(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルの冷房運転時に第１の方向に流れる冷媒を絞り膨張させる膨張手段と、暖房運転時には前記第１の方向とは逆の第２の方向に流れる冷媒を絞り膨張させないで通過させる通過手段とを備え、
前記通過手段は前記第１の方向に流れる冷媒を受ける第１の冷媒通路と前記第２の方向に流れる冷媒を受ける第２の冷媒通路との間に形成された弁座と、前記第１の冷媒通路側から前記弁座に対向して接離可能に配置された弁体とを有し、
前記膨張手段は前記通過手段の前記弁体に収容され前記第１の方向に流れる冷媒に所定の過冷却度を持たせるよう制御する差圧弁と、前記差圧弁の下流側にて前記通過手段の前記弁体と一体に形成されて前記第２の冷媒通路に開口する絞り流路とを有した過冷却度制御式膨張弁。
【請求項２】
前記通過手段の前記弁体は、ばね力の弱いスプリングによって前記弁座に着座する方向に付勢されていることを特徴とする請求項１記載の過冷却度制御式膨張弁。
【請求項３】
前記差圧弁は、閉止状態でもコンプレッサに必要な最低冷媒流量を通過させるバイパス手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の過冷却度制御式膨張弁。
【請求項４】
前記バイパス手段は、前記差圧弁の弁体を貫通して穿設された微小断面積を有する通路であることを特徴とする請求項３記載の過冷却度制御式膨張弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌用エアコンの冷凍サイクル中に用いられる過冷却度制御式膨張弁に関し、特に、前席側空間と後席側空間とを格別に空調する所謂デュアルエアコン構成の車輌用エアコンの冷凍サイクルに適用して好適な過冷却度制御式膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車輌用エアコンの冷凍サイクルにおいて、蒸発器の出口側で余分な冷媒を貯めて気液分離を行うアキュムレータと凝縮器から出た高圧冷媒の過冷却度および乾き度の変動に応じて冷媒流量を制御する絞り流路（オリフィス）および冷媒に所定の過冷却度を持たせるように制御する差圧弁からなる過冷却度制御式膨張弁とを使用した冷凍サイクルが知られている。
【０００３】
このようなタイプの冷凍サイクルを用いて、車輌の前席側空間と後席側空間とを格別に空調するようにしたデュアルエアコン構成の冷凍サイクルの構成例を以下に示す。
【０００４】
図４は、デュアルエアコン構成の冷凍サイクルの一構成例を示すシステム図である。
このシステムは、前席側の空調を冷凍サイクルで作り出した冷風とエンジンの冷却水から作り出した温風とをミックスして行い、後席側の空調は冷凍サイクルで作り出した冷風または温風によって行う構成にしてある。すなわち、前席側の冷凍サイクルは、冷媒を圧縮するコンプレッサ１０１、圧縮された高温・高圧の冷媒を凝縮させる凝縮器１０２、逆止弁１０３、凝縮された冷媒を減圧する過冷却度制御式膨張弁１０４、減圧された冷媒を蒸発させる前席側配置の蒸発器１０５、およびアキュムレータ１０６から構成され、後席側の冷凍サイクルは、前席側の過冷却度制御式膨張弁１０４および蒸発器１０５と並列に配置された、過冷却度制御式膨張弁１０７、後席側に配置されて冷房運転時は蒸発器、暖房運転時は凝縮器として機能する熱交換器１０８、および逆止弁１０９から構成されている。また、過冷却度制御式膨張弁１０７には、熱交換器１０８から流れてくる冷媒に対してバイパスするよう逆止弁１１０が並列配置され、蒸発器１０５の下流側には、エンジンの冷却水を熱源とするヒータ１１１が配置されている。そして、このシステムは、コンプレッサ１０１、凝縮器１０２、熱交換器１０８および逆止弁１０９に接続されて、冷房運転および暖房運転の切り換えを行う四方向切換弁１１２を備えている。
【０００５】
このような構成の冷凍サイクルにおいて、冷房運転時は、四方向切換弁１１２が図の実線のような冷媒通路に切り換えられており、コンプレッサ１０１から圧縮されて出てきた冷媒は、四方向切換弁１１２、凝縮器１０２および逆止弁１０３を通って流れ、そこから二股に分かれて、一方は、前席側の過冷却度制御式膨張弁１０４および蒸発器１０５を通り、他方は、後席側の過冷却度制御式膨張弁１０７、熱交換器１０８、四方向切換弁１１２および逆止弁１０９を通ってアキュムレータ１０６で合流し、コンプレッサ１０１に戻る。
【０００６】
暖房運転時は、四方向切換弁１１２が図の破線のような冷媒通路に切り換えられており、コンプレッサ１０１から圧縮されて出てきた冷媒は、四方向切換弁１１２から、まず、後席側の熱交換器１０８および逆止弁１１０を通り、次に、前席側の過冷却度制御式膨張弁１０４および蒸発器１０５を通ってアキュムレータ１０６に戻る流れとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような冷凍サイクルの構成例では、後席側の配置において、冷房運転時に冷媒を絞り膨張させ、暖房運転時には絞り膨張させないようにする必要性から、後席側の過冷却度制御式膨張弁と並列に逆止弁が設けられている。
【０００８】
ところが、従来では、後席側の過冷却度制御式膨張弁と逆止弁とは別体に構成されていたので、車室内でそれらの取付けスペースが大きくなるだけでなく、高圧冷媒の配管が複雑になって、エアコンの車輌への取付け工数が多くなるという問題点があった。
【０００９】
本発明の目的は、逆止弁の機能を一体化させて取付けスペースおよび取付け工数を削減することができる過冷却度制御式膨張弁を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、冷凍サイクルの冷房運転時に第１の方向に流れる冷媒を絞り膨張させる膨張手段と、暖房運転時には前記第１の方向とは逆の第２の方向に流れる冷媒を絞り膨張させないで通過させる通過手段とを備え、前記通過手段は前記第１の方向に流れる冷媒を受ける第１の冷媒通路と前記第２の方向に流れる冷媒を受ける第２の冷媒通路との間に形成された弁座と、前記第１の冷媒通路側から前記弁座に対向して接離可能に配置された弁体とを有し、前記膨張手段は前記通過手段の前記弁体に収容され前記第１の方向に流れる冷媒に所定の過冷却度を持たせるよう制御する差圧弁と、前記差圧弁の下流側にて前記通過手段の前記弁体と一体に形成されて前記第２の冷媒通路に開口する絞り流路とを有した過冷却度制御式膨張弁が提供される。
【００１１】
このような過冷却度制御式膨張弁によれば、冷房運転時には、第１の冷媒通路に受けた冷媒は、膨張手段を介して流れることにより絞り膨張され、暖房運転時には、第２の冷媒通路に受けた冷媒は、通過手段を介して膨張手段をバイパスするように流れる。このように、逆方向に流れる冷媒に対してはそのまま流してしまう機能を持った過冷却度制御式膨張弁が提供できるので、従来の過冷却度制御式膨張弁と逆止弁とで構成される部分に適用することにより、取付けスペースを小さくできるとともに、高圧冷媒の配管などの取付け工数を少なくすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る過冷却度制御式膨張弁の構成を示す断面図、図２は、図１のａ−ａ矢視拡大断面図である。
【００１３】
この過冷却度制御式膨張弁１は、本体ブロックを構成するボディ２の図示左右側からそれぞれ冷媒通路４，６が穿設されている。冷媒通路４には、例えば図４に示す逆止弁１０３を介して凝縮器１０２が接続され、冷凍サイクルの冷房運転時には、ここに高圧冷媒が供給される。図１では、この冷媒通路４から高圧冷媒が矢印５に示すように供給され、供給された冷媒を絞り膨張させて冷媒通路６から出力させている。
【００１４】
ボディ２には、冷媒通路４，６を連通させるように図１の下側から円筒形の空間８が穿設されている。この円筒形の空間８は、冷媒通路６と接続するように形成された小径の空間８１と、冷媒通路４と接続するように形成された大径の空間８２とから構成され、これら空間８１，８２の段差を有する接続面には弁座１０が形成されている。
【００１５】
ボディ２に形成された空間８２には、この弁座１０に対向して弁体１２が軸線方向に進退自在に配置されている。この弁体１２は、空間８１の直径より大径の円柱形状であって、図２に示すように、その上面に３本の足片１４が小径の空間８１の周壁面と接触可能な位置に形成され、この足片１４は、弁体１２が軸線方向に進退動作するときのガイドになっている。また、弁体１２の上面には、円環状のスリット１６が弁体１２の軸線と同芯的に、かつ所定の深さで穿設され、弁体１２の下面には、その軸線から偏った位置にスリット１６に対する貫通孔１８が３つ形成されている。弁体１２のスリット１６と貫通孔１８とは、高圧冷媒を断熱膨張させるための絞り流路を構成している。
【００１６】
弁体１２の下面には、円環状の突起部２０が形成され、ここに弁体２２を収容するための空間２４を構成するハウジング２６が取り付けられている。この弁体２２は、その外周部より上方へ延長して一体に形成された３本の足片２８がハウジング２６の内壁面と接触可能な位置に形成され、この足片２８は、弁体２２が軸線方向に進退動作するときのガイドになっている。また、弁体２２の下側面部分には、テーパ面３０が形成されている。さらに、弁体２２の軸線位置には、弁体２２を貫通するように微小断面積を有するオイル通過通路３２が穿設されている。
【００１７】
ハウジング２６は、その下側に開口３６が形成され、この開口３６の周縁部分は、弁体２２のテーパ面３０と当接する弁座３８を構成している。４０は弁体２２を弁座３８に押圧するように作用するスプリング、４２はボディ２の空間８を閉塞するためのキャップである。
【００１８】
すなわち、円筒形の空間８２内には、弁体１２が弱いばね力のスプリング４４によって弁座１０に着座された状態でキャップ４２によって封入されている。また、弁体２２をスプリング４０とともに収容しているハウジング２６は、キャップ４２の内側に形成された円筒状のガイド孔４６に沿ってガイドされ、その軸線方向で弁体１２と一体に進退運動を行う。なお、このハウジング２６の下端部は、その外周面にガイド孔４６の内周面と摺接する摺接部が例えば３個周設されており、それら摺接部の間の隙間が冷媒を通過させるための通路になっている。
【００１９】
なお、キャップ４２の外周には、空間８をシールするためのＯリング５０が嵌合されている。また、５２，５４はそれぞれ冷媒通路４，６を通過する冷媒をろ過するためのストレーナ、５６，５８は過冷却度制御式膨張弁１の本体ブロックを固定するためのねじ孔である。
【００２０】
次に、上記のように構成された過冷却度制御式膨張弁１において、通常の冷媒圧力で冷房運転が行われている場合の動作について説明する。
通常の負荷運転では、凝縮器からの高圧冷媒が冷媒通路４に供給されると、その冷媒は、ストレーナ５２にてろ過され、空間８２に入って弁体１２、弁体２２に作用する。弁体１２に対しては、高圧冷媒はスプリング４４の付勢力と同じ方向に作用して、空間８１との間における直接の流路を閉じるように弁体１２を弁座１０に着座させる。また、弁体２２に対しては、高圧冷媒はキャップ４２のガイド孔４６内に入って、ハウジング２６の開口３６を介して弁体２２に作用し、スプリング４０の付勢力に抗して弁座３８から押し離す方向に作用する。したがって、弁体２２は、その上流側と下流側との差圧、およびスプリング４０の付勢力とのバランスに応じて、弁座３８に対して接離するように動作し、ハウジング２６内の空間２４に導入される冷媒の流量を差圧制御する。
【００２１】
このように差圧弁として動作する弁体２２を通過した冷媒は、弁体１２に形成された貫通孔１８を介してスリット１６を通過することで絞り膨張され、減圧された低温の冷媒となって、冷媒通路６から後席側の熱交換器に送られる。
【００２２】
なお、冷凍サイクルが低負荷運転またはコンプレッサが低速回転しているときには、冷凍サイクル内は全体的に低圧状態にあるため、弁体２２は、ばね４０により弁座３８に着座されて閉弁状態に保持されるが、弁体２２に穿設されたオイル通過通路３２を介して冷媒の微少な流れはある。この流れにより、冷媒に混入されたコンプレッサの潤滑用オイルの循環を確保することができ、コンプレッサの焼き付きが防止されている。
【００２３】
図３は、本発明の実施の形態に係る過冷却度制御式膨張弁の暖房運転時における動作状態を示す断面図である。図３において、図１に示した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
暖房運転時は、冷媒の流れが逆になり、後席側の熱交換器にて凝縮された高圧冷媒が矢印７に示す方向から冷媒通路６に供給される。
冷媒通路６から空間８１に供給された高圧冷媒は、大径の弁体１２に直接に作用し、ばね力の弱いスプリング４４の付勢力に抗して弁座１０から弁体１２を引き離し、空間８２との間における流路を開く。これにより、冷媒通路６に供給された冷媒は、空間８１、弁孔、空間８２を介して直接冷媒通路４へ流れるようになる。
【００２５】
このとき、ハウジング２６内の弁体２２は、スプリング４０の付勢力によってその弁座３８に着座されている。こうして、この過冷却度制御式膨張弁１は、冷房運転時の流れ方向の冷媒を絞り膨張させ、暖房運転時の流れ方向の冷媒を単に通過させるようにすることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の過冷却度制御式膨張弁によれば、冷房運転時における流れ方向の冷媒に対しては、第１の弁体を閉じて、この第１の弁体に収容された差圧弁を構成する第２の弁体および絞り流路によって冷媒を絞り膨張させるとともに、暖房運転時における流れ方向の冷媒に対しては、第１の弁体が開弁して冷媒を絞り膨張させないで通過させることができる。
【００２７】
したがって、前席側空間と後席側空間とを格別に空調する所謂デュアルエアコンの冷凍サイクルに適用した場合に、従来の過冷却度制御式膨張弁と逆止弁との機能を１つの過冷却度制御式膨張弁で実現できるため、従来の過冷却度制御式膨張弁と逆止弁とを別に取り付ける必要がなく、取付けスペースを小さくできるとともに、高圧冷媒の配管などの取付け工数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る過冷却度制御式膨張弁の構成を示す断面図である。
【図２】図１のａ−ａ矢視拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る過冷却度制御式膨張弁の暖房運転時における動作状態を示す断面図である。
【図４】デュアルエアコン構成の冷凍サイクルの一構成例を示すシステム図である。
【符号の説明】
１  過冷却度制御式膨張弁
２  ボディ
４，６  冷媒通路
８  空間
１０  弁座
１２  弁体
１４  足片
１６  スリット
１８  貫通孔
２０  円環状の突起部
２２  弁体
２４  空間
２６  ハウジング
２８  足片
３０  テーパ面
３２  オイル通過通路
３６  開口
３８  弁座
４０  スプリング
４２  キャップ
４４  スプリング
４６  ガイド孔
５０  Ｏリング
５２，５４  ストレーナ
８１  小径の空間
８２  大径の空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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