JPS633154A - 冷凍サイクル装置 - 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〕 本発明は電気式膨張弁を有する冷凍サイクル装置に関す
るもので、例えば自動車用空調装置に用いて好適なもの
である。

〔従来の技術〕

特開昭６０　’−１４８５号公報に見られるように冷凍
サイクルにおける冷媒流量を比例制御型の電気式膨張弁
により制御するものが従来提案されている。しかしなが
ら、このような比例制御型の電気式膨張弁では、微小な
リフト量を制御し、流量を調節するため、実際に冷凍サ
イクル中で作動させるためには弁体に作用する摩擦力を
小さくするとか、ヒステリシスを小さくする為の対策が
必要となり、どうしても精密な構造が必要となり、高価
となる。

そこで、弁体のリフト量を制御するのではなく、弁体は
全ストロークを移動させ、そして弁体による開弁時間と
閉弁時間との比率すなわちデユーティ比を制御すること
により冷媒流量を制御するものも提案されている。この
方式によれば、上記の問題を解決することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、本発明者らの実験研究によると、上記後者の
ものでは、弁上流側の高圧冷媒が液状態であるため、弁
を閉じた瞬間に、圧力が急激に上昇し、この圧力上昇が
弁開閉の繰返しに伴って断続的に発生し、配管振動を発
生させるという問題点がある。

そこで、本発明はデユーティ制御の電気式膨張弁を用い
る冷凍サイクル装置において、デユーティ制御に起因す
る電気式膨張弁上流側の高圧冷媒配管の振動を低減する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため、デユーティ制御型の
電気式膨張弁の上流側に、高圧側液冷媒を気液二相状態
に減圧する補助源圧装πを設けるという技術的手段を採
用する。

〔作用〕 上記技術的手段によれば、電気式膨張弁の上流側に液冷
媒だけでなく、ガス状態の冷媒も存在することになり、
そしてガス冷媒は圧縮可能であるため、電気式膨張弁の
弁体が閉じた瞬間に生じる急激な圧力上昇をガス冷媒の
存在によって著しく緩和できる。

〔発明の効果〕

従って、本発明では補助減圧装置を追加設置するという
極めて簡単な構成でもって、デユーティ制御に起因する
高圧冷媒配管の振動を良好に低減できる。

〔実施例〕

以下本発明を図示の実施例について説明する。

第１図は本発明を自動車空調用冷凍サイクル装置に適用
した実施例を示しており、図中コンプレッサ１０は電磁
クラッチ１１を介して自動車の走行用エンジン１２によ
って駆動されるようになっており、そしてこのコンプレ
フサ１０の吐出側には凝縮器１３が接続されており、こ
の凝縮器１３はコンプレッサ１０から吐出されたガス冷
媒を冷却用ファン１４によって送風される冷却空気によ
り冷却して擬縮する。冷却ファン１４はモータ１４ａに
より駆動される。

凝縮器１３の下流側には、液冷媒を溜めるレシーバ１５
が接続され、さらに補助減圧装置を構成するオリフィス
１９を介して電気式膨張弁１６が接続されている。この
膨張弁１６は電気的にデユーティ制御されることにより
連続的に開閉を繰返して冷媒流量を調整するものであっ
て、レシーバ１５からの液冷媒を減圧膨張させる。

電気式膨張弁１６の下流側には蒸発器１７が接続されて
おり、この蒸発器１７は膨張弁１６を通過した気液２相
冷媒と送風ファン１８によって送風される車室内又は卓
室外空気と、を熱交換して液冷媒を蒸発させる。冷媒の
蒸発潜熱により冷却された冷風は、ヒータユニット２４
を介して車室内へ吹出す。ヒータユニット２４には、周
知のごとくエンジン冷却水を熱源とするヒータコア２４
１、このヒータコア２４１を通過して加熱される温風と
ヒータコア２４１のバイパス路２４２を通過する冷風の
風量割合を調節して車室内への吹出空気温度を調節する
温度制御ダンパ２４３等が内蔵されている。蒸発器１７
の下流側はコンプレッサ１０の吸入側に接続されている
。２０は蒸発器１７の入口配管部に設置され、蒸発器入
口の飽和冷媒温度ＴＥを検出する冷媒温センサで、サー
ミスタよりなる。

２１は蒸発器１７の出口配管部に設置され、蒸発器出口
側の冷媒温度Ｔ、ｌを検出する冷媒温センサで、サーミ
スタよりなる。上記両冷媒温センサ２０．２１は冷媒配
管内に設置して冷媒温度を直接検出する方式と、冷媒配
管の表面に密着固定するとともに、断熱材でセンサ取付
部を被覆して配管表面温度を検出する方式のいずれでも
よいが、正確な冷媒温度を測定するためには前者の方式
が有利である。

２２は制御回路で、上記各センサ２０，２１の検出信号
が入力される入力回路２２ａと、この入力回路２２ａか
らの入力信号に基づいて所定の演算処理を行うマイクロ
コンピュータ２２ｂと、このマイクロコンピュータ２２
ｂの出力信号に基づいて電磁クラッチ１１および電気式
膨張弁１６への通電を制御する出力回路２２ｃとを有し
ている。

入力回路２２ａはアナログ信号をディジタル信号に変換
するＡ−Ｄ変換器等を内蔵しており、また出力回路２２
ｃは、負荷を駆動するリレー回路等を内蔵している。

一方、マイクロコンピュータ２２ｂは、単一チップのＬ
ＳＩからなるディジタルコンピュータにより形成されて
おり、このマイクロコンピュータ２２ｂは定電圧回路（
図示しない）から定電圧を受けて作動準備完了状態にお
かれる。この場合、前記定電圧回路は自動車エンジン１
２のイグニッションスイッチ（図示しない）の閉成に応
答して車載の直流電＃（バッテリ）から直流電圧を受け
て前記定電圧を生じる。マイクロコンピュータ２２ｂは
、中央処理装置（以下ＣＰＵと称する）、メモリ（ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ）　、クロック回路等を備えており、これら
ｃｐｕ、メモリ　（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、クロック回路は
パスラインを介して互いに接続されている。マイクロコ
ンピュータ２２ｂのメモリ　（ＲＡＭ）は入力回路２２
ａからの各ディジタル信号を受けて一時的に記憶し、こ
れら各信号をＣＰＵに選択的に付与する。マイクロコン
ピュータ２２ｂのクロック回路は、水晶発振器と協働し
て所定周波数を有するクロック信号を発生し、これに基
づいてマイクロコンピュータ２２ｂにおける所定の制御
プログラムの実行を許容する。

マイクロコンピュータ２２ｂのメモリ　（ＲＯＭ）内に
は、所定の演算処理をマイクロコンピュータ２２ｂ内に
て実行するために前記所定の制御プロダラムが予め記憶
されている。

第２図（ａ）、　（ｂ）はオリフィス１９の具体的構造
を例示するものであって、本例のオリフィス１９はパイ
プ１９ａの内周に一体に形成されているゆバイブ１９ａ
の両端に設けた接続用ねし金具（図示せず）により電気
式膨張弁１６とレシーバ１５間の高圧冷媒配管途中に接
続される。

第３図は電気式膨張弁１６の具体的構造を例示するもの
であって、１６０はベース部材で、その−端側に冷媒入
口通路１６１を有し、他端側に冷媒出口通路１６２を有
している。１６３は非磁性体からなる円筒状部材で、冷
媒を減圧膨張させる２つの弁孔１６３ａ、１６３ｂを対
称位置に開口している。１６４は円筒部材１６３の内周
に摺動自在に挿入された磁性体製のプランジャ（弁体）
であり、励磁コイル１６６に通電しない状態ではコイル
スプリング１６５により押圧されて最下端の位置にあっ
て、２つの弁孔１６３ａ、１６３ｂを外周のリング状溝
１６４ａにより全開している。

１６７はプランジャ１６４に対向設置された固定磁極部
材で、円筒状ヨーク１６８の上端に固定されている。１
６９は上記部材１６４，１６７゜１６８とともに励磁コ
イル１６６の磁気回路を構成する磁性端板である。励磁
コイル１６６に通電すると、プランジャ１６４と固定磁
極部材１６７との間に磁気吸引力が生じ、プランジャ１
６４はコイルスプリング１６５のばね力に抗して固定磁
極部材１６７に吸着され、弁孔１６３ａ、１６３ｂを閉
じる。従って、励磁コイル１６６にパルス波形の電圧を
印加することによりプランジャ１６４が連続的に往復動
じて、弁孔１６３ａ、１６３ｂの開閉を連続的に繰返す
。そして、励磁コイル１６６へのパルス波形入力電圧の
デユーティ比（所定周期におけるオン−オフの比率）を
変えるこ−とにより、弁孔１６３ａ、１６３ｂの開閉比
率が変化して、冷媒流量を調節できる。つまり、励磁コ
イル１６６への入力電圧のデユーティ比を変えることに
より、膨張弁１６の弁開度を実質的に調節できる。

一方、電気式膨張弁１６は蒸発器１７の出口冷媒温度Ｔ
Ｒと入口冷媒温度ＴＥとの温度差（すなわちスーパーヒ
ート）が−定になるように、その弁開度を制御回路２２
により制御される。ここで、弁開度は、デユーティ制御
により、その開閉の時間比率を変えて調整するため、冷
媒通路が連続的に開閉を繰返し、そのため膨張弁上流側
の高圧冷媒配管では、第４図に示すような圧力脈動が発
生し、高圧冷媒配管の振動、音等の問題を生じることに
なる。第４図において、ΔＰ　Ｈは３ｋｇ／ａｄＧ程度
にも達することがある。

しかるに、本実施例装置においては、電気式膨張弁１６
の上流よりレシーバ１５に至る間の高圧冷媒配管にオリ
フィス１９を設けて高圧液冷媒を第５図のモリエル線図
に示すように気液二相状態に減圧しているから、電気式
膨張弁１６上流の冷媒中にガスを発生させることができ
、これによりガス冷媒の圧縮を利用することにより、高
圧側冷媒配管内の圧力脈動を良好に低減することができ
る。

なお、オリフィス１９の開口面積は第６図に示すように
小さくすればするほど高圧圧力の変動幅（圧力脈動）を
低減できる効果があるが、冷凍サイクルの必要な最大冷
媒流量を流せるだけの面積以上でなければならない。そ
のため、オリフィス１９の開口面積は、電気式膨張弁１
６の最大開口面積の１〜２倍程度に設定することが望ま
しい。

上記オリフィス１９の取付場所は、レシーバ１５の出口
から電気式膨張弁１６の入口に至る間であればどこでも
よい。

例えば、オリフィス１９を第３図に示すように電気式膨
張弁１６の冷媒入口通路１６１の内側に設けてもよい。

このようにすれば、オリフィス１９と電気式膨張弁１６
とを一体化することができ、冷凍サイクルの構成部品を
低減でき、実用上有利である。

また、オリフィス１９をレシーバ１５の出口配管部に設
けてレシーバ１５と一体化してもよい。

また、オリフィス１９以外にもノズル、キャピラリチュ
ーブ等の減圧装置も同様に使用できる。

また、レシーバ１５を廃止し、その代りに蒸発器１７の
出口側にアキュムレータを設ける冷凍サイクルにおいて
も本発明は同様に実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す冷凍サイクル図で
、電気制御回路を包含している。第２図（ａ）、　（ｂ
）は第１図図示のオリフィス１９の具体的構造を例示す
る断面図、第３図は第２図図示の電気式膨張弁１６の具
体的構造を例示する断面図、第４図は従来装置における
膨張弁入口側冷媒圧力の変動を示すグラフ、第５図は本
発明の作動説明用のモリエル線図である。 １６・・・電気式膨張弁、１９・・・オリフィス（補助
減圧装置）。 代理人弁理士　岡　　部　　　隆 ｔａ）（ｂ） 第２図 第３図 ０５１゜ オリフィス関口面積　　ｍｍ２ 第　６　図 手続補正書（斌） 昭和６２年　７月７３日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁体の開閉を連続的に繰返し、その開閉比率によ
   り冷媒流量を調整するデューティ制御型の電気式膨張弁
   を有する冷凍サイクル装置において、前記電気式膨張弁
   の上流側に、高圧側液冷媒を気液二相状態に減圧する補
   助減圧装置を設ける冷凍サイクル装置。
2. （２）前記補助減圧装置がオリフィスにて形成されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の冷凍サイクル装置。
3. （３）前記補助減圧装置の開口面積が前記電気式膨張弁
   の最大開口面積のほぼ１〜２倍に設定されている特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の冷凍サイクル装置。
4. （４）前記補助減圧装置が電気式膨張弁の冷媒入口通路
   に一体に備えられている特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。