JPS6122167A - 車両用冷房装置 - 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） 本発明は車両用冷房装置の膨張弁制御の改良に関するも
のである。・　　　　　　′ （従来の技術） 従来の車両用冷房装置としては第７図に示すような形式
のものが広゛〈一般に用いられている。圧縮機ｌＶｉ冷
媒ガスを圧縮し、高温高圧ガスとする。

この高温高圧のガスは凝縮器２において外気（Ｃよシ冷
却され液化する。この液化された冷媒は気液分離器８を
通り、膨張弁４に送られ、膨張弁４より蒸発器５内に吹
出す際断熱膨張し低温低圧の二相冷媒となり蒸発器５を
冷却し、この蒸発器−５を通して車室内に送られる空気
が冷却される。蒸発器５を出た冷媒は圧縮器ｌに吸引さ
れて再び上記サイクルを繰り返す。なお膨張弁４の開度
は蒸発器５の出口配管に密着して取り付けた感温筒６の
検出温度に応じた圧力と蒸発器５内の圧力とに応じて制
御、される。第８図は膨張弁４の一例′の構成を示した
図である。この膨張弁４は温度式自動膨張弁であり、り
はダイヤフラム、８は冷媒流路、９は流路８の開口面積
を可変させる弁、１０は弁９を閉弁方向に付勢するばね
である。ダイヤフラム７には感温筒６内の圧力Ｐ　と蒸
発器５内の圧゛力Ｐとば−ねｌＯのばね力Ｐ８が加わり
、これらの釣合いにより移動し、弁９の開度を調節する
。流路８には矢印ａ方向より気液分齢器Ｂを通った液冷
媒が流入し、弁９による絞９部を通った後矢印す方向よ
り蒸発器５へと送９出される。ダイヤフラム７による弁
９の作動はｐ、　：　ｐ、十ｐ８で決まるので、Ｐ□＞
ｐ、＋ｐ、の時には弁９は開弁方向に動き、Ｐ工＜　ｐ
、＋ｐ８の場合には弁９は閉弁方向に動く。通常蒸発器
５に送られる冷媒の温度が十分に低い時には圧力Ｐも低
くＰ□〉Ｐ２＋Ｐａと々す、冷媒の温度が比較的高い場
合には圧力Ｐ２も高くｐ、＜　ｐ、十ｐ８となる。この
ためばね１０の圧力Ｐ８を所定の値に設定しておけば蒸
発器５に送られる冷媒の童が適切に制御され、蒸発器５
において効率良く冷媒を蒸発させることができることに
なる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこのような従来の車両用冷房装置にあって
は、車両の始動時は感温筒及び配管等が冷房装置の定常
作動時の温度とかなシ異なる高温状態となっている場合
が多いので、クールダウン時の初期に膨張弁が全開とな
る状態が長く続き。

蒸発器内の圧力を十分に下げることができず、このため
必要以上の冷媒が蒸発器内で蒸発されることなく液状態
で圧縮機に戻り、十分な冷房能力を発揮することができ
ないという問題点があった。

（問題点を解決するための手段〕 本発明の目的はこのような従来の車両用冷房装置におけ
る問題点を解決し、冷房装置の始動時から十分な冷房能
力が得られるようになるまでの時間を極力短縮すること
のできる車両用冷房装置を得ることである。この目的を
゛達成するため本発明の車両用冷房装置は圧縮機、゛凝
縮器、膨張弁、蒸発器をそれぞれ管路で接続し九車両用
冷房装置において、前記圧縮機入口配管を通過する流体
の電気的特性を検出することにＸり冷媒の気液混合比率
を検出する気液混合比率検出器と、この検出器の検出値
に基づいて前記膨張弁の開度を制御する制御装置とを具
、えることを特徴とするものである。

（作用） この構成においてこの車両用冷房装置は前記検出器によ
り圧縮機入口配管を通過する冷媒の気液混合比率を検出
して、この比率が適正な状態となるように膨張弁の開度
を制御することにより、始動初期から効率良く冷房作動
を行なわせることができる。

（実施例） 以下忙図面を参照して本発明の車両用冷房装置を詳述す
る。

第１ｒｙＪは本発明の一実施例を示す図である。簡明の
几め前述の従来例と同様の部材には同一の符号を付１゜
ｆｌｌｒｌＪＫ＞イテ、　１ｔｒｉ圧ａｍ、２Ｆｉｌｌ
縮器、８は気液分離器、５は蒸発器であり、蒸発器５の
上流側には電気式膨張弁１１を設け、これによシ蒸発器
５に送る冷媒量ｆＩ：ｖ＠節するようにする。蒸発器５
と圧縮機１とを結ぶ管路には管路を通過する冷媒の気液
混合比率を検出する気液混合比率検出器１ｇを設ける。

この気液混合比率検出器１２は一般にボイド率計と呼ば
れているものである。制御装置１８は気液混合比率検出
器１２からの入力信号により気液混合比率を判断し電気
式・膨張弁１１の弁開度を制御するものである。

第２図は気液混合比率検出器１２の一例の構成を示す囚
である。１５は管路の一部を構成するハウジングであり
、１６は電極、１７は電極１６を支持するガラスエポキ
シプレート、１８はガラスエポキシプレート１７の周縁
部を密封する０リング、１９は電気回竪部、ｚＯはカバ
ーである。

第８図は気液混合比率検出器１２の電極部の構成を判シ
やすく簡略に示した図である。管路の一部を構成するハ
ウジング１５を取り巻くようＩｃ電極１６を配設する。

第４図扛気液混合比率検出器１２の回路構成の一例を示
す図である。２１は電源端子、ｚ８は出力端子、２８Ｆ
ｉアース端子である。Ｃ８で示した電極１６間の電気容
量が通過する冷媒の状態に応じて変化すると出力端子２
２より、得られる電圧が変化する。この電圧変化により
冷媒の状態が判定される。

第５図れ電気式膨張弁１１の一例を示す図でおる。ｚ４
は気液分離器８に接続した管路、２Ｆ＊Ｉｄ蒸発器５に
接続し友管路である。本体２６内に収容したニードル弁
２７ははねｚ８により上方に付勢する。本体ｚ６の上部
に取付けたケース２９にはガラスターミナル８０を介し
て端子８１を取付け、端子８１の下端のケース２９内Ｋ
Ｆ１１１１１ｍバイメタル８２を端子８１に対して絶縁
した状態で取付ける。この駆動用バイメタル８２の上に
絶縁テープ８Ｂを介してヒータ８４を取付け、ヒータ８
４の上を熱収縮チューブ３５ｉＣＪニジ覆う。なおヒー
タ３４は端子８１に電気的に接続しである。

駆動用バイメタル８２はプレート８６を介して補正用バ
イメタル８７に連結し、この補正用バイメタル８７をニ
ードル弁２７の上部に連結する。

この電気式膨張弁１１はヒータ８４に通電してない時に
はばねｚ８によりニードル弁２７が押し上けられていて
全開状態となっており、端子８１を通してヒータ８４に
通電されると駆動用バイメタル８２により閉弁方向にニ
ードル弁２７が押し下けられる。々お駆動用バイメタル
８２の作動は補正用バイメタルにより補正が加えられる
。

次にこの冷房装置の作用を説明する。冷媒は圧縮機１で
圧縮され高温高圧ガスとなり、凝縮器２において冷却さ
れ液化した後、気液分離器８を通って電気式膨張９Ｐ１
１に送られ、ここで蒸発器５への吹出し釜が調節される
、電気式膨張弁１１の制御は°気液混合比較検出器１３
より気液混合比率に応じた信号が出力され制御装置１８
に入力すると、制御装置１８では冷媒が全部ガス状態と
なるように出力信号を電気式膨張弁１１に送シ、弁開度
を絞る。これによシ冷媒流量が減少し蒸発器５Ｖ：Ｊの
圧力が下がり、冷媒のガス化が促進され気液混合比率検
出器１２によシ検出される液冷媒の比率が少なくなって
来る。検出される冷媒の比率が全部ガス状態になったら
弁開度を開き、微少冷媒液状態（あらかじめ設定した値
）になったら再び弁開度を絞り、ガス状態と微少冷媒液
状態とに交互になるように弁開度を制御する。

次に気液混合比率検出器１２の原理を説明する。

第６図は２個の電極８８．８９間を８種類の誘電体４０
．４１で満たした平行平板コンデンサを示している。２
個の電極８８．８９は気液混合比率検出器１ｚの電極を
示し、４０社冷媒ガスを、４１は液冷媒をそれぞれ示し
ている。この平行平板コンデンサの電極８８．８９間の
静電容ｆｏＩ／ｉ次式％式％ ここでｃｑ静電容１ｔ（Ｆ）、Ｑは電荷（ｃ）、　Ｖｉ
ｊｉ１位差（Ｖ）、Ｓは電極面積Ｃｍ２）ｒｔｕ厚１ｃ
ｔｎ）、ｔは誘電率（Ｆ　７ｍ　）であり、１．ε□は
冷媒ガス４゜のものを、ｔ２ε、は液冷媒のものをそれ
ぞれ示している。これらにょシボイド率α（この場合気
液混合比率）を表わすと次式のようになる。

（１）　ｌ　（２１式よりαは以下のように書けるま友
冷媒ガスと液冷媒との比誘電率は以下の第１表のように
なる。

第１表 冷媒の比誘電率 ここでｇｒは直空中の誘電率ε。に対しての比誘電率で
あり、ε。は８．８５４１８！Ｓ　Ｘ　１０　　　（ｌ
ｉ’／倶）である。

誘電率εはε＝６ｒ・ε。で求まるから気液混合比率検
出器１２により検出された静電容量Ｃと冷媒ガスのｌＩ
ｔ率ξ、および液冷媒の誘電率ε、七を（８）式に代入
するとボイド率、すなわち気液混合比率が得られる。こ
のようにして得られた気液混合比率にエリ前述のように
制御装置１Ｂによシ電気°式膨張弁１１の弁開度の制御
がなされる。

なお上記実施例においては圧縮機入口配管を通過する流
体の電気容量を測定することにより冷媒の気液混合比率
を検出していたが、他の電気的特性、例えば抵抗値を検
出することにより冷媒の気液混合比率を検出するように
してもよいことはもちろんである。

（効果） 以上詳述したように本発明の車両用冷房装置は圧縮機入
口配管を通過する流体の電気的特性を検出することに、
ＣＤ冷媒の気液混合比率を検出し。

この検出値に基づいて膨張弁の開度を制御するようにし
たため、クールダウン初期に圧縮機に液冷１１： 媒が送られることが防止出来、クールダウン初期か”ら
冷凍装置が最大限の能力を発揮できるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車両用冷房装置の一実施例の構成を示
す図、 ・　第２図は第１図の装置に用いる気液混合比率検出器
の一例の構成を示す断面図。 第８図は気液混合比率検出器の電極部の構成を判りやす
く簡略に示した図。 第４図は気液混合比率検出器の回路構成の一例を示した
回路図、 第５図は電気式膨張弁の一例の構成を示す断面図、 第６図は気液混合比率検出器の原理を示す図。 第７図は従来の車両用冷房装置の一例の構成を示す図、 第８図は温度式膨張弁の一例の構成を示す図である。 １・・・圧縮器　　　　　　？・・・凝縮器８・・・気
液分離器　　　　４・・・膨張弁ｂ・・・蒸発器　　　
　　　６・・・感温筒７・・・ダイヤフラム　　　８・
・・冷媒流路９・・・弁　　　　　　　　１０・・・ば
ね１１・・・電気式膨張弁　　　１ｚ・・・気液混合比
率検出器１８・−・制御装置　　　　　１５・・・ノ・
ウジング１６・・・電極 ’１７・・・ガラスエポキシプレート １８・・・０リング　　　　　１９・・・電気回路部２
０・・・カバー　　　　　　２１・・・電源端子２２・
・・出力端子　　　　　ｚ８・・・アース端子２４、２
５・・・管路　　　　　２６・−・本体２７・・・ニー
ドル弁　　　　２８・・・ばね２９・・・ケース　　　
　　　　８０・・・ガラスターミナル８１・・・端子　
　　　　　　　８ｚ・・・駆動用バイメタル８８・・・
絶縁テープ　　　　８４・・・ヒータ８５・・・熱収縮
チューブ　　８６・・・プレート８７・・・補正用バイ
メタル　１３８．８９・・・電極４０・・・冷媒ガス　
　　　　４１・・・液冷媒。 第１図 第２図 第３図 第４図 淫 ン 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器をそれぞれ管路で
   接続した車両用冷房装置において、前記圧縮機入口配管
   を通過する流体の電気的特性を検出することにより冷媒
   の気液混合比率を検出する気液混合比率検出器と、この
   検出器の検出値に基づいて前記膨張弁の開度を制御する
   制御装置とを具えることを特徴とする車両用冷房装置。