(57)【要約】【課題】冷凍サイクルにおいて冷媒が膨張弁から蒸発器へと流通する際の異音の発生を抑制する。【解決手段】冷凍サイクル１０には、膨張弁１８の下流側と蒸発器１２とを接続する第１配管２０を有し、その上流側となる端部２０ａの内部には絞り部材５２が設けられている。この絞り部材５２は、第１配管２０と膨張弁１８のボディ３６との間に挟持され、冷媒の流通する絞り流路６０が前記第１配管２０の通路径より小径に形成されると共に、その筒部５８の外周面には径方向に貫通した複数の孔部６２を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から導出された前記冷媒を冷却する凝縮器と、該凝縮器から流出した前記冷媒を減圧する膨張弁と、該膨張弁から供給された前記冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器とを有した車両空調用の冷凍サイクルにおいて、
前記膨張弁における減圧機構の下流側には、該減圧機構によって減圧した前記冷媒の流量を絞る絞り部材が設けられることを特徴とする冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置に用いられる冷媒を循環させるための冷凍サイクルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両用空調装置に用いられる冷凍サイクルでは、熱交換器である蒸発器及び凝縮器、冷媒を圧縮する圧縮機等が配管によって互いに接続されており、例えば、特許文献１には、蒸発器の下流側に設けられる圧縮機として可変容量圧縮機を用いた冷凍システムが開示されている。この可変容量圧縮機は、従来の圧縮機のようにエンジンからの動力伝達を切り替えるための内部クラッチのオン・オフ制御を行うことがなく、しかも、前記エンジンの回転数の影響を受けることなく冷媒を常時圧縮可能としているため、安定した温度制御やドライブフィーリングの向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような可変容量圧縮機は、内部クラッチを備えておらず常時駆動し続ける構造であるため、冷媒を圧縮させる必要の少ない低圧縮状態において、冷媒が凝縮器を通過しても全て液冷媒とならずに気体冷媒が残ってしまうことがある。そのため、凝縮器からの冷媒が膨張弁によって減圧された際に大きな気泡が発生することがあり、この気泡が膨張弁と蒸発器とを接続している配管内で崩壊したり、低圧縮で流速の遅い冷媒中を該気泡が行き来することで異音の原因となることがある。
【０００５】
また、上述した可変容量圧縮機の代わりに電動式の圧縮機を用いた場合でも、エンジンからの動力伝達がなくなるため、上記と同様の問題が生じることとなる。
【０００６】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、冷媒が膨張弁から蒸発器へと流通する際の異音の発生を抑制することが可能な冷凍サイクルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機から導出された冷媒を冷却する凝縮器と、凝縮器から流出した冷媒を減圧する膨張弁と、膨張弁から供給された冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器とを有した車両空調用の冷凍サイクルにおいて、
膨張弁における減圧機構の下流側には、減圧機構によって減圧した冷媒の流量を絞る絞り部材が設けられることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、冷凍サイクルにおいて膨張弁の減圧機構の下流側に、減圧機構によって減圧した冷媒の流量を絞る絞り部材を設けることにより、例えば、圧縮機による冷媒の低圧縮状態において冷媒中に気化冷媒である気泡が含まれた場合でも、冷媒が絞り部材を通過することで、この気泡を粉砕して細かくすることができると共に、冷媒の流速を高めることで気化冷媒が膨張弁の下流側に滞留してしまうことが回避されるため、気泡を含む冷媒を下流側の蒸発器へと円滑に流通させることができる。
【０００９】
従って、絞り部材によって冷媒中における気泡を微細化すると共に、気化冷媒を円滑に下流側へと流通させることで、膨張弁と下流側の蒸発器との間における気泡の崩壊や滞留を低減させることで、気泡の崩壊等に起因した異音の発生を好適に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１１】
すなわち、膨張弁における減圧機構の下流側に冷媒の流量を絞る絞り部材を設けることで、例えば、低圧縮状態において冷媒中に気化冷媒である気泡が含まれた場合でも、冷媒が絞り部材を通過することで、この気泡を粉砕して細かくすることができると共に、冷媒の流速を高めて気化冷媒が膨張弁の下流側に留まってしまうことが低減され気泡を含む冷媒を蒸発器へと円滑に流通させることができる。その結果、冷媒中に気泡が含まれる場合でも、膨張弁と蒸発器との間における気泡の崩壊や滞留を低減させることで、この崩壊等に起因した異音の発生を好適に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１Ａは、本発明の実施の形態に係る冷凍サイクルの概略構成図であり、図１Ｂは、図１Ａに示される膨張弁の下流側に設けられた絞り部材近傍の一部省略外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る冷凍サイクルについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る冷凍サイクルを示す。
【００１４】
この冷凍サイクル１０は、例えば、車両に搭載され車室内の温度調整を行うための車両用空調装置に用いられ、図１Ａに示されるように、熱交換器である蒸発器１２と、該蒸発器１２へ供給される冷媒を圧縮する圧縮機１４と、該圧縮機１４で圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器１６と、該凝縮された冷媒を減圧する膨張弁１８とを有し、第１〜第５配管２０、２２、２４、２６、２８を通じて互いに接続され冷媒が循環している。
【００１５】
この蒸発器１２は、例えば、冷媒の流通する複数のチューブを内部に有したエバポレータであり、該チューブの端部に接続されたタンク（図示せず）には、前記冷媒の供給される導入口３０と、該冷媒の導出される導出口３２が設けられる。この導入口３０には第１配管２０が接続され、導出口３２には第２配管２２が接続されると共に、前記第１及び第２配管２０、２２の端部２０ａ、２２ａには、膨張弁１８へと取り付けるための取付フランジ３４が設けられる。
【００１６】
取付フランジ３４は、プレート状に形成され、上下方向に離間して貫通した孔部へと第１及び第２配管２０、２２が嵌合されることで一体的に固定されると共に、前記第１及び第２配管２０、２２の端部２０ａ、２２ａは、前記取付フランジ３４の端面３４ａから所定長さだけ突出している。
【００１７】
そして、取付フランジ３４に固定された第１配管２０の端部２０ａが後述する膨張弁１８の第１流出ポート４８へと接続され、第２配管２２の端部２２ａが後述する前記膨張弁１８の第２流入ポート６４へと接続される。
【００１８】
この圧縮機１４は、蒸発器１２の下流側に設けられ、図示しないエンジンからの動力伝達を切り替えるためのクラッチを有しておらず冷媒を継続的に圧縮可能な可変容量圧縮機である。そして、圧縮機１４は、第３配管２４を介して膨張弁１８と接続されると共に、その下流側に接続された第４配管２６を介して凝縮器１６と接続される。凝縮器１６は、圧縮機１４と膨張弁１８との間に設けられ、その下流側に接続された第５配管２８を介して前記膨張弁１８の上流側へと接続される。
【００１９】
膨張弁１８は、例えば、ブロック状に形成されたボディ３６と、該ボディ３６の上部に設けられた弁開度調整手段３８と、冷媒の流通状態を切り替える弁機構（減圧機構）４０とを含み、前記ボディ３６には、下部側に設けられた高圧冷媒通路４２と、上部側に設けられた低圧冷媒通路４４とを有している。
【００２０】
この高圧冷媒通路４２は、第５配管２８を介して凝縮器１６の下流側と接続される第１流入ポート４６と、第１配管２０を介して蒸発器１２の上流側と接続される第１流出ポート４８と、前記第１流入ポート４６と第１流出ポート４８とを連通する高圧側の連通孔５０とからなる。
【００２１】
そして、第１流入ポート４６がボディ３６の一側面３６ａ側に開口し、第１流出ポート４８がボディ３６の他側面３６ｂ側に開口し、それぞれ内側に向かって断面円形状に窪んで形成され、前記第１流出ポート４８の内部には第１配管２０の端部２０ａが挿入される。
【００２２】
この第１配管２０の端部２０ａには、円筒状に形成された絞り部材５２が内部に収納される。絞り部材５２は、図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、例えば、金属製材料や樹脂製材料から形成され、その一端部側（矢印Ａ方向）に形成された大径部５４と、該大径部５４に隣接した小径部５６と、該小径部５６に隣接して他端部側（矢印Ｂ方向）に向かって延在した筒部５８とを含む。そして、絞り部材５２の内部には、前記大径部５４から前記筒部５８まで軸方向に沿って一直線状に延在した絞り流路６０が形成される。この絞り流路６０の直径は、例えば、軸方向に沿って一定径で形成され、且つ、第１配管２０の通路径よりも小径となるように形成されている。なお、絞り部材５２は、ゴム等の弾性材料から形成されていてもよい。
【００２３】
大径部５４及び小径部５６は、それぞれ断面円形状に形成され、前記小径部５６は第１配管２０の内周面に摺接するように嵌合されると共に、前記大径部５４は、前記第１配管２０の端部２０ａに形成された環状段部６１（図１Ｂ参照）へと係合される。これにより、絞り部材５２は、第１配管２０の端部２０ａに対して軸方向に位置決めされ、且つ、同軸上となるように位置決めされた状態で内部へと収納される。
【００２４】
また、筒部５８には、その外周面に開口して径方向内側へと貫通した複数の孔部６２を有し、前記孔部６２は、例えば、略同一形状で形成され前記筒部５８の周方向に沿って互いに等間隔離間して４個形成され、且つ、該筒部５８の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って２列に形成された合計８個形成される。なお、複数の孔部６２は、上述した数量や配置に限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すればよい。
【００２５】
低圧冷媒通路４４は、図１Ａに示されるように、第２配管２２を介して蒸発器１２の下流側と接続される第２流入ポート６４と、第３配管２４を介して圧縮機１４の上流側と接続される第２流出ポート６６とを有し、前記第２流入ポート６４と第２流出ポート６６とが連通している。
【００２６】
弁開度調整手段３８は、内部に図示しないダイヤフラムを有し、冷媒の温度に応じてシャフト６８を上下方向に進退動作させる。
【００２７】
弁機構４０は、例えば、ボディ３６の弁座に着座自在なボール弁７２と、該ボール弁７２の下方に配置されるホルダ７４と、前記ボディ３６の下部と前記ホルダ７４との間に介装されるスプリング７６とを備え、前記スプリング７６の弾発作用下に前記ホルダ７４を介してボール弁７２が弁座側に向かって付勢されている。また、ボール弁７２の上部にはシャフト６８が当接している。
【００２８】
そして、膨張弁１８では、低圧冷媒通路４４を流れる冷媒の温度に応じて図示しないダイヤフラムが撓むことでシャフト６８が上下方向に進退動作し、前記ダイヤフラムの変位がボール弁７２へと伝達される。
【００２９】
具体的には、冷媒の温度が上昇することでダイヤフラムを介してシャフト６８が下方へと押し下げられ、ボール弁７２をスプリング７６の弾発力に抗して押し下げることで弁開度が大きくなり、それに伴って凝縮器１６から蒸発器１２へと供給される冷媒量が増加する。
【００３０】
一方、冷媒の温度が低下することで、ダイヤフラムを介してシャフト６８の下方への推力が滅勢されることで、ボール弁７２がスプリング７６に押圧され上昇することで弁開度が小さくなり、それに伴って、凝縮器１６から蒸発器１２へと供給される冷媒の供給量が減少する。
【００３１】
本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、絞り部材５２を含む第１配管２０を膨張弁１８に対して組み付ける場合について説明する。
【００３２】
先ず、図１Ｂに示されるように、第１配管２０の端部２０ａに対して絞り部材５２を筒部５８側から挿入し、小径部５６を前記第１配管２０の内周面に対して嵌合させると共に、大径部５４を環状段部６１へと挿入する。これにより、絞り部材５２は第１配管２０の内部へと収納され、軸方向に位置決めされると共に同軸上に位置決めされる。なお、この際、絞り部材５２は、その大径部５４が第１配管２０の端部２０ａに対して若干だけ突出するように保持される。
【００３３】
次に、取付フランジ３４を膨張弁１８におけるボディ３６の他側面３６ｂへと当接させると共に、第１配管２０の端部２０ａを第１流出ポート４８に挿入し、第２配管２２の端部２２ａを第２流入ポート６４へと挿入する。これにより、絞り部材５２における大径部５４の端部が、第１流出ポート４８の底部に当接した状態となり、図示しない締結手段（例えば、ねじ等）によって取付フランジ３４と膨張弁１８のボディ３６とが締結されることで、前記絞り部材５２は、その大径部５４が第１流出ポート４８の底部と第１配管２０の環状段部６１との間に挟持されて保持される。
【００３４】
これにより、絞り部材５２の収納された第１配管２０が、膨張弁１８の第１流出ポート４８へと接続された状態で固定される。
【００３５】
次に、上述したように絞り部材５２が第１配管２０に対して設けられた冷凍サイクル１０の動作について説明する。
【００３６】
先ず、図１Ａに示される圧縮機１４で圧縮された高温高圧のガス状態にある冷媒が、第４配管２６を通じて凝縮器１６へと供給され、該凝縮器１６によって凝縮されることで液状態となった後、前記凝縮器１６から第５配管２８を通じて膨張弁１８の第１流入ポート４６へと供給される。この際、低圧冷媒通路４４を流れる冷媒の温度に基づいて膨張弁１８のダイヤフラムが変位することでシャフト６８が上下方向に進退動作し、それに伴って、ボール弁７２が移動することで弁座に対する弁開度が変化する。
【００３７】
この膨張弁１８で減圧され液状態にある冷媒が、第１配管２０を通じて導入口３０から蒸発器１２へと供給され、該蒸発器１２において複数のチューブに冷媒が循環することで通過する空気との間で熱交換がなされ、該空気が冷却されて下流側へと供給されると共に、前記冷媒が徐々に加熱されて気化していく。
【００３８】
この気化したガス状の冷媒は、蒸発器１２の導出口３２から第２配管２２、膨張弁１８の第２流入ポート６４及び第２流出ポート６６を通じて再び圧縮機１４へと供給され圧縮されて液状態となり、凝縮器１６、膨張弁１８及び蒸発器１２へと循環される。
【００３９】
また、上述したような冷凍サイクル１０において、例えば、車両用空調装置による車室内が所望温度に冷却されており、圧縮機１４による冷媒の圧縮がほとんど必要とされない低圧縮運転時では、前記圧縮機１４から供給された冷媒が凝縮器１６で凝縮され膨張弁１８へと供給された際、その全てが液冷媒とならずにガス状の冷媒（気体冷媒）が残ってしまうことがある。
【００４０】
この液冷媒中に気泡となって含まれた気体冷媒は、膨張弁１８を経て第１流出ポート４８から第１配管２０へと供給され、絞り部材５２の絞り流路６０を流れることで、該第１配管２０よりも小径な前記絞り流路６０によって流速が増加し、液冷媒中に含まれる気泡と共に下流側の蒸発器１２へと確実に流通させることができる。
【００４１】
また、絞り部材５２における複数の孔部６２を冷媒が通過することで、冷媒中の気泡が前記孔部６２の外縁部と接触して粉砕され消滅したり小さくなった後、下流側の蒸発器１２へと冷媒が供給される。
【００４２】
以上のように、本実施の形態では、冷凍サイクル１０を構成する膨張弁１８の弁機構４０よりも下流側に、蒸発器１２へと冷媒を供給する第１配管２０よりも小径な絞り流路６０を有した絞り部材５２を設け、この絞り部材５２に冷媒中の気泡を粉砕可能な複数の孔部６２を設けている。これにより、圧縮機１４として可変容量圧縮機が用いられ、且つ、低圧縮運転時において液冷媒中に気体冷媒が混在して気泡が発生している場合でも、この気泡を孔部６２によって粉砕したり細かくすることができるため、該気泡が崩壊した際に生じる異音を抑制することができる。
【００４３】
また、絞り流路６０を有した絞り部材５２を設けることで、膨張弁１８によって減圧された冷媒の流速を高めることができ、それに伴って、圧縮率が少なく流速の低下しがちな冷媒を蒸発器１２側へと円滑に流通させることができるため、気泡が第１配管２０内に留まって行き来することがなく、この気泡の滞留に起因した異音の発生を好適に防止できる。
【００４４】
さらに、絞り部材５２における絞り流路６０は、上述したように軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って同一径で形成される場合に限定されるものではなく、例えば、上流側となる一端部側から下流側となる他端部側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に縮径するテーパ状としてもよい。このような構成とすることで、絞り流路６０を通じて蒸発器１２側へと流れる冷媒の流速をさらに高め、第１配管２０内における気泡の滞留をより一層抑制することができる。
【００４５】
さらにまた、絞り部材５２は、第１配管２０の端部２０ａに係合された状態で膨張弁１８のボディ３６との間に挟持され保持される場合に限定されるものではなく、例えば、大径部５４及び／又は小径部５６の外周面にねじを設け、前記第１配管２０の内周面に対して螺合させることで絞り部材５２を固定するようにしてもよい。
【００４６】
なお、本発明に係る冷凍サイクルは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４７】
１０…冷凍サイクル                  １２…蒸発器
１４…圧縮機                        １６…凝縮器
１８…膨張弁                        ２０…第１配管
２０ａ、２２ａ…端部                ３４…取付フランジ
３６…ボディ                        ４０…弁機構
４８…第１流出ポート                ５２…絞り部材
５４…大径部                        ５６…小径部
５８…筒部                          ６０…絞り流路
６２…孔部
【図１】
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