JPS6237745B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷凍装置の減圧装置に関するもので、
例えば自動車用空調装置の冷凍装置として好適な
ものである。

従来の冷凍装置は、第１図に示すように圧縮機
１、凝縮器２、減圧装置３をなすキヤピラリチユ
ーブ３ｂ、蒸発器４、およびこの蒸発器４からの
冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離し、ガス冷媒の
みを圧縮機１に供給するアキユムレータ５とから
構成されている。そして、自動車用冷凍装置では
圧縮機１を電磁クラツチ１ａを介して自動車エン
ジン（図示せず）により駆動するようにしてい
る。

また、従来この種装置では、蒸発器４の凍結防
止のために、アキユムレータ５等の低圧側回路部
品に圧力スイツチ６を取付け、この圧力スイツチ
６により電磁クラツチ１ａの通電を断続して、圧
縮機１の運転を断続するようにしている。つま
り、アキユムレータ５内の冷媒圧力（低圧側圧
力）が所定値以下に低下すると圧力スイツチ６が
開となり、電磁クラツチ１ａの通電を遮断して圧
縮機１を停止させ、一方アキユムレータ５内の冷
媒圧力が所定値以上に上昇すると圧力スイツチ６
が閉の状態に復帰し、圧縮機１を再起動させる。

ところが、上述のごとく圧力スイツチ６を用い
てサイクルの低圧側圧力に応じて運転を断続す
る、いわゆるON―OFF制御を行なう冷凍装置に
おいては、実際の使用に際して以下のごとき欠点
を有している。すなわち、前述の第１図図示装置
が低圧側圧力の低下により運転状態から停止する
と、圧縮機１は停止となるが、サイクル内の冷媒
は、凝縮器２内圧力（高圧側圧力）と蒸発器４内
圧力（低圧側圧力）との差により凝縮器２より固
定絞りであるキヤピラリチユーブ３ｂを通過して
蒸発器４内に流入する。それ故に、低圧側圧力の
上昇速度が速くなり、これが原因となつて冷凍装
置のON―OFF周期が短くなつてしまうので、圧
縮機１の断続回数がどうしても多くなり、圧縮機
１、電磁クラツチ１ａ等の耐久寿命および冷房フ
イーリングに悪影響を及ぼすという欠点がある。

本発明は上記点に鑑み、冷凍装置の減圧装置と
して、装置停止時にはその冷媒通路を完全に閉じ
てしまう過冷却度制御弁を用い、この過冷却度制
御弁と低圧側圧力に応じて装置の運転を断続する
圧力スイツチとを組合せることにより、圧力スイ
ツチによる装置停止時には過冷却度制御弁の働き
で冷媒が凝縮器より蒸発器側へ流入するのを阻止
して低圧側圧力の上昇がゆるやかになるように
し、もつて圧縮機の断続回数を減少させ、その耐
久性の向上と冷房フイーリングの改善を図ること
ができる冷凍装置を提供することを目的とする。

以下本発明を図に示す実施例について説明す
る。第２図は本発明を自動車用空調装置に適用し
た例を示すもので、１は圧縮機で、電磁クラツチ
１ａを介して自動車エンジン（図示せず）により
駆動されるようになつている。２は凝縮器で、自
動車のエンジンルーム内のラジエータ周辺に設置
され、フアン２ａにより冷却されるようになつて
いる。３は減圧装置で、凝縮器出口の液冷媒の過
冷却度を制御する過冷却度制御弁３ａにて構成さ
れており、この過冷却度制御弁３ａは凝縮器２の
出口配管部に一体構造として設けるのが望まし
い。

４は蒸発器で、車室内の計器盤下部等に設置さ
れ、フアン４ａにより送風される車室内または車
室外空気を冷却するためのものであり、その冷却
空気は図示しない吹出口から車室内へ吹出すよう
になつている。５はアキユムレータで、蒸発器４
からの冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離し、ガス
冷媒のみを圧縮機１に吸入させるものであり、自
動車のエンジンルーム内に設置されている。６は
アキユムレータ５に取付けられた圧力スイツチ
で、アキユムレータ５内の冷媒圧力すなわち低圧
側圧力に応じて開閉されるものであり、例えば低
圧側圧力が1.2〜２Kg／cm²Ｇまで低下すると開状
態になり、低圧側圧力が2.5〜４Kg／cm²Ｇ以上に
上昇すると閉状態になるものである。この圧力ス
イツチ６としてはダイヤフラム式等の公知のもの
を用いればよい。この圧力スイツチ６は第３図に
示すように圧縮機１の電磁クラツチ１ａの通電回
路に直列に設けられている。７は冷凍装置の手動
操作の作動スイツチであり、８は自動車の電源バ
ツテリである。

次に、前記した過冷却度制御弁３ａの詳細構造
を第４図に示し説明すると、９は金属製の本体ケ
ースで、凝縮器２の出口側に接続される冷媒入口
通路１０および蒸発器４の入口側に接続される冷
媒出口通路１１が設けてある。１２は本体ケース
９内に形成された円筒状の空所、１３はリン青銅
より成る円筒状のベローズで、前記空所１２内に
配設されており、その一端の座部１３ａには金属
導管１４がろう付けしてあるとともに、他端には
ニードル弁１５がろう付けしてある。このベロー
ズ１３の内部には上記導管１４を介して冷凍サイ
クルの封入冷媒と同一の冷媒（Ｒ―１２）が入れ
てあり、導管１４の端部をろう付けすることによ
つてベローズ１３内の冷媒が洩れないよう密封し
てある。

なお、上記ベローズ１３は伸縮可能なように外
面に蛇腹部１３ｂを設けてある。そして、上記ベ
ローズ１３は、そのニードル弁１５を冷媒出口通
路１１のノズル部１６内に位置するようにスプリ
ング１７を介して空所１２内に収容してあり、か
つ空所１２の内周に設けためねじ部１２ａに貫通
孔１８ａ付きの調整ナツト１８をねじ込み固定す
ることにより、調整ナツト１８とスプリング１７
との間に脱落なきよう保持してある。なお、調整
ナツト１８のねじ込み量を変えることでベローズ
１３の伸縮量つまりニードル弁１５のノズル部１
６内への突出量が変わるようになつている。１９
は盲ボルトで、Ｏリング２０を介して本体ケース
９のめねじ部１２ａに気密に固定してあり、この
盲ボルト１９によつて空所１２の開口端が密封さ
れるようになつている。２１は冷媒入口通路１０
の段部に緊密に固定されている金網状フイルタ
で、冷媒中の塵埃等の異物を除去するものであ
る。

次に、上記構成になる本発明装置の作動を説明
する。圧縮機１で圧縮されたガス冷媒は凝縮器２
で凝縮して液冷媒となる。この液冷媒は過冷却度
制御弁３ａの冷媒入口通路１０より空所１２内に
入りニードル弁１５とノズル部１６との間で形成
される絞り部を通過して減圧され、冷媒出口通路
１１を経て蒸発器４内に流入する。そして、蒸発
器４を出た冷媒はアキユームレータ５内に流入
し、ここでガス冷媒と液冷媒とに分離され、ガス
冷媒が圧縮機１に送られる。

過冷却度制御弁３ａの作動を詳述すると、冷媒
入口通路１０より流入した液冷媒はベローズ１３
に接触する。この時、その液冷媒の過冷却度が所
定の過冷却度に比較して過大な場合、ベローズ１
３内の冷媒圧力はベローズ１３の外部に比べて相
対的に低くなり、ベローズ１３はスプリング１７
の荷重によつて縮むことになる。それ故、ニード
ル弁１５とノズル部１６との間の絞り部の開口面
積が増大するため、冷媒の流路抵抗は減少し、そ
の結果冷媒流量が増大して凝縮器２内の液冷媒が
アキユムレータ５内に入るので、凝縮器２の出口
側の冷媒の過冷却度は所定の値まで低下すること
になる。一方、凝縮器２の出口側冷媒の過冷却度
が過小な場合にはベローズ１３内の冷媒圧力が上
昇してベローズ１３が伸長するため、ニードル弁
１５とノズル部１６との間の絞り部の開口面積は
減少し、その結果冷媒の流路抵抗が増大するので
冷媒流量は減少し、凝縮器２内に液冷媒が占める
割合が多くなる。それ故、冷媒の過冷却度は所定
の値まで増加することになる。従つて、冷凍サイ
クルは常に最適な過冷却度域で効率よく運転され
ることになる。

また、蒸発器４のフロスト防止のために電磁ク
ラツチ１ａへの通電を、圧力スイツチ６により断
続して、圧縮機１の運転を断続制御するようにな
つており、いま低圧側圧力が所定値まで低下して
圧力スイツチ６が開状態になり、圧縮機１の運転
が停止されると、高圧側圧力が速やかに低下する
ため、過冷却度が減少したことと同様になり、過
冷却度制御弁３ａの絞り部開口面積は減少し続
け、ついには完全に閉じてしまい、凝縮器２内の
冷媒が蒸発器４側へ流れ込むことを防止する。そ
のため、圧縮機停止時における蒸発器４内の圧力
すなわち低圧側圧力の上昇度合が遅くなり、その
結果圧縮機停止時間をより長くすることが可能と
なり圧縮機１のON―OFF周期が長くなるので、
圧縮機断続回数を減少できる。また、このことは
圧縮機稼動時間を低減せしめ、省動力の観点から
も有利となる。

また、圧縮機１の再起動時には、高圧側圧力が
速やかに上昇するので、過冷却度が過大のときと
同じ現象になり、過冷却度制御弁３ａの絞り部開
口面積は充分広くなり、再起動時初期から冷房負
荷に見合う充分な冷媒が蒸発器４に供給されるこ
とになり、そのため圧縮機消費動力当りの冷房能
力を大幅に改善できる。

第５図は本発明によるON―OFF制御の特徴を
示すもので、縦軸にサイクルの低圧側圧力Ｐをと
り、横軸に時間ｔをとつたものであり、実線Ａは
本発明装置による圧縮機ON―OFF周期を示し、
破線Ｂは従来装置による圧縮機ON―OFF周期を
示す。この周期Ａ，Ｂの比較から明らかなごと
く、本発明では圧縮機１のOFF時間を過冷却度
制御弁３ａの作用により従来装置の２倍以上に延
ばすことができ、これにより圧縮機１のON―
OFF周期を大幅に長くすることができ、圧縮機
１の断続回数を減少できる。

なお、上述の実施例は本発明の好適な実施態様
を例示するものであるが、本発明はこれに限定さ
れることなく種々変形可能である。第６図は本発
明の他の実施例を示すもので、減圧装置３として
過冷却度制御弁３ａのほかにキヤピラリチユーブ
３ｂを併用するものである。本例のものでは、第
７図のモリエル線図に示すように、ａ，ｂ間の減
圧を過冷却度制御弁３ａで行ない、ｂ，ｃ間の減
圧をキヤピラリチユーブ３ｂで行なうことによ
り、過冷却度制御弁３ａの負担する減圧幅が少な
くなり、その製作精度が低くてよく、製作が容易
となる。

第８図は本発明の更に他の実施例を示すもの
で、圧縮機１の作動を自動制御する制御回路２２
を有する冷凍装置において、制御回路２２の入力
側に圧力スイツチ６を接続するようにしたもので
ある。本例では、エンジン回転数、室温等の検出
部２２ａの信号に応じて増幅回路２２ｂを介して
リレー２２ｃを開閉させて、圧縮機１の作動を断
続するとともに、圧力スイツチ６の開閉に応じて
増幅回路２２ｂを介してリレー２２ｃを開閉さ
せ、圧縮機１の作動を断続する。従つて、圧力ス
イツチ６には増幅回路２２ｂ制御用の微小電流し
か流れず、圧力スイツチ６の電流容量を小さくす
ることができる。また、圧力スイツチ６はリレー
２２ｃのコイル電流を直接断続するように結線し
てもよい。

なお、過冷却度制御弁３ａの具体的構造は第４
図に示すごときベローズ式のものに限らず、ダイ
ヤフラム式等でもよく、種々変更できる。

また、圧力スイツチ６の取付場所はアキユムレ
ータ５に限定されるものではなく、減圧装置３の
出口から圧縮機１の入口に至る低圧側回路内なら
ばどの場所でも取付可能である。

また、本発明は自動車用空調装置に限らず、冷
凍装置一般に広く適用できることはいうまでもな
い。

上述したように本発明では、冷凍装置の減圧装
置３として凝縮器出口の液冷媒の過冷却度を制御
する過冷却度制御弁３ａを用い、この過冷却度制
御弁３ａにより過冷却度が最適値から大きくずれ
るのを防止しているから、いかなる運転条件下で
も常に最適な過冷却度が得られ、冷凍装置の効率
的な運転を行なうことができ、しかも蒸発器の凍
結防止のために装置の運転を低圧側圧力スイツチ
６によりON―OFF制御するに際して、圧縮機停
止時に不要な冷媒が凝縮器から蒸発器内へ流れ込
むのを防ぐことができ、これにより低圧側圧力の
上昇度合が遅くなるので、圧縮機１のON―OFF
周期を長くして圧縮機断続回数を減少させること
ができ、圧縮機等のサイクル構成部品の耐久寿命
を延ばすことができると共に、冷房フイーリング
をも改善できるという優れた効果がある。

さらに、冷凍サイクルの低圧側圧力は外気温の
低下およびサイクル内封入冷媒量の減少によつて
も低下するので、本発明における圧力スイツチ６
は外気温の低温時に圧縮機１を停止させるための
外気温センサとしての役目、および冷媒不足時に
圧縮機１を停止させるための冷媒量センサとして
の役目を兼務することができ、冷凍装置の構成の
簡素化に貢献する効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の冷凍サイクル図、第２図は
本発明装置の一実施例の冷凍サイクル図、第３図
は本発明装置の一実施例の電気回路図、第４図は
本発明装置の過冷却度制御弁の具体的構造を例示
する断面図、第５図は本発明装置の作動説明図、
第６図は本発明装置の他の実施例を示す冷凍サイ
クル図、第７図は第６図図示装置の作動説明に供
するモリエル線図、第８図は本発明の更に他の実
施例を示す電気回路図である。 １…圧縮機、２…凝縮器、３…減圧装置、３ａ
…過冷却度制御弁、３ｂ…キヤピラリチユーブ、
４…蒸発器、５…アキユムレータ、６…圧力スイ
ツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器、および
   アキユムレータを順次接続した閉回路にて構成さ
   れる冷凍装置において、前記減圧装置として、凝
   縮器出口の冷媒の過冷却度を制御する過冷却度制
   御弁を少なくとも有し、かつ前記減圧装置と圧縮
   機間の低圧側回路に低圧側圧力に応じて開閉され
   る圧力スイツチを設け、この圧力スイツチにより
   運転を断続するようにしたことを特徴とする冷凍
   装置。