を通過することによって圧力
降下が生じる。かかる固定オリフィスチューブを用いた
システム（固定オリフィスシステム）は、構造が簡単で
製造コストが低く、レイアウトの自由度も高いというメ
リットがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな固定オリフィスシステムにあっては、温度式膨張弁
と違って冷媒流量調節機能がないことから、特にアイド
リング時の冷房能力が顕著に低下するという欠点があ
る。

【０００５】詳述すると、固定オリフィスシステムで
は、オリフィス部１３内の一本の細径チューブのみによ
って冷媒を減圧させる構造のため、オリフィス部１３の
出口圧力は入口圧力のみによって決定される。そのた
め、アイドリング時などの高圧力状態では、オリフィス
部１３の入口圧力、つまりコンデンサ１２の出口圧力
（凝縮圧力）が上昇し、これに伴ってオリフィス部１３
の出口圧力も上昇する。そして、オリフィス部１３の出
口圧力が上昇すると、エバポレータ１４における冷媒の
蒸発温度が上昇するため、冷房能力が低下することにな
る。

【０００６】なお、冷房サイクルの特性としてアイドリ
ング時などに凝縮圧力が上昇するのは、アイドリング時
には走行時に比べて風の当たる量が大幅に減少し、また
コンデンサ１２を通過して加熱された空気が吹き返すな
どしてコンデンサ１２の能力が低下し、さらにコンプレ
ッサ回転数の低下により循環冷媒流量も減少するなどの
理由からである。

【０００７】従来には、アイドリング時の冷房能力を維
持するために、入口圧と出口圧との圧力差によってオリ
フィス有効長さ（膨張させる長さ）を変化させ凝縮圧力
が上昇した際の圧力降下を大きくするようにした可変
（二段）構造のオリフィス部が提案されている（実開昭
５６−１４８５７７号公報）。

【０００８】しかしながら、この構造はあまり実用的で
はない。すなわち、一般的にオリフィスチューブの絞り
度は長さよりも内径（断面積）による影響度が支配的で
あるところ、実用上のオリフィス径はφ１．３〜φ１．
８ｍｍ程度であり、普通はこの範囲で詳細なチューニン
グを０．１ｍｍ刻みで実施している。一方、長さで同様
のチューニングを行う場合には、刻みのレベルを５〜１
０ｍｍの単位で変化させる必要がある。したがって、オ
リフィス有効長さを変化させる構造のものでは、設定変
更に大幅なストローク変更を要するため（実作動時のス
トロークも大きくする必要がある）、オリフィス部全体
のボディが大きくなり、ボディを共用し設定値を異なら
せた種々のバリエーションを実現することは実質上きわ
めて困難である。

【０００９】ところで、車両の高速走行時（高負荷状
態）には、コンデンサ１２に多量の風が当たるので十分
な能力を発揮するが、通常走行時に比べて冷媒循環量が
多くなるため、高圧回路圧力（オリフィス部１３の入口
圧力）が上昇し、アイドリング時の高圧回路圧力よりも
高くなることがある。

【００１０】このような挙動を示すことから、二段に可
変する構造を有するオリフィス部では、高速走行時にお
いてもアイドリング時と同じように、冷媒通路を絞るよ
うに作動する。高速走行時にオリフィス径を絞ることに
より起こる問題は、次のとおりである。

【００１１】まず、コンプレッサが高速回転していると
きにオリフィス径を絞って冷媒流量を低下させると、吐
出ガス温度が異常に上がってしまう。また、コンプレッ
サから送られた冷媒がオリフィス部でせき止められるた
め、オリフィス上流側圧力つまり吐出圧力が異常に上が
ってしまう。これらコンプレッサ吐出冷媒温度の異常上
昇やコンプレッサ吐出冷媒圧力の異常上昇により、冷房
サイクルを保護するために設けられるサーマルスイッチ
やプレッシャスイッチが作動してコンプレッサが停止し
てしまい、自動車用冷房装置の信頼性が損なわれる虞が
ある。また、コンプレッサが停止してしまことによっ
て、冷房状態を維持することができなくなる。

【００１２】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、通常運転時およびアイ
ドリング時のみならず、オリフィス部の入口圧力がアイ
ドリング時よりも高圧となる高速運転時などの場合にお
いても、コンプレッサが停止することを防止して信頼性
を高め得る自動車用冷房装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１に記載の発明は、冷房サイクルの高圧回路か
ら流下した冷媒を絞り膨張させて低圧回路のエバポレー
タに流下させるオリフィス部を有する自動車用冷房装置
において、前記オリフィス部は、冷媒配管内に固定され
るアウターチューブと、当該アウターチューブ内に冷媒
流れ方向に沿って摺動自在に収容されるインナーチュー
ブと、前記アウターチューブと前記インナーチューブと
の間に配置されると共に前記インナーチューブを冷媒流
れ方向の上流側に向けて移動させる方向の弾発力を付勢
する弾性手段と、を有し、前記インナーチューブは、前
記高圧回路に連通し当該高圧回路から流下した冷媒の絞
り膨張を行う第１オリフィスと、前記第１オリフィスと
前記低圧回路とを連通し前記第１オリフィスから流下し
た冷媒の絞り膨張を行うと共に前記第１オリフィスより
も小さい開口断面積を有する第２オリフィスと、を有
し、前記アウターチューブは、前記インナーチューブの
摺動部を摺動自在に保持する収容室を有し、前記インナ
ーチューブおよび前記アウターチューブの共働により、
前記第２オリフィスをバイパスして前記第１オリフィス
と前記低圧回路とを連通する第１バイパス通路と、前記
第１バイパス通路よりも冷媒流れ方向の下流側に位置し
て前記第２オリフィスをバイパスして前記第１オリフィ
スと前記低圧回路とを連通する第２バイパス通路と、が
形成されるように構成してなり、前記インナーチューブ
は、前記高圧回路と前記低圧回路との圧力差が第１の所
定値になるまでは、前記弾性手段の前記弾発力により、
前記第１バイパス通路を開くと共に第２バイパス通路を
閉じ、前記第１の所定値以上になると、前記弾性手段の
前記弾発力に抗して冷媒流れ方向の下流側に移動して前
記第１と第２のバイパス通路の両者を閉じ、前記圧力差
が前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値以上にな
ると、前記弾性手段の前記弾発力に抗して下流側にさら
に移動して前記第２バイパス通路を開くように作動する
ことを特徴とする自動車用冷房装置である。

【００１４】かかる発明によれば、自動車の走行状態に
よって決まる高圧回路と低圧回路との圧力差がばね荷重
との関係で決まる第１の所定値以下のとき、例えば、通
常走行時（低中速走行）のときには、インナーチューブ
は第１バイパス通路を開いており、オリフィス部に圧送
されてきた冷媒は、インナーチューブの第１オリフィス
を通って絞り膨張され、第１バイパス通路を通って低圧
回路に導かれる。このとき、第１オリフィスは開口面積
が大きく、かつ、第１オリフィスを流下した冷媒の大部
分は第１バイパス通路の方へ逃げるため、第１オリフィ
スで減圧された冷媒はその後あまり圧力降下を受けるこ
となく低圧回路に噴出され、冷媒流量も十分な量が確保
される。これにより所望の冷房能力が得られる。

【００１５】一方、アイドリング時などにおいて前記圧
力差が第１の所定値以上になったときには、インナーチ
ューブは第１と第２のバイパス通路を閉じるように移動
する。高圧回路から圧送されてきた冷媒は、まずインナ
ーチューブの第１オリフィスを通過して絞り膨張された
後、さらに第２オリフィスのみを通って絞り膨張が行わ
れて噴出される。このとき、第２オリフィスは第１オリ
フィスよりも開口面積（絞り径）が小さいため、第１オ
リフィスで減圧された冷媒は第２オリフィスでさらに減
圧される。つまり、冷媒流量を絞って大きな圧力降下が
得られ、これにより所望の冷房能力が得られる。

【００１６】また、高速運転時などで前記圧力差が第１
の所定値よりも大きい第２の所定値以上になったときに
は、インナーチューブは第２のバイパス通路を開くよう
に、アイドリング時の移動方向と同じ方向に向けてさら
に移動する。高圧回路から圧送されてきた冷媒は、イン
ナーチューブの第１オリフィスを通って絞り膨張され、
第２バイパス通路を通って低圧回路に導かれる。このと
き、第１オリフィスは開口面積が大きく、かつ、第１オ
リフィスを流下した冷媒の大部分は第２バイパス通路の
方へ逃げるため、第１オリフィスで減圧された冷媒はそ
の後あまり圧力降下を受けることなく低圧回路に噴出さ
れ、冷媒流量も十分な量が確保される。これによりコン
プレッサ吐出冷媒温度やコンプレッサ吐出冷媒圧力が異
常に上昇しないので、コンプレッサが停止することがな
くなり、もって、自動車用冷房装置の信頼性は損なわれ
ない。

【００１７】また、請求項２に記載の発明は、前記イン
ナーチューブの高圧側端部にねじ部を形成し、当該ねじ
部に取り付けた調整ねじの固定位置を変えることによ
り、前記第１と第２の所定値を変更可能としたことを特
徴とする。

【００１８】かかる構成によれば、調整ねじを回してそ
の固定位置を変えると、インナーチューブが冷媒流れ方
向の上流側に向けて最も移動したときのばね長が変わ
り、ばね荷重の大きさが変わるので、インナーチューブ
の作動（冷媒流れ方向の下流側に向かう移動）に必要な
圧力差が変更される。これにより、オリフィス部の作動
特性を微調整でき、車種に適した作動特性を備えたオリ
フィス部を得る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２０】図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、本発明の一実
施形態に係る自動車用冷房装置に使用されるオリフィス
部の構造を示す断面図であり、（Ａ）は通常走行（低中
速走行）時を、（Ｂ）はアイドリング時を、（Ｃ）は高
速走行時をそれぞれ示している。また、図２は、同オリ
フィス部のアウターチューブおよびインナーチューブを
分解した状態で示す斜視図である。なお、以下の説明に
おいては、説明の便宜上、高圧回路から低圧回路に向か
って流れる冷媒流れ方向の上流側を「後側」（図１では
左側に示される）とし、冷媒流れ方向の下流側を「前
側」（図１では右側に示される）として、各部材の説明
や動作説明を行う。

【００２１】本実施形態のオリフィス部２０は、図５に
示した冷房サイクル１０の高圧回路から流下した冷媒を
絞り膨張させて低圧回路側のエバポレータ１４に流下さ
せるものであり、エバポレータ１４に案内する冷媒の流
量および圧力を、当該オリフィス部２０の入口と出口と
の圧力差を感知して３段階に作動するオリフィスチュー
ブである。なお、コンデンサ１２は高圧回路の一部を構
成し、エバポレータ１４は低圧回路の一部を構成してい
る。

【００２２】このオリフィス部２０は、図１および図２
に示すように、冷媒配管２１内に固定されるアウターチ
ューブ２２と、当該アウターチューブ２２内に冷媒流れ
方向つまり前後方向に沿って摺動自在に収容されるイン
ナーチューブ２３と、アウターチューブ２２とインナー
チューブ２３との間に配置されると共にインナーチュー
ブ２３を冷媒流れ方向の上流側つまり後側に向けて移動
させる方向の弾発力を付勢する圧縮スプリング２４（弾
性手段に相当する）と、を有する。

【００２３】前記インナーチューブ２３は、略円筒形状
をなし、前側に位置する大径部２５と、後側に位置する
小径部２６と、前記大径部２５と小径部２６との間に形
成され長手方向の略中央部に位置する段差部２７と、が
形成されている。インナーチューブ２３の前端近傍には
Ｏリング２８が取り付けられている。

【００２４】また、インナーチューブ２３は、高圧回路
に連通し当該高圧回路から流下した冷媒の絞り膨張を行
う第１オリフィス３１と、当該第１オリフィス３１と低
圧回路とを連通し第１オリフィス３１から流下した冷媒
の絞り膨張を行う第２オリフィス３２と、を有してい
る。第１オリフィス３１は、インナーチューブ２３の小
径部２６後端から大径部２５にかけて延び、第２オリフ
ィス３２は、第１オリフィス３１の前端から大径部２５
前端にかけて延びている。これら第１と第２のオリフィ
ス３１、３２はインナーチューブ２３の軸線上に穿設さ
れ、第２オリフィス３２は、第１オリフィス３１よりも
小さい開口断面積を有している。

【００２５】さらに、インナーチューブ２３の外周面に
は、第１オリフィス３１と第２オリフィス３２とが連通
する部位に対応して、環状溝３３が形成されている。こ
の環状溝３３によって、インナーチューブ２３外周面と
アウターチューブ２２内周面との間に、環状の通路３４
が形成されることになる。この環状通路３４と前記第１
オリフィス３１とを連通するため、径方向に延びる連通
孔３５がインナーチューブ２３に形成されている。

【００２６】また、インナーチューブ２３の外周面のう
ち、前記連通孔３５から前側に向けて延びる溝３６が形
成されている。但し、この溝３６は大径部２５の前端ま
では貫通していない。この溝３６によって、インナーチ
ューブ２３外周面とアウターチューブ２２内周面との間
に、連通孔３５から前側に向けて伸びる通路３７が形成
されることになる。図１（Ｃ）に示すように、インナー
チューブ２３が所定位置まで前進すると、アウターチュ
ーブ２２前端に開放口３８が形成され、前記通路３７は
低圧回路と連通状態になる。これ以外の場合には、開放
口３８はインナーチューブ２３により閉じられている
（図１（Ａ）（Ｂ）参照）。

【００２７】インナーチューブ２３の高圧側端部にねじ
部４０が形成され、当該ねじ部４０に、オリフィス部２
０の作動圧力を調整する作動圧力調整機構としての調整
ねじ４１が取り付けられている。この調整ねじ４１とア
ウターチューブ２２の後端面との間に、圧縮スプリング
２４が配置されている。調整ねじ４１はいわゆるダブル
ナットから構成され、その固定位置を変えることでイン
ナーチューブ２３が後退限位置にあるときの圧縮スプリ
ング２４の長さを変化させ、当該圧縮スプリング２４が
付勢する弾発力（ばね荷重）の大きさを調整し得るよう
にしてある。圧縮スプリング２４の弾発力は、当該オリ
フィス部２０が搭載される車種に最も適した作動特性が
得られるように車種ごとに微調整されるべきものである
ため、このような調整ねじ４１を設けることで、きわめ
て簡単に、同一の圧縮スプリング２４を用いて種々の車
種に対応することができる。

【００２８】前記アウターチューブ２２は、中空の略円
筒形状をなし、前側に位置する小径部４２と、後側に位
置する大径部４３と、が形成されている。オリフィス部
２０は、アウターチューブ２２の大径部４３外周に形成
した環状溝４４にＯリング４５を取り付け、例えば圧入
などの手段によって冷媒配管２１内の所定位置に固定さ
れている。

【００２９】また、アウターチューブ２２は、インナー
チューブ２３の摺動部である大径部２５を摺動自在に保
持する収容室４６を有している。アウターチューブ２２
の後端にはストッパ４７が形成され、当該ストッパ４７
にインナーチューブ２３の段差部２７が当接することに
より、インナーチューブ２３の後退限位置が規制され
る。

【００３０】さらに、アウターチューブ小径部４２に
は、径方向に延びる貫通孔４８が形成され、アウターチ
ューブ小径部４２と冷媒配管２１との間に、低圧回路に
連通する通路４９が形成されている。当該通路４９は、
インナーチューブ２３外周面とアウターチューブ２２内
周面との間に形成される前記環状通路３４に、貫通孔４
８を介して、連通自在となっている。

【００３１】本実施形態では、インナーチューブ２３お
よびアウターチューブ２２の共働により、第２オリフィ
ス３２をバイパスして第１オリフィス３１と低圧回路と
を連通する第１バイパス通路５１と、第１バイパス通路
５１よりも冷媒流れ方向の下流側に位置して第２オリフ
ィス３２をバイパスして第１オリフィス３１と低圧回路
とを連通する第２バイパス通路５２と、が形成されるよ
うに構成されている。具体的には、第１バイパス通路５
１は、インナーチューブ２３に形成された連通孔３５
と、インナーチューブ２３外周面とアウターチューブ２
２内周面との間に形成された環状通路３４と、アウター
チューブ小径部４２に形成された貫通孔４８と、アウタ
ーチューブ小径部４２と冷媒配管２１との間に形成され
た通路４９と、から形成される（図１（Ａ）参照）。一
方、第２バイパス通路５２は、連通孔３５と、インナー
チューブ２３外周面とアウターチューブ２２内周面との
間に形成され連通孔３５から前側に向けて伸びる通路３
７と、アウターチューブ２２前端に形成される開放口３
８と、から形成される（図１（Ｃ）参照）。

【００３２】上記構成のインナーチューブ２３は、高圧
回路と低圧回路との圧力差および圧縮スプリング２４の
ばね荷重によって３段階に作動（可動）し、凝縮圧力上
昇時（高圧力状態時）に冷媒流れ方向の下流側に向けて
前進移動して、第１バイパス通路５１を閉じたり、第２
バイパス通路５２を開いたりするようになっている。

【００３３】概説すれば、高圧回路の圧力（コンデンサ
１２における凝縮圧力）と低圧回路の圧力（エバポレー
タ１４における蒸発圧力）との圧力差が第１の所定値Ｐ
１になるまでは、図１（Ａ）に示すように、インナーチ
ューブ２３は圧縮スプリング２４の弾発力により後退限
位置に保持され、第１バイパス通路５１を開くと共に第
２バイパス通路５２を閉じている。次いで、前記圧力差
が第１の所定値Ｐ１以上になると、同図（Ｂ）に示すよ
うに、高圧となった冷媒の静圧により、インナーチュー
ブ２３は圧縮スプリング２４の弾発力に抗して冷媒流れ
方向の下流側に向けて前進移動し、第１と第２のバイパ
ス通路５１、５２の両者を閉じている。そして、前記圧
力差が第１の所定値Ｐ１よりも大きい第２の所定値Ｐ２
以上になると、同図（Ｃ）に示すように、さらに高圧と
なった冷媒の静圧により、インナーチューブ２３は圧縮
スプリング２４の弾発力に抗して下流側にさらに前進移
動して第１バイパス通路５１を閉じると共に第２バイパ
ス通路５２を開くように作動する。第１と第２の所定値
Ｐ１、Ｐ２の変更は、調整ねじ４１の固定位置を変える
ことによりなされる。

【００３４】詳述すると、インナーチューブ２３による
第１、第２バイパス通路５１、５２の開閉は、インナー
チューブ２３に作用する三つの力、つまり高圧回路圧力
と、圧縮スプリング２４の弾発力と、低圧回路圧力によ
って決まる収容室４６内の圧力とのバランスによってな
される。

【００３５】本実施形態では、高圧回路圧力と低圧回路
圧力との圧力差が第１の所定値Ｐ１以上になると、イン
ナーチューブ２３が圧縮スプリング２４の弾発力に抗し
て前進移動して第１バイパス通路５１を閉じるように、
圧縮スプリング２４の弾発力の値を設定してある。ここ
で、コンデンサ１２における冷媒の凝縮圧力とは、コン
プレッサ１１の能力による循環冷媒流量とコンデンサ１
２での熱負荷とによって決まるものであり、エバポレー
タ１４における冷媒の蒸発圧力とは、前記循環冷媒流量
とエバポレータ１４での熱負荷とによって決まるもので
あり、前記第１の所定値Ｐ１とは、エンジンがアイドリ
ング状態で自動車用冷房装置１０を作動させたときに生
じる圧力差を意味している。

【００３６】第１オリフィス３１の開口面積（オリフィ
ス径ａ）は第２オリフィス３２の開口面積（オリフィス
径ｂ）よりも大きく設定されているが、具体的に、これ
らオリフィス径ａ、ｂの値をどのように設定するかは、
通常走行時（たとえば、低中速走行時）およびアイドリ
ング時でそれぞれ最大冷房時に必要とされるエバポレー
タ１４の冷媒圧力および循環冷媒流量が得られるように
設定されている。一例を挙げると、第１オリフィス３１
のオリフィス径ａはφ１．６ｍｍに設定され、第２オリ
フィス３２のオリフィス径ｂはφ１．３ｍｍに設定され
ている。

【００３７】また、圧縮スプリング２４の弾発力は、そ
の車種に最も適した作動特性が得られるように車種ごと
に微調整されるべきものであるが、ここでは、たとえ
ば、図３に示すような作動特性、つまり、入口圧力が１
７．０ｋｇ／ｃｍ２（第１の所定値Ｐ１）に達すると、
インナーチューブ２３が前進移動して第１バイパス通路
５１を閉じ、この状態から入口圧力が１４．０ｋｇ／ｃ
ｍ２以下に下降すると、インナーチューブ２３が後退移
動して第１バイパス通路５１を開くように設定してあ
る。これらの圧力差の下では、第２バイパス通路５２は
閉じられたままである。入口圧力がさらに大きくなり２
０．０ｋｇ／ｃｍ２（第２の所定値Ｐ２）以上に上昇す
ると、インナーチューブ２３がさらに前進移動して第２
バイパス通路５２を開くように、圧縮スプリング２４の
弾発力を設定してある。この圧力の下では、第１バイパ
ス通路５１は閉じられたままである。

【００３８】入口圧力が１７．０ｋｇ／ｃｍ２（第１の
所定値Ｐ１）に達したときには、主として第２オリフィ
ス３２（オリフィス径φ１．３ｍｍ）が機能し、１７．
０ｋｇ／ｃｍ２（第１の所定値Ｐ１）に達するまで、２
０．０ｋｇ／ｃｍ２（第２の所定値Ｐ２）以上のとき、
および、１４．０ｋｇ／ｃｍ２以下に下降したときに
は、主として第１オリフィス３１（オリフィス径φ１．
６ｍｍ）が機能する。

【００３９】第１、第２バイパス通路５１、５２は、第
１オリフィス３１によって減圧・膨張した冷媒を圧力を
略維持したままエバポレータ１４に導くための抜け穴な
いし逃げ穴的な機能を果たすものであるため、第１オリ
フィス３１から流出した冷媒がさらに減圧されないよう
な開口面積を有することが好ましい。具体的には、各バ
イパス通路５１、５２の開口面積が第１オリフィス３１
の開口面積以上となることが好ましい。

【００４０】次に、本実施形態の作用を説明する。ま
ず、自動車用冷房装置１の作動原理を図４に示すモリエ
ル線図に基づいて概説する。図中実線で示す冷房サイク
ルは、自動車が通常に走行している場合を示しており、
コンプレッサ１１で断熱圧縮された高温高圧のガス冷媒
（Ａ位置）は、コンデンサ１２にて外部に熱を放出して
中温高圧の液冷媒（Ｂ位置）となる。この液冷媒は、オ
リフィス部２０を通過して絞り膨張が行われて低温低圧
の霧状冷媒（Ｃ位置）となる。この霧状冷媒は、エバポ
レータ１４にて空気と熱交換して該空気を冷却し、過熱
蒸気（Ｄ位置）となってコンプレッサ１１に帰還する。
このとき、エンジンによって駆動されるコンプレッサ１
１の回転数が高いため、冷媒の圧送・吸引量（循環冷媒
流量）は多く、吸入圧は低くなる。また、コンデンサ１
２に当たる風の量が多いため、冷媒は十分に凝縮され、
凝縮圧力も低くなる。

【００４１】一方、図中破線ａ→ｂ→ｃ→ｄで示す冷房
サイクルは、エンジンがアイドリング状態にある場合を
示している。このとき、エンジンによって駆動されるコ
ンプレッサ１１の回転数が低いため、循環冷媒流量は少
なく、吸入圧は高くなる。また、コンデンサ１２に当た
る風の量が少ないため、冷媒は十分に凝縮されず、凝縮
圧力も高くなる。したがって、アイドリング時における
高圧回路圧力と低圧回路圧力との圧力差ΔＰ２は、通常
走行時の圧力差ΔＰ１と比べて一般的に大きくなってい
る。前述した第１の所定値Ｐ１は、このΔＰ２に相当す
るものである。

【００４２】《通常走行時（低中速走行）》通常走行時
（低中速走行）では、高圧回路と低圧回路との圧力差が
第１の所定値Ｐ１以下であるため、図１（Ａ）に示すよ
うに、インナーチューブ２３は圧縮スプリング２４の弾
発力により後退限位置に保持され、第１バイパス通路５
１を開くと共に第２バイパス通路５２を閉じている。つ
まり、収容室４６内の冷媒圧力と圧縮スプリング２４の
弾発力との合成力による後方向への力の方が、高圧回路
中の冷媒の静圧によってインナーチューブ２３に作用す
る前方向への力よりも大きい状態となっている。

【００４３】したがって、オリフィス部２０に圧送され
てきた冷媒の大部分は、インナーチューブ２３の第１オ
リフィス３１および第１バイパス通路５１を通って低圧
回路に噴出されて減圧・膨張され、前記冷媒の一部は、
第２オリフィス３２を通って低圧回路に噴出されて減圧
・膨張される。第１バイパス通路５１の開口面積は第１
オリフィス３１の開口面積以上であるため、この場合に
は、主として、第１オリフィス３１（オリフィス径φ
１．６ｍｍ）が作用している。そして、噴出された冷媒
は、冷媒配管２１を通ってエバポレータ１４に送られ、
空気と熱交換を行って該空気を冷却する。

【００４４】このように、通常走行時には、第１バイパ
ス通路５１を開いた状態でオリフィス径が大きい第１オ
リフィス３１によって絞り膨張が行われるので、エバポ
レータ１４に達する冷媒流量が多くなり、所定の冷房性
能を発揮することができる。

【００４５】《アイドリング状態》渋滞中やエンジン暖
機時などのアイドリング状態の場合には、上記の原理に
より高圧回路と低圧回路との圧力差が第１の所定値Ｐ１
以上になるため、高圧となった冷媒の静圧によってイン
ナーチューブ２３に作用する前方向への力の方が、収容
室４６内の冷媒圧力と圧縮スプリング２４の弾発力との
合成力による後方向への力よりも大きい状態となり、図
１（Ｂ）に示すように、インナーチューブ２３は前進移
動し、第１と第２のバイパス通路５１、５２の両者を閉
じる。

【００４６】したがって、オリフィス部２０に圧送され
てきた冷媒は、インナーチューブ２３の第１オリフィス
３１を通過して第１段目の絞り膨張が行われ、次いで第
２オリフィス３２を通過して第２段目の絞り膨張が行わ
れた後に低圧回路に噴出される。第２オリフィス３２の
内径ｂが第１オリフィス３１の内径ａよりも小さいた
め、第１オリフィス３１で減圧・膨張された冷媒は絞り
度が大きい第２オリフィス３２でさらに減圧・膨張され
て噴出される。この場合には、結果的に見て、主として
第２オリフィス３２（オリフィス径φ１．３ｍｍ）が作
用している。そして、噴出された冷媒は、冷媒配管２１
を通ってエバポレータ１４に送られ、空気と熱交換を行
って該空気を冷却する。

【００４７】このように、アイドリング時には、第１、
第２バイパス通路５１、５２の両者を閉じて第１オリフ
ィス３１からの冷媒をすべてオリフィス径が小さい第２
オリフィス３２に導いて絞り膨張をさらに行うため、エ
バポレータ１４内の冷媒の圧力が低くなる。冷媒の蒸発
圧力が低い状態の下では、冷媒の蒸発温度も低くなり、
自動車用冷房装置の冷房性能は比較的高い値を示してア
イドリング時の循環冷媒流量の少なさが補われ、所望の
冷房能力が維持されることになる。

【００４８】《高速走行時》高速走行時の場合には、コ
ンデンサ１２に多量の風が当たるので十分な能力を発揮
するものの、通常走行時に比べて冷媒循環量が多くなる
ため、高圧回路圧力が徐々に上昇する。そして、高圧回
路と低圧回路との圧力差が第１の所定値Ｐ１以上となる
と、前述したように、インナーチューブ２３が前進移動
して第１と第２のバイパス通路５１、５２の両者が閉じ
られるので、高圧回路圧力つまりコンプレッサ吐出冷媒
圧力がさらに上昇したり、コンプレッサ吐出冷媒温度が
さらに上昇したりし、このままの状態が継続すると、サ
ーマルスイッチやプレッシャスイッチが作動してコンプ
レッサが停止し、冷房状態を維持することができなくな
る。

【００４９】しかしながら、本実施形態では、高速走行
時のように高圧回路と低圧回路との圧力差が第１の所定
値Ｐ１よりも高い第２の所定値Ｐ２以上になると、図１
（Ｃ）に示すように、インナーチューブ２３がさらに前
進移動して、第２バイパス通路５２を開くことになる。

【００５０】したがって、オリフィス部２０に圧送され
てきた冷媒の大部分は、インナーチューブ２３の第１オ
リフィス３１および第２バイパス通路５２を通って低圧
回路に流下し、前記冷媒の一部は、第２オリフィス３２
を通って低圧回路に流下する。第２バイパス通路５２の
開口面積は第１バイパス通路５１と同様に第１オリフィ
ス３１の開口面積以上であるため、この場合には、主と
して、第１オリフィス３１（オリフィス径φ１．６ｍ
ｍ）が作用することになる。

【００５１】このように、高速走行時には、第２バイパ
ス通路５２を開いた状態でオリフィス径が大きい第１オ
リフィス３１によって絞り膨張が行われるので、エバポ
レータ１４に達する冷媒流量が多くなり、コンプレッサ
吐出冷媒温度が下がる。また、オリフィスの圧力損失が
減ることでコンプレッサ吐出冷媒圧力も下がる。これよ
り、サーマルスイッチやプレッシャスイッチが作動せ
ず、コンプレッサが停止することがなくなり、もって、
自動車用冷房装置の信頼性は損なわれない。

【００５２】なお、このとき、冷媒流量の増加によりオ
リフィス出口圧力は若干上昇する傾向となるが、エバポ
レータ出口におけるスーパーヒートを低下させることで
冷房性能は向上する。

【００５３】このように本実施形態の自動車用冷房装置
では、インナーチューブ２３を３段階に作動させて高圧
力時における圧力開放機構を設けてあるので、通常運転
時およびアイドリング時のみならず、オリフィス部２０
の入口圧力がアイドリング時よりも高圧となる高速運転
時などの場合においても、コンプレッサが停止せず、自
動車用冷房装置の信頼性を維持できる。また、コンプレ
ッサが停止しないので所望の冷房状態を維持することが
可能となる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、圧力差とばね荷重とでインナーチューブ
を３段階に移動させるようにしたので、通常運転時およ
びアイドリング時のみならず、オリフィス部の入口圧力
がアイドリング時よりも高圧となる高速運転時などの場
合においても、コンプレッサが停止することを防止して
信頼性を高めることが可能となる。

【００５５】また、請求項２に記載の発明によれば、上
記請求項１記載の発明の効果に加え、調整ねじを回すこ
とによってインナーチューブの作動に必要な圧力差（所
定値）を変更できるようにしたので、車種に適した作動
特性が得られるように車種ごとに容易に微調整を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、本発明の一実施
形態に係る自動車用冷房装置に使用されるオリフィス部
の構造を示す断面図であり、（Ａ）は通常走行時（低中
速走行）を、（Ｂ）はアイドリング時を、（Ｃ）は高速
走行時をそれぞれ示す断面図である。

【図２】 同オリフィス部のアウターチューブおよびイ
ンナーチューブを分解した状態で示す斜視図である。

【図３】 同オリフィス部の作動特性図である。

【図４】 冷房サイクルをモリエル線図上に表した図で
ある。

【図５】 オリフィス部を有する自動車用冷房装置の冷
房サイクルを示す構成図である。

【符号の説明】

１２…コンデンサ １４…エバポレータ ２０…オリフィス部 ２１…冷媒配管 ２２…アウターチューブ ２３…インナーチューブ ２４…圧縮スプリング（弾性手段） ３１…第１オリフィス ３２…第２オリフィス ４０…ねじ部 ４１…調整ねじ ４６…収容室 ５１…第１バイパス通路 ５２…第２バイパス通路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷房サイクルの高圧回路から流下した冷
   媒を絞り膨張させて低圧回路のエバポレータ（１４）に
   流下させるオリフィス部（２０）を有する自動車用冷房
   装置において、 前記オリフィス部（２０）は、 冷媒配管（２１）内に固定されるアウターチューブ（２
   ２）と、 当該アウターチューブ（２２）内に冷媒流れ方向に沿っ
   て摺動自在に収容されるインナーチューブ（２３）と、 前記アウターチューブ（２２）と前記インナーチューブ
   （２３）との間に配置されると共に前記インナーチュー
   ブ（２３）を冷媒流れ方向の上流側に向けて移動させる
   方向の弾発力を付勢する弾性手段（２４）と、を有し、 前記インナーチューブ（２３）は、 前記高圧回路に連通し当該高圧回路から流下した冷媒の
   絞り膨張を行う第１オリフィス（３１）と、 前記第１オリフィス（３１）と前記低圧回路とを連通し
   前記第１オリフィス（３１）から流下した冷媒の絞り膨
   張を行うと共に前記第１オリフィス（３１）よりも小さ
   い開口断面積を有する第２オリフィス（３２）と、を有
   し、 前記アウターチューブ（２２）は、 前記インナーチューブ（２３）の摺動部を摺動自在に保
   持する収容室（４６）を有し、 前記インナーチューブ（２３）および前記アウターチュ
   ーブ（２２）の共働により、前記第２オリフィス（３
   ２）をバイパスして前記第１オリフィス（３１）と前記
   低圧回路とを連通する第１バイパス通路（５１）と、前
   記第１バイパス通路（５１）よりも冷媒流れ方向の下流
   側に位置して前記第２オリフィス（３２）をバイパスし
   て前記第１オリフィス（３１）と前記低圧回路とを連通
   する第２バイパス通路（５２）と、が形成されるように
   構成してなり、 前記インナーチューブ（２３）は、 前記高圧回路と前記低圧回路との圧力差が第１の所定値
   （Ｐ１）になるまでは、前記弾性手段（２４）の前記弾
   発力により、前記第１バイパス通路（５１）を開くと共
   に第２バイパス通路（５２）を閉じ、 前記第１の所定値（Ｐ１）以上になると、前記弾性手段
   （２４）の前記弾発力に抗して冷媒流れ方向の下流側に
   移動して前記第１と第２のバイパス通路（５１、５２）
   の両者を閉じ、 前記圧力差が前記第１の所定値（Ｐ１）よりも大きい第
   ２の所定値（Ｐ２）以上になると、前記弾性手段（２
   ４）の前記弾発力に抗して下流側にさらに移動して前記
   第２バイパス通路（５２）を開くように作動することを
   特徴とする自動車用冷房装置。
2. 【請求項２】 前記インナーチューブ（２３）の高圧側
   端部にねじ部（４０）を形成し、当該ねじ部（４０）に
   取り付けた調整ねじ（４１）の固定位置を変えることに
   より、前記第１と第２の所定値（Ｐ１、Ｐ２）を変更可
   能としたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用冷
   房装置。