(57)【要約】【課題】配管系や膨張弁の構造を複雑にすることなく、圧縮機吸入側の冷媒温度が過度に上昇することを確実かつ効果的に抑えることのできる冷凍サイクルを提供する。【解決手段】圧縮機１０１、凝縮器１０２、蒸発器１０３、内部熱交換器１０４、及び、膨張弁１１１を備え、前記内部熱交換器１０４において、前記凝縮器１０２から前記膨張弁１１１に導かれる高温の冷媒と前記蒸発器１０３から前記圧縮機１０１の吸入側に導かれる低温の冷媒との間で熱交換を行うようにされ、前記圧縮機１０１の吸入側に導かれる、前記内部熱交換器１０４で熱交換を行った後の低温冷媒の温度及び／又は圧力を感知すべく、前記膨張弁１１１に感温筒７０及び／又は外部圧力導入管５０が付設され、前記膨張弁１１１において、前記蒸発器１０３へ導出される冷媒の流量を前記熱交換後の低温冷媒の温度及び／又は圧力に応じて調整するようにされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、蒸発器、内部熱交換器、及び、膨張弁を備え、前記内部熱交換器内において前記凝縮器から前記膨張弁に導かれる高温の冷媒と前記蒸発器から前記圧縮機の吸入側に導かれる低温の冷媒との間で熱交換を行うようにされた冷凍サイクルであって、
前記圧縮機の吸入側に導かれる、前記内部熱交換器で熱交換を行った後の低温冷媒の温度及び／又は圧力を感知すべく、前記膨張弁に感温筒及び／又は外部圧力導入管が付設され、前記膨張弁において、前記蒸発器へ導出される冷媒の流量を前記熱交換後の低温冷媒の温度及び／又は圧力に応じて調整するようにされていることを特徴とする冷凍サイクル。
【請求項２】
前記膨張弁は、前記外部圧力導入管を介して導入される熱交換を行った後の低温冷媒の圧力変化に応動して弁体を開閉方向に駆動するダイアフラム装置等の駆動手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル。
【請求項３】
前記膨張弁は、前記感温筒により感知される熱交換を行った後の低温冷媒の温度変化に応動して弁体を開閉方向に駆動するダイアフラム装置等の駆動手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーエアコン等に使用される冷凍サイクルに係り、特に、圧縮機、凝縮器、蒸発器、内部熱交換器、及び、膨張弁を備え、内部熱交換器において、凝縮器から膨張弁に導かれる高温の冷媒と蒸発器から圧縮機の吸入側に導かれる低温の冷媒との間で熱交換を行うようにされた冷凍サイクル関する。
【背景技術】
【０００２】
カーエアコン等に使用される冷凍サイクルにおいて、冷却能力等を向上させるため、従来、例えば，図９に示される如くのものが提案ないし実用に供されている。すなわち、図示例の冷凍サイクル１０は、圧縮機１０１、凝縮器１０２、蒸発器１０３、内部熱交換器１０４、及び、膨張弁１１０（後述）を備え、内部熱交換器１０４において、凝縮器１０２から膨張弁１１０に導かれる高温高圧の冷媒（液相）と蒸発器１０３から圧縮機１０１の吸入側に導かれる低温低圧の冷媒（気相）との間で熱交換を行うようにしたものである（例えば、下記特許文献１、２も参照）。
【０００３】
かかる冷凍サイクル１０に使用されている膨張弁１１０の一例を図１０に示す。図示例の膨張弁１１０は、弁本体２０の下部に内部熱交換器１０４からの高温冷媒を導入するための流入口２１と弁シート部２５（弁口２６）を有する弁室２４が設けられるとともに、中央部に流出口２２が設けられ、また、弁本体２０の上部左右に感温用流入口３１及び流出口３２が設けられ、弁本体２０の最上部には、感温用流入口３１から流出口３２へ流れる冷媒の温度変化及び圧力変化に応動する感温感圧応動手段としてのダイアフラム装置４０が取り付けられている。
【０００４】
前記弁室２４には、前記弁口２６を開閉するボール弁体３０と該ボール弁体３０を閉弁方向に付勢するコイルばね２７が配在されている。
【０００５】
前記ダイアフラム装置４０は、前記ボール弁体３０を駆動ロッド３５及び連結体３６を介して開閉方向（上下方向）に駆動するためのダイアフラム４２を有し、該ダイアフラム４２を隔壁としてその上下には、上側圧力室４３と下側圧力室４４とが画成されている。上側圧力室４３は所定圧力のガスが封入されてキャップ４６で密閉されている。下側圧力室４４は、連通開口部４５を介して前記感温用流入口３１及び流出口３２に連通しており、前記ダイアフラム４２の下面側には、蒸発器１０３から内部熱交換器１０４に導かれる低温冷媒の圧力が作用するようになっている。
【０００６】
なお、前記下側圧力室４４、感温用流入口３１及び流出口３２と前記冷媒流出口２２との連通・流通を遮断すべく、弁本体２０における駆動ロッド３５が通される内部中央付近に穴３８が設けられるとともに、この穴３８の内周面と駆動ロッド３５の外周面との間にはシール材としてのＯリング３９が介装されている。また、弁室２４の下部には、ばね圧調節用ナット２８が螺合せしめられ、このばね圧調節用ナット２８の非螺合部分と弁室２４内周面との間にはシール材としてのＯリング２９が介装されている。
【０００７】
したがって、かかる構成の膨張弁１１０では、流出口２２から前記蒸発器１０３へ導出される冷媒の流量（圧力降下度及び温度降下度）を、前記内部熱交換器１０４で熱交換を行う前の低温冷媒の温度及び圧力に応じて調整するようになっている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３４６４６６号公報
【特許文献２】特開２００７−２４００４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記内部熱交換器１０４や膨張弁１１０を備えた冷凍サイクル１０では、内部熱交換器１０４において熱交換が行われることにより、圧縮機１０１に吸入される冷媒の温度が上昇し、これに伴い圧縮機内部（吐出）温度が高くなり過ぎる場合があり、冷媒中に含まれるオイルが劣化して焼付等の不具合が発生するおそれがあった。
【００１０】
かかる不具合の発生を防止すべく、前記特許文献１には、圧縮機吸入側の冷媒温度を感知して、三方弁で内部熱交換器を流れる冷媒量を調整する方策が提案されているが、かかる方策では、三方弁が必要とされるので、配管系が複雑になるとともに、部品点数等も増加する嫌いがある。
【００１１】
また、前記特許文献２には、膨張弁にバイパス通路を設けて冷媒を冷却する方策が提案されているが、かかる方策では、負荷が変動した場合、圧縮機吸入側の冷媒温度をコントロールすることができないし、膨張弁の構造が複雑になり、コストアップを招く。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、配管系や膨張弁の構造を複雑にすることなく、圧縮機吸入側の冷媒温度が過度に上昇することを確実かつ効果的に抑えることのできる冷凍サイクルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成すべく、本発明に係る冷凍サイクルは、基本的には、圧縮機、凝縮器、蒸発器、内部熱交換器、及び、膨張弁を備え、前記内部熱交換器内において前記凝縮器から前記膨張弁に導かれる高温の冷媒と前記蒸発器から前記圧縮機の吸入側に導かれる低温の冷媒との間で熱交換を行うようにされ、前記圧縮機の吸入側に導かれる、前記内部熱交換器で熱交換を行った後の低温冷媒の温度及び／又は圧力を感知すべく、前記膨張弁に感温筒及び／又は外部圧力導入管が付設され、前記膨張弁において、前記蒸発器へ導出される冷媒の流量を前記熱交換後の低温冷媒の温度及び／又は圧力に応じて調整するようにされていることを特徴としている。
【００１４】
好ましい態様では、前記膨張弁は、前記外部圧力導入管を介して導入される熱交換を行った後の低温冷媒の圧力変化に応動して弁体を開閉方向に駆動するダイアフラム装置等の駆動手段を備える。
【００１５】
他の好ましい態様では、前記膨張弁は、前記感温筒により感知される熱交換を行った後の低温冷媒の温度変化に応動して弁体を開閉方向に駆動するダイアフラム装置等の駆動手段を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る冷凍サイクルでは、熱交換後の低温冷媒の温度及び圧力は、熱交換前のそれに比して高くなることを考慮して、圧縮機の吸入側に導かれる、内部熱交換器で熱交換を行った後の低温冷媒の温度及び／又は圧力を感知するための感温筒及び／又は外部冷媒圧力導入管が備えられ、膨張弁において、蒸発器へ導出する冷媒の流量（圧力降下度及び温度降下度）を前記熱交換後の低温冷媒の温度及び／又は圧力に応じて調整するようにされているので、配管系や膨張弁の構造を複雑にすることなく、圧縮機吸入側の冷媒温度が過度に上昇することを確実かつ効果的に抑えることができる。そのため、圧縮機内部（吐出）温度が過度に上昇することを未然に防止でき、冷媒中に含まれるオイルが劣化して焼付等の不具合が発生する事態を確実に防止できる。
【００１７】
また、本発明の冷凍サイクルは、既存の冷凍サイクル及びそれに使用されている膨張弁に極僅かに改造を加えるだけで、前記した効果が得られるので、大きなコストアップには繋がらないという利点も有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の冷凍サイクルの実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明に係る冷凍サイクルの第１実施例、第２実施例、第３実施例を示している。また、図２、図３、図４は、それぞれ第１、第２、第３実施例で使用されている膨張弁１１１、１１２、１１３を示している。図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示される冷凍サイクル１１、１２、１３並びに図２〜図４に示される膨張弁１１１、１１２、１１３については、前記した図９、図１０に示される従来例の冷凍サイクル１０並びに膨張弁１１０の各部に対応する部分には同一の符号が付されており、以下においては、従来例との相異点を重点的に説明する。
【００１９】
第１実施例の冷凍サイクル１１は、圧縮機１０１の吸入側に導かれる、内部熱交換器１０４で熱交換を行った後の低温冷媒の圧力を感知すべく、内部熱交換器１０４と圧縮機１０１の吸入側とを結ぶ導管１２５の途中に外部圧力導入管５０の一端部を連結するとともに、外部圧力導入管５０の他端部を膨張弁１１１の下側圧力室４４の底部近くに設けられた圧力導入通路５４に接続し、膨張弁１１１において、蒸発器１０３へ導出される冷媒の流量（圧力降下度及び温度降下度）を前記熱交換後の低温冷媒の圧力に応じて調整するようにしたものである。
【００２０】
より詳細には、本第１実施例の冷凍サイクル１１で使用される膨張弁１１１は、図２に示される如くに、下側圧力室４４と感温用流入口３１及び流出口３２との連通を遮断すべく、従来例の連通開口部４５を小径のロッド挿通穴６２に変更し、このロッド挿通穴６２と駆動ロッド３５との間にシール材としてのＯリング６３を介装するとともに、内部熱交換器１０４で熱交換を行った後の低温冷媒の圧力を前記外部圧力導入管５０及び圧力導入通路５４を介して前記下側圧力室４４に導入するようにされている。
【００２１】
このように本実施例の冷凍サイクル１１では、熱交換後の低温冷媒の温度及び圧力は、熱交換前のそれに比して高くなることを考慮して、圧縮機１０１の吸入側に導かれる、内部熱交換器１０４で熱交換を行った後の低温冷媒の圧力を感知するための外部冷媒圧力導入管５０が備えられ、膨張弁１１１において、蒸発器１０３へ導出する冷媒の流量を前記熱交換後の低温冷媒の圧力に応じて調整するようにされているので、配管系や膨張弁の構造を複雑にすることなく、圧縮機１０１の吸入側の冷媒温度が過度に上昇することを確実かつ効果的に抑えることができる。そのため、圧縮機内部（吐出）温度が過度に上昇することを未然に防止でき、冷媒中に含まれるオイルが劣化して焼付等の不具合が発生する事態を確実に防止できる。
【００２２】
また、本実施例の冷凍サイクルは、既存の冷凍サイクル及びそれに使用されている膨張弁に極僅かに改造を加えるだけで、前記した効果が得られるので、大きなコストアップには繋がらないという利点も有する。
【００２３】
第２実施例の冷凍サイクル１２は、圧縮機１０１の吸入側に導かれる、内部熱交換器１０４で熱交換を行った後の低温冷媒の温度を感知すべく、感温筒７０を内部熱交換器１０４と圧縮機１０１の吸入側とを結ぶ導管１２５に近接配置するとともに、図３に示される如くに、感温筒７０と膨張弁１１２の上側圧力室４３とをキャピラリーチューブ７２で結び、膨張弁１１２において、蒸発器１０３へ導出される冷媒の流量を前記熱交換後の低温冷媒の温度に応じて調整するようにしたものである。
【００２４】
このような構成の冷凍サイクル１２では、圧縮機１０１の吸入側に導かれる、内部熱交換器１０４で熱交換を行った後の低温冷媒の温度を感知するための感温筒７０が備えられ、膨張弁１１２において、蒸発器１０３へ導出する冷媒の流量を前記熱交換後の低温冷媒の温度に応じて調整するようにされているので、第１実施例と同様に、配管系や膨張弁の構造を複雑にすることなく、圧縮機１０１の吸入側の冷媒温度が過度に上昇することを確実かつ効果的に抑えることができる。そのため、圧縮機内部（吐出）温度が過度に上昇することを未然に防止でき、冷媒中に含まれるオイルが劣化して焼付等の不具合が発生する事態を確実に防止できる。
【００２５】
また、本実施例の冷凍サイクルは、既存の冷凍サイクル及びそれに使用されている膨張弁に極僅かに改造を加えるだけで、前記した効果が得られるので、大きなコストアップには繋がらないという利点も有する。
【００２６】
第３実施例の冷凍サイクル１３は、第１実施例の冷凍サイクル１１及び第２実施例の冷凍サイクル１２を組み合わせたもので、外部圧力導入管５０及び感温筒７０の両方を備えており、それに使用される膨張弁１１３の下側圧力室４４周りは第１実施例のものと略同様であり、上側圧力室４３周りは第２実施例のものと略同様に構成されていて、膨張弁１１３において、蒸発器１０３へ導出される冷媒の流量を前記熱交換後の低温冷媒の圧力及び温度に応じて調整するようにしたものである。
【００２７】
このような構成の冷凍サイクル１３においても、第１実施例及び第２実施例と同様に、
圧縮機内部（吐出）温度が過度に上昇することを未然に防止でき、冷媒中に含まれるオイルが劣化して焼付等の不具合が発生する事態を確実に防止できる。
【００２８】
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明に係る冷凍サイクルの第４実施例、第５実施例、第６実施例を示している。また、図６は、第４実施例で使用されている膨張弁１１４を示し、図７は、第５実施例で使用されている膨張弁１１５を示し、図８は第６実施例で使用されている膨張弁１１６を示している。図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示される冷凍サイクル１４、１５、１６並びに図６、図７、図８に示される膨張弁１１４、１１５、１１６については、前述した第１、第２、第３実施例の冷凍サイクル１１、１２、１３並びに膨張弁１１１、１１２、１１３の各部に対応する部分には同一の符号が付されており、以下においては、それらとの相異点を重点的に説明する。
【００２９】
第４、第５、第６実施例の冷凍サイクル１４、１５、１６に使用されている膨張弁１１４、１１５、１１６は、前述した第１、第２、第３実施例の冷凍サイクル１１、１２、１３に使用されている膨張弁１１１、１１２、１１３では設けられていた感温用流入口３１及び流出口３２は設けられておらず、蒸発器１０３からの低温の冷媒は、膨張弁１１４、１１５（１１６）内を通らずに直接内部熱交換器１０４に導かれるようになっている。
【００３０】
第４実施例の冷凍サイクル１４は、前述した第２実施例の冷凍サイクル１２と同様に、
圧縮機１０１の吸入側に導かれる、内部熱交換器１０４で熱交換を行った後の低温冷媒の温度を感知すべく、感温筒７０を内部熱交換器１０４と圧縮機１０１の吸入側とを結ぶ導管１２５に近接配置するとともに、図６に示される如くに、感温筒７０と膨張弁１１２の上側圧力室４３とをキャピラリーチューブ７２で結び、膨張弁１１４において、蒸発器１０３へ導出される冷媒の流量を前記熱交換後の低温冷媒の温度に応じて調整するようにしたものである。また、この例で使用されている膨張弁１１４の弁本体２０には、下側圧力室４４と流出口２２とを連通する内部圧力通路６６が設けられている。
【００３１】
なお、このタイプの膨張弁では、通常、感温筒で蒸発器１０３の出口近傍の冷媒温度を感知するようにされている（図５（Ｂ）参照）が、本実施例は、内部熱交換器１０４で熱交換を行った後の冷媒温度を感温筒７０で感知するようにしたこと、つまり、感温筒７０の配置部位を変更したことを特徴としている。
【００３２】
このような構成の冷凍サイクル１４おいても、第２実施例の冷凍サイクル１２と略同様な作用効果が得られる。
【００３３】
第５実施例の冷凍サイクル１５は、前述した第１実施例の冷凍サイクル１１と同様に、
圧縮機１０１の吸入側に導かれる、内部熱交換器１０４で熱交換を行った後の低温冷媒の圧力を感知すべく、内部熱交換器１０４と圧縮機１０１の吸入側とを結ぶ導管１２５の途中に外部圧力導入管５０の一端部を連結するとともに、外部圧力導入管５０の他端部を膨張弁１１５の下側圧力室４４と外部とを連通するＬ形状の圧力導入通路５４に接続し、膨張弁１１５において、蒸発器１０３へ導出される冷媒の流量を前記熱交換後の低温冷媒の圧力に応じて調整するようにしたものである。なお、ここでは、感温筒７０を蒸発器１０３と内部熱交換器１０４とを結ぶ導管１２４（蒸発器１０３の出口近傍）に近接配置し、感温筒７０と膨張弁１１２の上側圧力室４３とがキャピラリーチューブ７２で結ばれている。
【００３４】
このような構成の冷凍サイクル１５おいても、第１実施例の冷凍サイクル１１と略同様な作用効果が得られる。
【００３５】
第６実施例の冷凍サイクル１６は、第４実施例の冷凍サイクル１４及び第５実施例の冷凍サイクル１４を組み合わせたもので、外部圧力導入管５０及び感温筒７０の両方を備えており、それに使用される膨張弁１１３の下側圧力室４４周りは第５実施例のものと略同様であり、上側圧力室４３周りは第４実施例のものと略同様に構成されていて、膨張弁１１６において、蒸発器１０３へ導出される冷媒の流量を前記熱交換後の低温冷媒の圧力及び温度に応じて調整するようにしたものである。
【００３６】
このような構成の冷凍サイクル１６においても、第１実施例及び第２実施例と同様に、
圧縮機内部（吐出）温度が過度に上昇することを未然に防止でき、冷媒中に含まれるオイルが劣化して焼付等の不具合が発生する事態を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る冷凍サイクルの第１実施例（Ａ）、第２実施例（Ｂ）、第３実施例（Ｃ）を示す概略構成図。
【図２】第１実施例の冷凍サイクルで使用されている膨張弁を示す縦断面図。
【図３】第２実施例の冷凍サイクルで使用されている膨張弁を示す縦断面図。
【図４】第３実施例の冷凍サイクルで使用されている膨張弁を示す縦断面図。
【図５】本発明に係る冷凍サイクルの第４実施例（Ａ）、第５実施例（Ｂ）、第６実施例（Ｃ）を示す概略構成図。
【図６】第４実施例の冷凍サイクルで使用されている膨張弁を示す部分切欠縦断面図。
【図７】第５実施例の冷凍サイクルで使用されている膨張弁を示す部分切欠縦断面図。
【図８】第６実施例の冷凍サイクルで使用されている膨張弁を示す部分切欠縦断面図。
【図９】従来の冷凍サイクルの一例を示す概略構成図。
【図１０】従来の冷凍サイクルで使用されている膨張弁を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１１〜１６  冷凍サイクル
１０１  圧縮機
１０２  凝縮器
１０３  蒸発器
１０４  内部熱交換器
１１１〜１１６  膨張弁
２０    弁本体
２１    流入口
２２    流出口
２４    弁室
３０    ボール弁体
４０    ダイアフラム装置
４３    上側圧力室
４４    下側圧力室
５０    外部圧力導入管
５４    圧力導入通路
７０    感温筒
７２    キャピラリーチューブ
【図１】
2010121831.tif 000003
【図２】
2010121831.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010121831.tif 000009
【図８】
2010121831.tif 000010
【図９】
2010121831.tif 000011
【図１０】
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