(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を、圧縮機で圧縮してから凝縮器で凝縮させた後、膨張弁で断熱膨張させながら蒸発器に送り込んで蒸発させてから上記圧縮機に戻すようにした冷凍サイクルに、冷媒を上記凝縮器に通さずに上記圧縮機から上記蒸発器に送り込ませるためのバイパス管路を併設し、上記蒸発器において行われる熱交換により暖房作用を得ることができるようにした車輌用バイパス管路付冷凍サイクルであって、上記圧縮機として、吸入圧力が低下するとそれに対応して容量が自動的に小さくなる容量可変圧縮機が用いられて、さらに上記吸入圧力に対応する上記圧縮機の容量を可変に制御するための容量制御手段としてソレノイドが設けられた車輌用バイパス管路付冷凍サイクルにおいて、
上記冷媒が上記バイパス管路を通らずに上記凝縮器を通過する状態下であって、上記冷媒が上記凝縮器を通らずに上記バイパス管路を通る状態になる直前にだけ、上記ソレノイドに過大電流を流して、吸入圧力が２気圧（絶対気圧）以下で上記圧縮機の容量が最大状態から減少し始めるように、上記ソレノイドの設定をすることができるようにしたことを特徴とする車輌用バイパス管路付冷凍サイクル。
【請求項２】
上記冷媒が上記バイパス管路を通らずに上記凝縮器を通過する状態下のときに、吸入圧力が１気圧（絶対気圧）以下で上記圧縮機の容量が最大状態から減少し始めるように、上記ソレノイドの設定をすることができる請求項１記載の車輌用バイパス管路付冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通常は冷房のために用いられる蒸発器を、必要に応じて補助暖房に用いることができるようにした車輌用バイパス管路付冷凍サイクルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空調装置においては、冷房のためには一般的な冷凍サイクルが用いられ、暖房のためには、温められたエンジン冷却水が利用される。
【０００３】
しかし、例えば近年のガソリン噴射式エンジン等のようにエンジンの効率がよくなると、冷却水の温度が以前ほど上昇しないため、冬期に暖房温度が十分に上昇しないという不都合が発生する。
【０００４】
そこで従来は、冷凍サイクルの圧縮機から送り出された高圧冷媒ガスを、車室外の凝縮器を通さずに車室内の蒸発器に送り込ませるバイパス管路を併設して蒸発器で熱交換を行わせ、それを補助暖房として利用するシステムがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような車輌用バイパス管路付冷凍サイクルにおいては、冷凍サイクルを冷房モードで運転したあとそのまま放置すると、冷媒が凝縮器に溜まるので、次に補助暖房モードで運転しても循環する冷媒が少なくて十分な暖房効果を得ることができない。
【０００６】
そこで、補助暖房モードにする直前に凝縮器に溜まっている冷媒を回収するために短時間の冷房運転（充填運転）を行い、冷媒を蒸発器やアキュムレータに移送する必要がある。
【０００７】
そのように凝縮器に溜まっている冷媒を回収するためには、凝縮器内の圧力より蒸発器内の圧力の方が低くなければならない。しかし、圧縮機として、吸入圧力が低下するとそれに対応して容量が自動的に小さくなる容量可変圧縮機が用いられている場合には、気温が例えば−１０℃程度に下がると凝縮器内の圧力が２気圧（絶対気圧）程度の低圧になってしまう。
【０００８】
これに対して、容量可変圧縮機の容量制御を行うためにソレノイド駆動の調圧弁が用いられるが、ソレノイドにコイルが焼けない範囲で最大限の例えば１Ａの駆動電流を与えても、吸入圧力が例えば２．３気圧（絶対圧力）より下がらない。
【０００９】
その結果、蒸発器内の圧力が凝縮器内の圧力より大きい状態を維持するので、凝縮器に溜まった冷媒が凝縮器から出てこない。気温が−３０℃の場合には、凝縮器内の圧力はさらに１気圧（絶対気圧）程度まで低下するので、凝縮器から冷媒を回収して暖房効果を得るのがさらに困難になる。
【００１０】
そこで本発明は、冷凍サイクルが冷房モードで運転されたあとそのまま放置された状態で気温が著しく低下した環境下において、凝縮器に溜まった冷媒を回収して蒸発器における暖房効果を所定通りに発揮させることができる車輌用バイパス管路付冷凍サイクルを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の車輌用バイパス管路付冷凍サイクルは、冷媒を、圧縮機で圧縮してから凝縮器で凝縮させた後、膨張弁で断熱膨張させながら蒸発器に送り込んで蒸発させてから上記圧縮機に戻すようにした冷凍サイクルに、冷媒を上記凝縮器に通さずに上記圧縮機から上記蒸発器に送り込ませるためのバイパス管路を併設し、上記蒸発器において行われる熱交換により暖房作用を得ることができるようにした車輌用バイパス管路付冷凍サイクルであって、上記圧縮機として、吸入圧力が低下するとそれに対応して容量が自動的に小さくなる容量可変圧縮機が用いられて、さらに上記吸入圧力に対応する上記圧縮機の容量を可変に制御するための容量制御手段が設けられた車輌用バイパス管路付冷凍サイクルにおいて、上記冷媒が上記バイパス管路を通らずに上記凝縮器を通過する状態下のときに、吸入圧力が２気圧（絶対気圧）以下で上記圧縮機の容量が最大状態から減少し始めるように、上記容量制御手段の設定をすることができることを特徴とする。
【００１２】
さらに、上記冷媒が上記バイパス管路を通らずに上記凝縮器を通過する状態下のときに、吸入圧力が１気圧（絶対気圧）以下で上記圧縮機の容量が最大状態から減少し始めるように、上記容量制御手段の設定をすることができるようにしてもよい。
【００１３】
なお、上記容量制御手段がソレノイドであり、冷媒を上記凝縮器に通さずに上記バイパス管路に通す状態にする直前にだけ、上記ソレノイドに過大電流を流して上記圧縮機の容量が上記の吸入圧力以下で最大状態から減少し始めるようにしてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図２は、自動車用空調装置に用いられる冷凍サイクルの全体構成を略示しており、１０は圧縮機、５２は車室外に配置された凝縮器、５３は膨張弁、５４は車室内に通じるエアダクトに配置された蒸発器、５６は低圧冷媒を一時貯留しておくためのアキュムレータであり、これらによって通常の冷凍サイクルが形成されている。
【００１５】
それに加えて、蒸発器５４を利用して補助暖房を行うために、圧縮機１０から送り出された高圧冷媒ガスを、凝縮器５２を通さずに蒸発器５４に送り込ませるためのバイパス管路５５が併設されている。
【００１６】
５７は逆止弁、５８は、圧縮機１０から送り出される高圧冷媒を凝縮器５２に向かわせるかバイパス管路５５に通すかの切り換えを行うための管路切換弁、５９は、バイパス管路５５を冷媒が流れる場合に膨張弁として作用する減圧用の定差圧弁である。
【００１７】
また、蒸発器５４とアキュムレータ５６との間に膨張弁６０と熱交換器６１が介挿接続され、それと並列に接続された管路に開閉弁６２が介挿接続されている。熱交換器６１は、自動車のエンジン、モーター或いは電池等から放出される熱を冷媒と熱交換するためのものである。
【００１８】
このように構成された実施の形態のバイパス管路付冷凍サイクルにおいて、冷房モード時には、圧縮機１０から送り出された高圧冷媒がバイパス管路５５へは行かずに全て凝縮器５２に送られるように管路切換弁５８をセットし、開閉弁６２は開く。すると、車室内の蒸発器５４が本来の蒸発器として作用し、そこでの周囲の空気と冷媒との熱交換によって冷房が行われる。
【００１９】
補助暖房モード時には、管路切換弁５８を切り換えて、圧縮機１０から送り出された高圧冷媒が、凝縮器５２へは行かずに全てバイパス管路５５内を流れて、蒸発器５４からアキュムレータ５６を経て圧縮機１０に戻されるようにセットし、開閉弁６２は閉じる。
【００２０】
すると、バイパス管路５５の膨張弁５９を通って減圧された冷媒が蒸発器５４を通過する際に、圧縮機１０において与えられた顕熱を冷媒から奪う熱交換が行われ、蒸発器５４が暖房のための放熱器として作用する。また、自動車のエンジン、モーター或いは電池等から放出される熱も熱交換器６１において冷媒を温めるように作用し、蒸発器５４における暖房作用に加えられる。
【００２１】
このように構成された車輌用バイパス管路付冷凍サイクルにおいて、圧縮機１０として、吸入圧力が低下するとそれに対応して容量が自動的に小さくなる容量可変圧縮機が用いられている。２０は、その容量制御弁である。
【００２２】
図３は、いわゆる斜板式の容量可変圧縮機１０と、その容量制御をする（吸入圧力に対応して変化する容量をソレノイドで可変に制御する）ための容量制御弁２０を示している。
【００２３】
１１は、気密に構成されたクランク室１２内に配置され、駆動プーリ１３によって回転駆動される回転軸であり、回転軸１１に対して傾斜してクランク室１２内に配置された揺動板１４が、回転軸１１の回転にしたがって揺動する。
【００２４】
クランク室１２内の周辺部に配置されたシリンダ１５内には、ピストン１７が往復動自在に配置されており、ロッド１８によってピストン１７と揺動板１４とが連結されている。
【００２５】
したがって、揺動板１４が揺動すると、ピストン１７がシリンダ１５内で往復動して、吸入室３からシリンダ１５内に低圧（吸入圧力Ｐｓ）の冷媒が吸入され、その冷媒がシリンダ１５内で圧縮されて、高圧（吐出圧力Ｐｄ）になった冷媒が吐出室４に吐出される。
【００２６】
吸入室３には、その上流のアキュムレータ５６側から吸入管路１を経由して冷媒が送り込まれ、吐出室４から下流側の吐出管路２を経由して高圧冷媒が送り出される。
【００２７】
揺動板１４の傾斜角度はクランク室１２の圧力（Ｐｃ）によって変化し、揺動板１４の傾斜角度によってシリンダ１５からの冷媒の吐出量（即ち、圧縮機１０の容量）が変化する。
【００２８】
２０は、吸入圧力（Ｐｓ）の変化に対応してクランク室圧力（Ｐｃ）を自動制御するための電磁ソレノイド制御の容量制御弁の一例であり、容量制御弁２０だけを拡大図示してある図４に基づいて説明をする。
【００２９】
２１は電磁コイル、２２は固定鉄芯であり、可動鉄芯２３の端面は無孔状に形成されたダイアフラム２４の外面に当接している。その結果、ダイアフラム２４の外面側には、電磁コイル２１への通電電流値に対応した大きさの付勢力が大気圧にプラスされて加わる。
【００３０】
ダイアフラム２４の内側には、円柱状に形成されて軸線方向に進退自在に配置された調圧弁２５が、端面をダイアフラム２４に当接させた状態に配置されており、その調圧弁２５の他端側が弁座２６に対向する弁部２５ａになっている。
【００３１】
そのようにダイアフラム２４を間に挟んで直列に配置された可動鉄芯２３と調圧弁２５に加えて、さらにロッド２９が軸線方向に進退自在に直列に当接配置されており、それらの両端に調圧スプリング２７，２８が配置されている。
【００３２】
調圧弁２５が配置されたダイアフラム２４と弁座２６との間の内側空間３０は大気に対して遮蔽された空間であり、クランク室１２と連通するクランク室連通路５が、内側空間３０の側面に形成されたクランク室接続ポート３１に接続されている。
【００３３】
また、弁座２６の外側の吸入室接続ポート３２は、大気に対して遮蔽されていて、吸入室３（及び吸入管路１）と連通する吸入室連通路６が接続されている。なお、図３に示されるように、クランク室連通路５と吐出管路２との間は、細いリーク路７を介して連通している。
【００３４】
そして、弁座２６の有効受圧面積（即ち、弁部２５ａの有効受圧面積）Ｓ１とダイアフラム２４の有効受圧面積Ｓ２とが等面積に形成されている（Ｓ１＝Ｓ２）。
【００３５】
したがって、調圧弁２５を軸線方向に動かそうとする力のうち、内側空間３０内の圧力（Ｐｃ）は、相反する方向に同じ大きさで作用して打ち消し合い、調圧弁２５の開閉動作に影響を及ぼさない。
【００３６】
したがって、調圧弁２５には、ダイアフラム２４を介して大気圧とソレノイドの付勢力とが閉じ方向に作用し、弁座２６側から吸入圧力（Ｐｓ）が開き方向に作用する。
【００３７】
その結果、ソレノイドの電磁コイル２１への通電電流値を一定にした状態では、吸入圧力（Ｐｓ）の変動に伴って調圧弁２５が開閉され、クランク室１２内の圧力（Ｐｃ）が吸入圧力（Ｐｓ）の変動に追従して変化して、容量可変圧縮機１０がそれに対応する容量変化をする。具体的には、吸入圧力（Ｐｓ）が低下するとそれに対応して容量が自動的に小さくなる。
【００３８】
なお、調圧弁２５が弁座２６に当接して閉じていると、リーク路７を介して吐出圧力（Ｐｄ）の冷媒が少しずつクランク室１２内に送り込まれてクランク室圧力（Ｐｃ）が上昇し、それによって吸入圧力（Ｐｓ）が上昇すると調圧弁２５が開いてクランク室圧力（Ｐｃ）が速やかに降下する動作がくり返される。
【００３９】
このようにして、クランク室圧力（Ｐｃ）が、吸入圧力（Ｐｓ）に対応する圧力になって容量可変圧縮機１０の容量制御が行われ、その制御レベルを電磁コイル２１への通電電流値によって任意に変えることができる。
【００４０】
電磁コイル２１への通電電流値の制御は、エンジン、車室内外の温度、蒸発器センサーその他各種条件を検知する複数のセンサーからの検知信号が、ＣＰＵ等を内蔵する制御部８に入力され、その演算結果に基づく制御信号が制御部８から電磁コイル２１に送られて行われる。
【００４１】
なお、電磁コイル２１の駆動回路は図示が省略されている。また、制御部８からの出力信号によって、管路切換弁５８や開閉弁６２等の開閉状態も切り換え制御される。
【００４２】
図１は、容量制御弁２０の電磁コイル２１への駆動電流値に対する調圧弁２５の開度の特性を示しており、電磁コイル２１が焼けて破損しない最大限の連続電流値（定格電流値）は１Ａである。したがって、従来は電磁コイル２１に対して１Ａ以上の電流を流さないように設定されている。
【００４３】
しかし、この実施の形態においては、冷媒を凝縮器５２に通さずにバイパス管路５５に通す直前の短時間（即ち、冷媒がバイパス管路５５に通されず凝縮器５２に通されている状態下において、例えば３０秒ないし１分間程度）だけ、電磁コイル２１の本来の定格電流値より大きな２Ａの電流を、電磁コイル２１に通電するように制御している。
【００４４】
そのようにして、２Ａの電流を電磁コイル２１に通電すると、容量可変圧縮機１０の吸入圧力が０．３気圧（絶対気圧）程度まで下がり、それに対応して蒸発器５４内の圧力が下がるので、気温が極端に低い環境下においても、凝縮器５２に溜まっていた冷媒が蒸発器５４及びアキュムレータ５６側に回収され、次に管路切換弁５８を切り換えてバイパス管路５５に冷媒を流す補助暖房モードにしたときに、蒸発器５４において十分な暖房効果を得ることができる。
【００４５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば電磁コイル２１への短時間の通電電流値を、吸入圧力が２気圧（絶対気圧）以下で容量可変圧縮機１０の容量が最大状態から減少し始めるようにすれば、−１０℃程度以上の範囲で蒸発器５４における十分な暖房効果を得ることができ、吸入圧力が１気圧（絶対気圧）以下で容量可変圧縮機１０の容量が最大状態から減少し始めるようにすれば、−３０℃程度以上の範囲で蒸発器５４における十分な暖房効果を得ることができる。
【００４６】
また、容量可変圧縮機１０としては、例えばロータリー式やスクロール式のもの等を用いてもよく、容量制御弁２０として例えばダイアフラム等を用いた方式のもの等を用いてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、冷媒がバイパス管路を通らずに凝縮器を通過する状態下のときに、吸入圧力が２気圧以下又は１気圧以下で圧縮機の容量が最大状態から減少し始めるようにしたことにより、冷凍サイクルが冷房モードで運転されたあとそのまま放置されて気温が著しく低下した環境下等においても、蒸発器内の圧力を凝縮器内の圧力より低くして、凝縮器に溜まった冷媒を回収することができるので、補助暖房モード時に蒸発器における暖房効果を所定通りに発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の容量可変圧縮機の容量制御弁の特性線図である。
【図２】本発明の実施の形態の車輌用バイパス管路付冷凍サイクルの配管図である。
【図３】本発明の実施の形態の容量可変圧縮機とその容量制御弁の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態の容量制御弁の縦断面図である。
【符号の説明】
１０  容量可変圧縮機
１２  クランク室
２０  容量制御弁
２１  電磁コイル
５２  凝縮器
５４  蒸発器
５５  バイパス管路
５６  アキュムレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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