JP2002079821A - 車両用冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
冷凍サイクル装置において、ホットガスヒータによる暖
房能力と、冷房能力との両立を図る。 【解決手段】 蒸発器32の出口側と圧縮機10の吸入
側との間に、冷媒の気液を分離してガス冷媒を圧縮機1
0に吸入させる低圧側気液分離器35を配置するととも
に、低圧側気液分離器35に、液冷媒の一部を圧縮機1
0に吸入させるオイル戻し用絞り通路35aを設け、冷
房モード時に圧縮機10吐出側のガス冷媒を凝縮させる
凝縮器20に、冷媒流れ方向の順に第1熱交換部21と
第2熱交換部22とを設けるとともに、第1熱交換部2
1と第2熱交換部22との間に、冷媒の気液を分離する
高圧側気液分離器23を設ける。
Description
吐出ガス冷媒(ホットガス)を凝縮器側をバイパスして
蒸発器に直接導入することにより、蒸発器をガス冷媒の
放熱器として使用するホットガスヒータ機能を持った車
両用冷凍サイクル装置に関するものである。
温水(エンジン冷却水)を暖房用熱交換器に循環させ、
この暖房用熱交換器にて温水を熱源として空調空気を加
熱するようにしている。この場合、温水温度が低いとき
には車室内への吹出空気温度が低下して必要な暖房能力
が得られない場合がある。
おいては、ホットガスバイパスにより暖房機能を発揮で
きる冷凍サイクル装置が提案されている。この従来装置
では、図9に示すように圧縮機10の吐出側を凝縮器2
0等をバイパスして蒸発器32の入口側に直接接続する
ホットガスバイパス通路18を設けるとともに、このホ
ットガスバイパス通路18に暖房用減圧装置17を設
け、さらに、凝縮器20への冷媒通路およびホットガス
バイパス通路18を開閉する冷房用電磁弁15と暖房用
電磁弁16を設けている。
流側に温水式の暖房用ヒータコア33が配置されてお
り、そして、冬期暖房時において、暖房用ヒータコア3
3に循環する温水温度が所定温度より低いとき(エンジ
ン12の始動暖機時等)には、冷房用電磁弁15を閉じ
て暖房用電磁弁16を開くことにより、圧縮機10の高
温吐出ガス冷媒(ホットガス)をホットガスバイパス通
路18に流入させる。
17にて減圧した後に蒸発器32に直接導入することに
より、蒸発器32でガス冷媒から空調空気に放熱するこ
とにより、暖房機能を発揮できるようにしている。
器)51を配置している。このレシーバ51は、冷房時
に、凝縮器20を通過した冷媒(ガス冷媒を一部含む飽
和冷媒)の気液を分離して、余剰の液冷媒を貯留するも
のである。また、ホットガスによる暖房時に圧縮機10
の高温吐出ガス冷媒(ホットガス)をホットガスバイパ
ス通路18を通して蒸発器32に直接導入するので、蒸
発器32の出口と圧縮機10の吸入側との間に冷媒の気
液を分離するアキュムレータ(低圧側気液分離器)35
を設け、このアキュムレータ35で分離したガス冷媒を
圧縮機10に吸入させている。
ヒータによる暖房能力は圧縮機10の圧縮仕事量により
決まるから、暖房能力向上のためにはアキュームレータ
35の図示しないオイル戻し用絞り通路の絞り径(絞り
開度)を例えばφ2.5程度に大きくし、これにより、
圧縮機10への吸入液冷媒量を増大して、圧縮仕事量を
増大させる方が好ましい。
戻し用絞り通路の絞り径を大きくすると、冷房モード時
にも圧縮機10への吸入液冷媒量が増大してしまう。こ
の吸入液冷媒量の増大は、圧縮機10の駆動動力を増大
させるのみならず、以下の理由から冷房能力低下の原因
ともなる。
すると、サイクル循環流量の増大により蒸発器32に流
入する冷媒量が増大し、蒸発器32で蒸発する冷媒量が
増加する。これにより、蒸発器32では冷媒蒸発量の増
加に見合ったサイクルバランスが生じて冷媒蒸発圧力
(低圧圧力)が上昇し、冷媒蒸発温度が上昇する。その
結果、蒸発器吹出空気温度が上昇して、冷房能力を低下
させる。
イクル内のオイル循環流量が過度に増大して、蒸発器3
2での熱交換が阻害され、冷房能力を低下させる。
は、アキュームレータ35のオイル戻し用絞り通路の絞
り径を例えば、φ1.2程度に小さくすることが好まし
い。故に、オイル戻し用絞り通路の絞り径(絞り開度)
は、暖房能力と冷房能力に対して相反的な関係にあっ
て、この両者を両立させることができない。
器20下流側に冷媒の気液分離作用を果たすレシーバ5
1を配置する、いわゆるレシーバサイクルを基礎とする
ものであり、そのため、冷房用減圧装置50には常にレ
シーバ51から液冷媒が導入される。そこで、レシーバ
サイクルでは、蒸発器32での冷房熱負荷に応じて冷媒
流量を調整するために、一般に、冷房用減圧装置50と
して、蒸発器32出口での冷媒過熱度に応じて冷媒流量
を調整する温度式膨張弁が使用される。
れる温度式膨張弁は、冷媒の過熱度制御のための感温部
(蒸発器出口冷媒の温度を感知する機構)を具備してい
るので、温度式膨張弁の感温部がエンジンルーム内のエ
ンジン熱やエンジンルーム内の熱風の影響を受けると、
蒸発器出口冷媒の温度を的確に感知することができな
い。
減圧装置(温度式膨張弁)50をエンジンルーム内のエ
ンジン熱やエンジンルーム内の熱風の影響を受けない場
所に設置する必要があり、通常は、温度式膨張弁50を
車室内に設置される空調ユニット30の蒸発器32近傍
に配置することが多い。
51等のサイクル高圧側機器はエンジンルーム内に搭載
されるので、上記従来装置では車両への搭載に際して、
ホットガスバイパス通路18の一端をエンジンルーム内
の圧縮機10吐出側に結合し、他端は車室内の温度式膨
張弁50と蒸発器32との間に結合することになる。
置ではホットガスバイパス通路18が必然的にエンジン
ルーム内の圧縮機10吐出側から車室内の蒸発器32入
口側に至る長さの長い配管となってしまうので、エンジ
ンルーム内の圧縮機10と車室内の空調ユニット30と
の間に実質的に高圧配管、低圧配管、ホットガスバイパ
ス通路(配管)18の計3本の配管を必要とする。従っ
て、狭隘なエンジンルーム内での配管取り回しが複雑と
なり、コストアップを招くとともに、配管スペースの確
保に苦慮することになる。
ホットガスヒータの暖房機能を持った車両用冷凍サイク
ル装置において、ホットガスヒータによる暖房能力と、
冷房能力との両立を図ることを目的とする。
暖房モードのために用いる低圧側気液分離器(アキュー
ムレータ)の小型化を図ることを他の目的とする。
機能を持った車両用冷凍サイクル装置において、サイク
ル配管の取り回しを簡素化して、車両搭載性を向上する
ことを他の目的とする。
するために案出されたもので、請求項1に記載の発明で
は、蒸発器(32)で低圧冷媒が蒸発して空気を冷却す
る冷房モードと、圧縮機(10)吐出側のガス冷媒を蒸
発器(32)に直接導入して蒸発器(32)で放熱させ
る暖房モードとを切り替える車両用冷凍サイクル装置に
おいて、蒸発器(32)の出口側と圧縮機(10)の吸
入側との間に、冷媒の気液を分離してガス冷媒を圧縮機
(10)に吸入させる低圧側気液分離器(35)を配置
するとともに、低圧側気液分離器(35)に、液冷媒の
一部を圧縮機(10)に吸入させるオイル戻し用絞り通
路(35a)を設け、冷房モード時に圧縮機(10)吐
出側のガス冷媒を凝縮させる凝縮器(20)に、冷媒流
れ方向の順に第1熱交換部(21)と第2熱交換部(2
2)とを設けるとともに、第1熱交換部(21)と第2
熱交換部(22)との間に、冷媒の気液を分離する高圧
側気液分離器(23)を設けたことを特徴とする。
ード時に図3のモリエル線図に例示するように高圧側気
液分離器(23)内の冷媒が飽和ガス状態となるの
で、圧縮機(10)の吐出冷媒の状態は第1熱交換部
(21)の熱交換量(H1)により決まる過熱状態とな
る。そして、圧縮機(10)での圧縮過程は基本的に等
エントロピ変化であるから、吐出冷媒の状態が決まる
と、蒸発器(32)出口冷媒は等エントロピ線L3に
より決まる過熱度SHをとることになる。従って、第1
熱交換部(21)の熱交換量(H1)を適度に設定する
ことにより、蒸発器出口冷媒の過熱度SHを適度の値
に制御することができる。
時に凝縮器(20)の第1熱交換部(21)の熱交換量
(H1)により蒸発器出口冷媒の過熱度SHを制御で
きる新方式の冷凍サイクル装置を提供できる。
部(21)の熱交換量(H1)により蒸発器出口冷媒
が強制的に過熱ガス状態となるので、低圧側気液分離器
(35)のオイル戻し用絞り通路(35a)の絞り開度
を大きくしても圧縮機10への吸入液冷媒量の増大とい
う不具合が発生しない。
a)の絞り開度を大きくして暖房モード時の圧縮仕事量
を増大させ、それにより、暖房能力を向上させても冷房
能力の低下が発生しない。よって、暖房能力と冷房能力
の両立を実現できる。
通路部に設けられ、比容積の小さい高圧冷媒の気液分離
を行うため、従来のアキュムレータサイクルにおけるア
キュムレータに比較してタンク容積を小さくすることが
できる。そして、低圧側気液分離器(アキュムレータ)
(35)は、冷房モード時には過熱ガス冷媒が通過する
単なる通路となり、暖房時のみ気液分離作用を果たすか
ら、従来のアキュムレータサイクルにおけるアキュムレ
ータに比較してタンク容積を大幅に小さくすることがで
きる。従って、高圧側、低圧側の両気液分離器(23、
35)はいずれも車両への搭載性を向上できる。
(12)により駆動される圧縮機(10)と、圧縮機
(10)の吐出ガス冷媒を凝縮する凝縮器(20)と、
凝縮器(20)で凝縮した冷媒を減圧する冷房用減圧装
置(24)と、冷房用減圧装置(24)により減圧され
た冷媒を蒸発させる蒸発器(32)と、蒸発器(32)
の出口側と圧縮機(10)の吸入側との間に配置され、
冷媒の気液を分離して、ガス冷媒を圧縮機(10)に吸
入させるとともに、液冷媒の一部を圧縮機(10)に吸
入させるオイル戻し用絞り通路(35a)を有する低圧
側気液分離器(35)と、圧縮機(10)の吐出ガス冷
媒を蒸発器(32)の入口側に導入するホットガスバイ
パス通路(18)と、ホットガスバイパス通路(18)
に設けられ、圧縮機(10)の吐出ガス冷媒を減圧する
暖房用減圧装置(17)と、圧縮機(10)の吐出ガス
冷媒を冷房モード時には凝縮器(20)側へ流入させ、
暖房モード時にはホットガスバイパス通路(18)側へ
流入させるよう、冷媒流れを切り替える弁手段(15、
16)とを備え、更に、凝縮器(20)に、冷媒流れ方
向の順に第1熱交換部(21)と第2熱交換部(22)
とを設けるとともに、第1熱交換部(21)と第2熱交
換部(22)との間に、冷媒の気液を分離する高圧側気
液分離器(23)を設けたことを特徴とする。
置においても、請求項1と同一の凝縮器(20)を持つ
ことにより同様の作用効果を発揮できる。
2において、第1熱交換部(21)は、圧縮機(10)
から吐出された過熱ガス冷媒を放熱させるものであり、
高圧側気液分離器(23)は、第1熱交換部(21)で
放熱した冷媒の気液を分離して液冷媒を溜め、ガス冷媒
を第2熱交換部(22)に流入させるものであり、第2
熱交換部(22)は、気液分離器(2c)から流入する
ガス冷媒を凝縮させるものであり、第1熱交換部(2
1)における熱交換量により蒸発器(32)の出口冷媒
の過熱度を制御するようにしたものである。
ないし3のいずれか1つにおいて、第1熱交換部(2
1)および第2熱交換部(22)を1つの熱交換器とし
て一体に構成するとともに、両第1熱交換部(21、2
2)に高圧側気液分離器(23)を一体に構成すること
ができる。
一体ろう付け等の手段で効率よく組み立てることができ
るとともに、車両への搭載も一体構造として容易に行う
ことができる。
ないし3のいずれか1つにおいて、高圧側気液分離器
(23)を凝縮器(20)と別体で構成して凝縮器(2
0)近傍に配置してもよい。
2)で低圧冷媒が蒸発して空気を冷却する冷房モード
と、圧縮機(10)吐出側のガス冷媒を蒸発器(32)
に直接導入して蒸発器(32)で放熱させる暖房モード
とを切り替える車両用冷凍サイクル装置において、蒸発
器(32)の出口側と圧縮機(10)の吸入側との間
に、冷媒の気液を分離してガス冷媒を圧縮機(10)に
吸入させる低圧側気液分離器(35)を配置するととも
に、低圧側気液分離器(35)に、液冷媒の一部を圧縮
機(10)に吸入させるオイル戻し用絞り通路(35
a)を設け、冷房モード時に圧縮機(10)吐出側のガ
ス冷媒を凝縮させる凝縮器(20)の冷媒流路から冷媒
の一部を分岐させる分岐流路(23a)を設け、分岐流
路(23a)に、冷媒の気液を分離する高圧側気液分離
器(23)を設けるとともに、高圧側気液分離器(2
3)内に溜まる液冷媒量を圧縮機(10)吐出側のガス
冷媒の過熱度に応じて調整するようにしたことを特徴と
する。
過熱度が増加するときは高圧側気液分離器(23)内の
液冷媒量を減少させ、サイクル内循環冷媒の流量を増加
させるので、蒸発器(32)の出口冷媒および圧縮機
(10)吐出冷媒の過熱度の増加を抑制できる。
減少するときは高圧側気液分離器(23)内の液冷媒量
を増加させ、サイクル内循環冷媒の流量を減少させるの
で、蒸発器(32)の出口冷媒および圧縮機(10)吐
出冷媒の過熱度の減少を抑制できる。
熱度に応じた、気液分離器内の液冷媒量調整作用を発揮
して、蒸発器(32)の出口冷媒および圧縮機(10)
吐出冷媒の過熱度を制御することにより、従来のレシー
バサイクルおよびアキュムレータサイクルとは異なる新
方式の冷凍サイクル装置を提供できる。
同様の作用効果を発揮できる。更に、請求項6は次の点
で請求項1よりも有利な作用効果を発揮できる。
変化を高圧側気液分離器(23)に直接フィードバック
するので、気液分離器(23)に溜まる液冷媒量を圧縮
機吐出冷媒の過熱度変化に素早く応答して的確に調整で
きる。その結果、気液分離器(23)内への液冷媒の溜
まり過ぎ、およびこれに起因する循環冷媒流量不足をよ
り確実に防止できる。これにより、循環冷媒流量不足に
基づく冷房能力不足、圧縮機(10)へのオイル戻り不
足(潤滑不足)といった不具合を防止できる。
冷媒の一部を分岐させて高圧側気液分離器(23)内に
導入するようにしているから、後述の第2実施形態で詳
述するように、暖房モード時における冷媒回収運転を短
時間で効率よく行うことができる。
において、凝縮器(20)に高圧側気液分離器(23)
を一体に構成すれば、車両搭載性等において有利であ
る。
または7において、高圧側気液分離器(23)内に圧縮
機(10)吐出側のガス冷媒の一部を直接導入する吐出
ガス冷媒導入流路(44)を備えることにより、圧縮機
(10)吐出冷媒の過熱度変化を高圧側気液分離器(2
3)に直接フィードバックできる。
ないし8のいずれか1つにおいて、高圧側気液分離器
(23)内のガス冷媒を凝縮器(20)の冷媒流路に戻
すガス冷媒戻し流路(23b)を備えることにより、高
圧側気液分離器(23)からのガス冷媒を再度、凝縮器
(20)にて冷却できる。
いし9のいずれか1つにおいて、高圧側気液分離器(2
3)内の液冷媒の一部を凝縮器(20)の冷媒流路に戻
すオイル戻し用流路(23c)を備えることを特徴とす
る。
ら液冷媒とともにオイルをサイクル循環冷媒に戻すこと
ができるとともに、この液冷媒およびオイルも再度、凝
縮器(20)にて冷却できる。
し10のいずれか1つにおいて、暖房モード時に圧縮機
(10)の吐出ガス冷媒を蒸発器(32)の入口側に導
入するホットガスバイパス通路(18)と、ホットガス
バイパス通路(18)に設けられ、圧縮機(10)の吐
出ガス冷媒を減圧する暖房用減圧装置(17)と、圧縮
機(10)の吐出ガス冷媒を冷房モード時には凝縮器
(20)側へ流入させ、暖房モード時にはホットガスバ
イパス通路(18)側へ流入させるよう、冷媒流れを切
り替える弁手段(15、16)と、冷房モード時に凝縮
器(20)で凝縮した冷媒を減圧して蒸発器(32)に
導入する冷房用減圧装置(24)とを備えるようにした
ものである。
たは11において、冷房用減圧装置(24)を凝縮器
(20)の近傍に配置し、冷房用減圧装置(24)およ
びホットガスバイパス通路(18)の出口側を凝縮器
(20)の近傍にて1本の低圧配管(26)に合流し、
低圧配管(26)を蒸発器(32)の入口側に接続した
ことを特徴とする。
房用減圧装置(24)およびホットガスバイパス通路
(18)の出口側を1本の低圧配管(26)により合流
させ、この1本の低圧配管(26)を蒸発器(32)の
入口側に接続する配管構成でもって、ホットガスヒータ
の暖房機能を発揮できる。
発器(32)に対しては通常の冷房用冷凍サイクルと同
様に2本の配管を取り回しするだけでよく、ホットガス
バイパスの暖房機能を持った冷凍サイクル装置の車両へ
の搭載性を著しく改善できる。同時に、冷房用減圧装置
(24)を凝縮器(20)の近傍(すなわち、エンジン
ルーム(29)側)に配置することにより、冷房用減圧
装置(24)における減圧作用に伴って発生する冷媒流
動音が車室内へ到達しにくくなって、騒音対策上、極め
て有利である。
2、11、12のいずれか1つにおいて、冷房用減圧装
置(24)は固定絞りで構成できる。
11、12、13のいずれか1つにおいて、暖房モード
時に、ホットガスバイパス通路(18)から凝縮器(2
0)側へ冷媒が逆流するのを防止する逆止弁(19)を
備え、ホットガスバイパス通路(18)、暖房用減圧装
置(17)、弁手段(15、16)および逆止弁(1
9)を1つの弁装置(14)として一体に構成したこと
を特徴とする。
つの弁装置(14)として一体化しているから、既存の
冷房用の冷凍サイクルの冷媒配管レイアウトをほとんど
変更することなく、上記要素を一体化した1つの弁装置
を追加するだけでよい。しかも、1つの弁装置(14)
内部にホットガスバイパス通路(18)を内蔵すること
ができて、弁装置(14)内にてホットガスバイパス通
路(18)と冷房用減圧装置(24)の出口側を合流さ
せることができる。従って、弁装置(14)にこの合流
部形成の役割を兼務させることができるので、外部に配
管合流部を設ける必要がなくなり、配管取り回しをより
一層簡潔にすることができる。その結果、、ホットガス
暖房機能を持つ冷凍サイクル装置の車両搭載性を一層改
善できる。
いし14のいずれか1つにおいて、、低圧側気液分離器
(35)を蒸発器(32)の出口側と圧縮機(10)の
吸入側との間の冷媒配管(34)により支持することを
特徴とする。
液分離器(35)のタンク容積を従来のアキュムレータ
サイクルにおけるアキュムレータに比較して大幅に小さ
くすることができる。その結果、請求項15のように低
圧側気液分離器(35)を冷媒配管(34)により直接
支持することが可能となる。これにより、低圧側気液分
離器(35)をブラケットを介して車体側に支持固定す
る必要が無くなり、低圧側気液分離器(35)を冷媒配
管(34)に接続するだけでよい。
1ないし15のいずれか1つにおいて、低圧側気液分離
器(35)を車室内(28)に配置してもよい。
ンク容積の大幅な小型化に伴って低圧側気液分離器(3
5)を車室内(28)に配置することも可能となり、低
圧側気液分離器(35)の配置レイアウトの選択の自由
度が増す。
16において、蒸発器(32)を備える空調ユニット
(30)を車室内(28)に配置するとともに、低圧側
気液分離器(35)を空調ユニット(30)内に配置し
てもよい。
16において、蒸発器(32)を備える空調ユニット
(30)を車室内(28)に配置するとともに、低圧側
気液分離器(35)を、車室内(28)において空調ユ
ニット(30)の外部に配置してもよい。
は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を
示すものである。
発明の第1実施形態による車両空調用冷凍サイクル装置
を示すものであり、圧縮機10は、電磁クラッチ11を
介して車両エンジン12により駆動される。圧縮機10
の吐出配管13には弁装置14が設けられている。この
弁装置14は、図2に示すように冷房用電磁弁(第1弁
手段)15と、暖房用電磁弁(第2弁手段)16と、暖
房用減圧装置17、ホットガスバイパス通路18と、逆
止弁19とを1つの部品として一体化したものである。
置17はホットガスバイパス通路18に設置されるもの
で、暖房用減圧装置17は暖房用電磁弁16の出口部に
形成した細径の絞り穴(固定絞り)にて構成できる。
の冷房用電磁弁15を介して凝縮器20の入口ジョイン
ト20aに接続されている。ここで、凝縮器20は圧縮
機10から吐出された高圧のガス冷媒を外気と熱交換し
て冷却し、凝縮するものであって、図2に示すように冷
媒流れ方向の順に第1熱交換部21と第2熱交換部22
とを設けている。そして、第1熱交換部21と第2熱交
換部22との間に冷媒の気液分離を行う高圧側気液分離
器23を設置する構成となっている。
もので、凝縮器20の熱交換部20bは冷媒が流れるチ
ューブとコルゲートフィンとを交互に上下方向に積層配
置し、そして、チューブの両端部(水平方向の両端部)
にヘッダータンク20c、20dを上下方向に延びるよ
うに配置している。
部空間を上下に仕切る仕切板20eを配置して、入口ジ
ョイント20aからの圧縮機吐出冷媒がヘッダータンク
20cの上部空間を通過して熱交換部20bの上部のチ
ューブ群を通過する。他方のヘッダータンク20d内に
も内部空間を上下に仕切る仕切板20fが配置してあ
り、熱交換部20bの上部のチューブ群を通過した冷媒
はヘッダータンク20dの上部空間を通過し、更に第1
連通部23aから高圧側気液分離器23の上部に流入す
る。
細長のタンク形状を有し、一方のヘッダータンク20d
と一体に構成してある。高圧側気液分離器23はその上
下方向に延びる内部空間において液冷媒とガス冷媒の密
度差を利用して冷媒の気液を分離し、そのタンク内空間
の下方部に液冷媒を溜める。
たガス冷媒は、上方側に配置した第2連通部23bから
ヘッダータンク20dの仕切板20fの下部空間に流入
し、更にヘッダータンク20dの下部空間から熱交換部
20bの下部のチューブ群を通過する。この下部のチュ
ーブ群を通過した冷媒はヘッダータンク20cの仕切板
20eの下部空間に流入し、ここを通過して出口ジョイ
ント20gから凝縮器20の外部へ流出する。
は、液冷媒中に含まれているオイルを戻すためのオイル
戻し用絞り通路を構成する第3連通部23cが設けてあ
り、この第3連通部23cを通過して高圧側気液分離器
23内の一部の液冷媒がヘッダータンク20dの下部空
間に流入するようになっている。
は熱交換部20bの上部側にて第1熱交換部21が構成
され、熱交換部20bの下部側にて第2熱交換部22が
構成さる。なお、図1では説明の簡略化のために、第
1、第2熱交換部21、22の冷媒流路を単純なストレ
ート流れとしたが、第1、第2熱交換部21、22の冷
媒流路を、ヘッダータンク20c、20dにUターン部
を持つ蛇行状の流路としてもよいことはもちろんであ
る。
1、第2熱交換部22および気液分離器23を一体に組
み付けて、この三者をアルミニュウムの一体ろう付け等
の方法で一体構造に組み付けている。凝縮器20におい
て冷却風の上流側(前面側)に、弁装置14および入口
ジョイント20a、出口ジョイント20gを配置してお
り、入口ジョイント20aと出口ジョイント20gはヘ
ッダータンク20cの上下に離して固定してある。
磁弁15の出口通路部15aを入口ジョイント20a部
に固定することにより、弁装置14の全体を入口ジョイ
ント20a部に支持固定するようになっている。ここ
で、弁装置14を、凝縮器20の上部サイドプレート2
0hに適宜のブラケットを介して固定してもよい。
減圧装置24が接続されている。この冷房用減圧装置2
4は凝縮器20を通過した冷媒を低圧の気液2相状態に
減圧するためのものであり、固定絞りにて構成されてい
る。本例では、固定絞りとして具体的には細径(例え
ば、φ1.2〜1.3mm程度)の管を所定長さとする
ことにより圧損を発生するキャピラリチューブを用いて
いる。
は、弁装置14内の逆止弁19が接続されている。この
逆止弁19は、暖房モード時にホットガスバイパス通路
18から凝縮器20側へ冷媒が逆流するのを防止するも
のである。この逆止弁19の出口部は弁装置14の内部
にてホットガスバイパス通路18の出口部に合流してい
る。従って、ホットガスバイパス通路18は凝縮器20
の近傍部位に位置する弁装置14内に内蔵される極めて
短い通路で構成でき、かつ、ホットガスバイパス通路1
8の出口部と逆止弁19の出口部との合流部25も弁装
置14内に内蔵できる。
圧配管26を結合し、この1本の低圧配管26をダッシ
ュボード27の穴を貫通して車室内28へ配管する。こ
こで、ダッシュボード27は車両のエンジンルーム29
と車室内28とを仕切るものである。
下方部には空調ユニット30が配置され、この空調ユニ
ット30内において、空調用電動送風機31の空気下流
側に蒸発器32が配置され、この蒸発器32の下流側に
温水式の暖房用ヒータコア33が配置されている。
部に結合され、この蒸発器32の冷媒出口部には出口側
低圧配管34が接続され、この出口側低圧配管34はダ
ッシュボード27を貫通してエンジンルーム29側へ配
管され、エンジンルーム29内のアキュームレータ35
の入口に接続され、アキュームレータ35の出口は吸入
配管36を通して圧縮機10の吸入口に接続される。
器32の出口側低圧配管34から流入する冷媒の気液を
分離して液冷媒を貯留する低圧側気液分離器であって、
ガス冷媒を圧縮機10に吸入させるとともに、潤滑オイ
ルを圧縮機10に戻すために、アキュームレータタンク
底部付近の液冷媒の一部を圧縮機10に吸入させるオイ
ル戻し用絞り通路35aを持っている。
器20におけるオイル戻し用第3連通部23cと同じも
のである。なお、図2ではオイル戻し用絞り通路35a
を独立に構成する状態を図示しているが、アキュームレ
ータ35の出口配管にタンク内部の底部付近まで延びる
部位を設け、この出口配管のタンク内部の底部付近にオ
イル戻し用絞り通路35aを構成してもよいことはもち
ろんである。
縮器20の高圧側気液分離器23と組み合わせて使用さ
れ、暖房モードのみに気液分離作用を果たすため、通常
のものに比較して大幅に小型化することができる。その
ため、アキュームレータ35は蒸発器32の出口側低圧
配管34に接続して出口側低圧配管34により支持固定
するようにしてある。
て、蒸発器32は空調用送風機31により送風される空
気(車室内空気または外気)を冷房モード時(あるいは
除湿必要時)には冷媒蒸発潜熱の吸熱により冷却し、ま
た、冬期暖房モード時には、蒸発器32はホットガスバ
イパス通路18からの高温冷媒ガス(ホットガス)が流
入して空気を加熱するので、放熱器としての役割を果た
す。
ンジン12の温水(冷却水)がエンジン駆動の温水ポン
プ(図示せず)により循環することにより、温水を熱源
として蒸発器通過後の空気を加熱する。そして、暖房用
ヒータコア33の下流側に設けられた吹出口(図示せ
ず)から車室内28へ空調空気を吹き出すようになって
いる。
5、暖房用電磁弁16、凝縮器用電動冷却ファン(図示
せず)、空調用電動送風機31等の電気機器の作動は、
空調用電子制御装置(図示せず)により制御される。
動を説明する。冷房モードが選択されたときは、空調用
電子制御装置(図示せず)により冷房用電磁弁15が開
状態とされ、暖房用電磁弁16が閉状態とされ、また、
電磁クラッチ11が通電されて接続状態となり、圧縮機
10が車両エンジン12にて駆動される。
態の冷房用電磁弁15を通過して凝縮器20→冷房用減
圧装置24→逆止弁19→蒸発器32→アキュームレー
タ35→圧縮機10の閉回路を循環する。この冷房モー
ド時の作動を図3のモリエル線図により詳述すると、圧
縮機10の吐出ガス冷媒は過熱ガス状態であり、この
ガス冷媒はまず、凝縮器20の第1熱交換部21に流
入し、ここで、冷却空気(外気)と熱交換して放熱して
高圧側気液分離器23内に流入する。
液分離器23内に常に液冷媒が貯留されて気液界面を形
成するようになっている。すなわち、第1熱交換部21
から過熱ガスが流入するときは気液分離器23内の貯留
液冷媒の一部を蒸発させ、また、逆に、第1熱交換部2
1から気液2相の湿りガスが流入するときは気液分離器
23内で2相冷媒の気液を分離して液冷媒を溜める。
冷媒の気液界面を形成するので、気液分離器23内の冷
媒はモリエル線図の飽和ガス線L1上に位置し、過熱
度SH=0℃となる。そして、気液分離器23内で気液
分離された飽和ガス冷媒が凝縮器20の第2熱交換部
22に流入し、再び、冷却空気(外気)と熱交換して放
熱して凝縮する。
却度SCは次のようにサイクル運転条件の変動に応じて
成り行きで決定される。すなわち、冷房用減圧装置24
を固定絞りで構成してあるので、固定絞りの種類により
決まる流量特性と、サイクル高圧圧力とサイクル冷媒流
量とにより成り行きで過冷却度SCが決定される。
24の固定絞りで減圧されて低圧の気液2相冷媒とな
り、この低圧冷媒は次に蒸発器32で空調ユニット3
0内の送風空気から吸熱して蒸発して過熱度SHを持っ
た過熱ガス冷媒となり、この過熱ガス冷媒が圧縮機
1に吸入され、再度圧縮される。
置では、凝縮器20の中間の気液分離器23内の冷媒
は上記のように飽和ガス線L1上の飽和状態に維持され
ているから、圧縮機1の吐出ガス冷媒は凝縮器20の
第1熱交換部21での熱交換量(放熱量)H1により決
まる過熱状態となる。つまり、熱交換量H1の増減によ
り吐出ガス冷媒の状態が決まる。
に断熱圧縮による等エントロピ変化であるから、吐出ガ
ス冷媒の状態が決まると、等エントロピ線L3により
圧縮機10の吸入側冷媒の状態、すなわち、吸入側冷
媒の過熱度SHが決まる。従って、吸入側冷媒の過
熱度SHがサイクル運転条件の変動により成り行きで変
動するとしても、予め、第1熱交換部21の熱交換量H
1を適切に設定しておくことにより、吸入側冷媒の過
熱度SHを例えば、0〜20℃程度の範囲に制御するこ
とが可能となる。
ように第1熱交換部2aの熱交換量H1により圧縮機吐
出ガス冷媒の状態が決まり、それにより、吸入側冷媒
の過熱度SHが制御される方式にしているから、圧縮
機10の吸入側にアキュームレータ35が設置されてい
ても、このアキュームレータ35を適度の過熱度SHを
持つ過熱ガス冷媒が通過することになる。
タ35は過熱ガス冷媒の単なる通路を構成するだけであ
り、冷媒の気液分離作用を果たすことがない。
子制御装置により冷房用電磁弁15が閉状態とされ、暖
房用電磁弁16が開状態とされ、ホットガスバイパス通
路18が開通する。従って、圧縮機10の高温吐出ガス
冷媒(過熱ガス冷媒)が開状態の暖房用電磁弁16を通
過した後、暖房用減圧装置(固定絞り)17で減圧され
る。
イパス通路18、低圧配管26を経て、車室内の空調ユ
ニット30の蒸発器32に導入され、ここで送風空気に
放熱して、送風空気を加熱する。そして、蒸発器32で
放熱したガス冷媒はアキュームレータ35内に流入し、
このアキュームレータ35内にてガス冷媒と液冷媒がそ
の密度差により分離され、ガス冷媒が圧縮機10に吸入
され、再度圧縮される。また、同時に、アキュームレー
タ35内の下側に溜まった液冷媒(潤滑オイルを含む)
が若干量オイル戻し通路35aから圧縮機10に吸入さ
れる。
はホットガスバイパス通路18からガス冷媒が凝縮器2
0側へ逆流して、凝縮器20内に冷媒が滞留すること
(寝込み現象)を抑制する。
動であるが、次に、本第1実施形態による冷房能力と暖
房能力の両立効果、アキュームレータ35の小型化効
果、および車両搭載性の改善効果について説明する。
事量により決まるから、暖房能力向上のためにはアキュ
ームレータ35のオイル戻し用絞り通路35aの絞り径
(絞り開度)を例えばφ2.5程度に大きくし、これに
より、圧縮機10への吸入液冷媒量を増大して、圧縮仕
事量を増大させる方が好ましい。
戻し用絞り通路35aの絞り径を大きくすると、冷房モ
ード時にも圧縮機10への吸入液冷媒量が増大してしま
う。この吸入液冷媒量の増大は、蒸発器32に流入する
冷媒量が増大して冷媒蒸発圧力(低圧圧力)が上昇し、
冷媒蒸発温度が上昇する。その結果、蒸発器吹出空気温
度が上昇して、冷房能力を低下させる。また、吸入液冷
媒量の増大により、サイクル内のオイル循環流量が過度
に増大して、蒸発器32での熱交換が阻害され、冷房能
力を低下させる。
は、オイル戻し用絞り通路35aの絞り径を例えば、φ
1.2程度に小さくすることが好ましい。故に、オイル
戻し用絞り通路35aの絞り径(絞り開度)は、暖房能
力と冷房能力に対して相反的な関係にある。
20が第1、第2熱交換部21、22の間に気液分離器
23を設けた構成となっているため、冷房モード時には
前述したように圧縮機吸入冷媒が必ず過熱度を持つよう
になり、アキュームレータ35は過熱ガス冷媒が通過す
るだけの単なる通路となる。そのため、オイル戻し用絞
り通路35aの絞り径(絞り開度)を暖房能力向上のた
めに大きめの値に設計しても、それによる冷房モード時
の不具合が発生しない。
ームレータ35のオイル戻し用絞り通路35aの絞り径
(絞り断面積)の拡大により、暖房能力の向上を図って
も冷房能力が低下しない。よって、暖房能力と冷房能力
との両立を図ることができる。
環量の変動は、凝縮器20に設けた高圧側気液分離器2
3のタンク容積により吸収することができる。従って、
アキュームレータ35は冷房モード時の冷媒循環量変動
を吸収するためのタンク容積を設定する必要がなく、暖
房モード時の必要冷媒量のみを考慮してタンク容積を設
定すればよい。しかも、暖房モード時に余剰冷媒は高圧
側気液分離器23とアキュームレータ35に分散して蓄
積できる。
容積は通常のアキュムレータサイクルにおけるタンク容
積に比較して大幅に減少(例えば、1/3以下)させる
ことができる。そのため、アキュームレータ35は図1
に示すように蒸発器32の出口側低圧配管34の途中に
接続して、配管34により支持するだけでよく、アキュ
ームレータ35を専用のブラケットを介して車体側に支
持固定する必要がない。そのため、アキュームレータ3
5の車両への搭載性を向上できる。
ラリチューブのような、感温部を持たない固定絞りにて
構成しているため、温度式膨張弁を用いる場合に比し
て、車両エンジン12からの高熱とかエンジンルーム2
9内の熱風を受けて冷媒流量の調整作用が乱されること
がない。そのため、冷房用減圧装置24を凝縮器20近
傍のエンジンルーム29内に配置できる。
て、冷房用減圧装置24の出口側とホットガスバイパス
通路18の出口側とを1本の低圧側配管26に合流させ
ることができる。そのため、ホットガスバイパス通路1
8は図1に示すように、凝縮器20近傍に配置された弁
装置14内に内蔵される、極めて短い通路で構成でき
る。従って、ダッシュボード27を貫通して車室内28
内の蒸発器32に結合される冷媒配管は、低圧側の2本
の配管26、34だけでよく、これは通常の空調用冷凍
サイクルの配管取り回しと同じであるから、ホットガス
暖房機能を発揮する冷凍サイクル装置を車両に容易に搭
載できる。
素15〜19を一体化しているから、既存の冷房用の冷
凍サイクルの冷媒配管レイアウトをほとんど変更するこ
となく、上記要素を一体化した弁装置14を追加するだ
けで、ホットガス暖房機能を持つ冷凍サイクル装置を車
両に搭載できるので、車両搭載性を一層改善できる。
20の一方のヘッダータンク20dに高圧側気液分離器
23を一体に設ける構成としているが、第2実施形態で
は図4に示すように高圧側気液分離器23を凝縮器20
と別体に構成している。
分離器23を独立のタンク部材により構成し、この高圧
側気液分離器23とヘッダータンク20dとの間を3本
の配管40〜42により結合する。第1配管40はヘッ
ダータンク20dの仕切り板20fより上部の空間から
冷媒を高圧側気液分離器23内に流入させるもので、第
1実施形態の第1連通部23aを構成する。
3内の上部からガス冷媒をヘッダータンク20dの仕切
り板290fより下部の空間に導入するもので、第1実
施形態の第2連通部23bを構成する。また、第3配管
41は高圧側気液分離器23内の底部からオイルを含ん
だ液冷媒をヘッダータンク20dの仕切り板290fよ
り下部の空間に導入するもので、第1実施形態のオイル
戻し用の第3連通部23cを構成する。
3を介してヘッダータンク20dに支持固定されるよう
になっている。なお、第2実施形態において、高圧側気
液分離器23をブラケット部材43を介して凝縮器20
周辺の車体側に固定するようにしてもよい。
ュームレータ35をエンジンルーム29内にて出口側低
圧配管34の途中に配置しているが、第3実施形態では
図5に示すようにアキュームレータ35を車室内28に
て出口側低圧配管34の途中に配置している。
ドル車における空調装置の車両搭載例を示しており、空
調ユニット30は車室内28の前方部の計器盤(図示せ
ず)下方部において車両左右方向の略中央部に配置され
ている。これに対し、空調用電動送風機31は車室内2
8前方部の計器盤下方部において、空調ユニット30の
右側(助手席側)に配置されている。
8において空調ユニット30の外部、すなわち、空調ユ
ニット30の左側(運転席側)前方のダッシュボード2
7近傍位置に配置して、出口側低圧配管34の途中に接
続している。
うに大幅に小型化できるので、第3実施形態のごとく車
室内28の小さなスペースでも配置でき、アキュームレ
ータ35の車両搭載上の自由度を向上できる。
器20に、冷媒流れ方向の順に第1熱交換部21と第2
熱交換部22とを設けるとともに、第1熱交換部21と
第2熱交換部22との間に、冷媒の気液を分離する高圧
側気液分離器23を設けている。このため、冷房モード
時に高圧側気液分離器23には凝縮器20への循環冷媒
の全量がアキュームレータ35に流入するとともに、第
1熱交換部21での熱交換量H1により吐出ガス冷媒
及び吸入冷媒の過熱度を調整するようにしている。
に、凝縮器20への外気冷却風の分布があるので、夏期
高温時のように冷房熱負荷が大きい条件下で、特に、第
1実施形態の冷凍サイクルにおいて第1熱交換部21の
冷却効果が偏って増大する場合には、第1熱交換部21
での冷媒凝縮量が増大して高圧側気液分離器23内に液
冷媒が溜まりやすい。この結果、サイクル内の循環冷媒
流量が減少して、サイクル内の循環冷媒流量が不足する
場合がある。
発器32出口冷媒の過熱度が過多となり、冷房能力不足
を引き起こす。
冷媒が多量に溜まってサイクル内の冷媒不足が発生する
事態では、蒸発器32出口冷媒の過熱度が過多になると
ともに、圧縮機10吐出冷媒の過熱度も過多になる。
とは異なる作動原理により吸入冷媒の過熱度を調整す
るものである。すなわち、第4実施形態では、圧縮機1
0吐出冷媒の過熱度を高圧側気液分離器23に直接フィ
ードバックして、高圧側気液分離器23内に溜まる液冷
媒量を調整することにより、圧縮機10吐出冷媒の過熱
度を制御できるようにするものである。
であり、高圧側気液分離器23に対する冷媒流路構成を
第1実施形態に対して次のように変更している。凝縮器
20の冷媒流路(サイクル主流路)の途中から一部の冷
媒を分岐(バイパス)して、高圧側気液分離器23内の
上部に流入させる第1連通部(分岐流路)23aを設け
ている。この第1連通部23aの取り出し位置20h
は、冷凍サイクルの定常運転時に、凝縮器20の冷媒流
路途中における所定乾き度域の気液2相冷媒が流入する
位置に設定してある。また、第1連通部23aに分岐さ
れる冷媒流量は、全流量に対して例えば、10%程度の
少量である。
は、高圧側気液分離器23内の上部のガス冷媒を取り出
して凝縮器20の下流側冷媒流路(後述)に戻すための
ものである。また、オイル(液冷媒)戻し用流路をなす
第3連通路23cは、高圧側気液分離器23内の下部の
オイル(液冷媒)を外部へ取り出して凝縮器20の下流
側冷媒流路に戻すためのものである。
は1本の流路に合流して、第1連通部23aの取り出し
位置20hより所定量下流の所定位置20iにて凝縮器
20の冷媒流路に接続される。なお、第2、第3連通部
23b、23cは合流せずに、それぞれ個別に凝縮器2
0の冷媒流路に接続してもよい。
出口側の接続位置20iと凝縮器20の出口ジョイント
20gとの間には所定長さの冷媒流路が設けてあるの
で、第2、第3連通部23b、23cから凝縮器20の
冷媒流路へ流入した冷媒およびオイルは再度、冷却され
る。
図6の例では、入口ジョイント20aと第1連通部23
aの取り出し位置20hとの間の熱交換部20jと、位
置20hと位置20iとの間の熱交換部20kと、位置
20iと出口ジョイント20gとの間の熱交換部20m
とに区分される。もちろん、位置20hと位置20iと
の間に所定の圧損を確保できる構成、例えば、絞り通路
を設定すれば、位置20hと位置20iとの間に熱交換
部20kを配置しない構成にすることができる。
10からの吐出冷媒(過熱ガス冷媒)の一部を分岐(バ
イパス)して、直接、高圧側気液分離器23内の上部に
導入する吐出冷媒バイパス通路(吐出ガス冷媒導入流
路)44を設けている。この吐出冷媒バイパス通路44
に分岐される冷媒流量も、前記第1連通部23aへの分
岐流量と同様に、全流量に対して例えば、10%程度の
少量である。
モードの作動を説明する。冷凍サイクルの始動直後の過
渡状態が終了して定常状態に移行すると、第1連通部2
3aからの所定乾き度域の気液2相冷媒の流入量と、吐
出冷媒バイパス通路44からの吐出冷媒流入量との比、
およびガス戻し流路36からのガス冷媒流出量と、連通
路12からの液冷媒(オイル)流出量との比がそれぞれ
適当な値に設定され、高圧側気液分離器23内に安定し
た液面が形成される。
偏って冷却される等の現象が生じると、この熱交換部2
0jでの冷媒凝縮量が増加して、高圧側気液分離器23
内に溜まる液冷媒の量が増加していく。すると、夏場の
ような冷房高負荷時にはサイクル内の循環冷媒量が不足
するようになり、蒸発器出口冷媒の過熱度が大きくな
る。この結果、圧縮機10吐出冷媒の過熱度が大きくな
り、バイパス通路44から高圧側気液分離器23内に過
熱度が大きいガス冷媒が流入する。
より、高圧側気液分離器23内の液冷媒の蒸発が促進さ
れ、液冷媒量を減少させ、高圧側気液分離器23からガ
ス戻し流路36を経て凝縮器20へ戻される冷媒量を増
加させるので、サイクル内の循環冷媒量を増加させるこ
とができる。これにより、蒸発器出口冷媒の過熱度を減
少させることができ、高圧側気液分離器23内の液冷媒
の液面レベルも定常時の安定レベルに維持させることが
できる。
冷媒の過熱度が0付近であったり、圧縮機10に液冷媒
戻りが生じるような条件下では、圧縮機10吐出冷媒の
過熱度も小さくなるので、高圧側気液分離器23内に導
入されるバイパス吐出冷媒による液冷媒の蒸発作用が低
下する。そのため、高圧側気液分離器23では、逆に、
第1連通部23aからの気液2相冷媒の気液分離による
液冷媒の貯留量が増加していく。
媒量の増加により、再び、サイクル内循環冷媒量が不足
する事態が発生すれば、圧縮機10吐出冷媒の過熱度増
加が高圧側気液分離器23内にフィードバックされ、高
圧側気液分離器23内の液冷媒の液面レベルを定常時の
安定レベルに維持できる。
イパス吐出冷媒を高圧側気液分離器23内に直接導入す
ることにより、圧縮機10吐出冷媒の過熱度変化を高圧
側気液分離器23内の液冷媒量の調整に応答良くフィー
ドバックすることができる。そして、この液冷媒量の調
整作用を通じてサイクル内の循環冷媒量を調整し、圧縮
機10吐出冷媒の過熱度を制御していることになる。圧
縮機10での圧縮過程は基本的に等エントロピ変化であ
るから、圧縮機10吐出冷媒の過熱度を制御できれば、
蒸発器出口冷媒の過熱度を制御できることになる。
内の液冷媒量の調整により蒸発器出口冷媒の過熱度増加
を抑制できるので、サイクル内の循環冷媒量の不足をよ
り確実に防止して、これに起因する冷房能力の不足や圧
縮機10へのオイル戻り不足を防止できる。
よると、冬期暖房モード時における冷媒回収運転を第1
実施形態に比して短時間に効率よく行うことができる利
点がある。そこで、次に、冷媒回収運転について説明す
る。
ので、冷凍サイクルのうち、凝縮器20、高圧側気液分
離器23等の内部に冷媒が液化して溜まる(寝込む)と
いう現象が発生する。このため、冬期の寒冷時にホット
ガスヒータによる暖房運転を実行する時に冷媒不足が生
じるので、ホットガスヒータによる暖房運転の起動時、
あるいは、ホットガスヒータによる暖房運転を長時間継
続するときには所定時間間隔(例えば、30分間隔)
で、冷凍サイクルを冷房モードの状態に切り替える。
器23側の流路に冷媒を循環して、凝縮器20、高圧側
気液分離器23側の寝込み冷媒を蒸発器32、アキュム
レータ35、圧縮機10側(ホットガスバイパスサイク
ル側)に回収する。この冷房モードへの切替時間、すな
わち、冷媒回収運転時間は例えば、20秒程度である。
態の冷凍サイクルで実行すると、高圧側気液分離器23
には凝縮器20への循環冷媒の全量が流入するようにな
っている。その際、冬期寒冷時には外気雰囲気が低温で
あるので、高圧側気液分離器23内に流入するガス冷媒
は高圧側気液分離器23内で冷却され、液化して液冷媒
として溜まっていく。
の絞り通路を構成する液戻し用の第3連通部23cが備
えられているが、この第3連通部23cはガス戻し用の
第2連通部23bに比較して圧損がはるかに大きいとと
もに、冷媒回収運転時には圧縮機10の吐出圧も低いの
で、第3連通部23cから液冷媒がサイクル内に還流す
ることもほとんど生じない。
で冷媒回収運転を実行すると、高圧側気液分離器23内
が液冷媒で充満してからでないと、冷媒をホットガスバ
イパスサイクル側に効率よく回収できないことになり、
冷媒回収運転の時間が長くなるという不利な点がある。
ルでは、冷房モード時(冷媒回収運転時)にサイクル循
環冷媒の主流から一部の冷媒を分岐して高圧側気液分離
器23に導入する構成であるから、冬期の冷媒回収運転
時に、その起動直後から少なくともサイクル循環冷媒の
主流、すなわち、圧縮機10→凝縮器20の熱交換部2
0j→熱交換部20k→熱交換部20m→減圧装置24
へと流れる冷媒流れは、高圧側気液分離器23内で液化
して溜まることなく、直ちに、ホットガスバイパスサイ
クル側に回収できる。
満たし、充満しているときでも、ホットガスヒータ運転
時の必要冷媒量は、高圧側気液分離器23以外の部分に
ある冷媒量で確保されるようになっている。つまり、サ
イクル内封入冷媒量から高圧側気液分離器23のタンク
容量を差し引いても、ホットガスヒータ運転時の必要冷
媒量が高圧側気液分離器23以外の部分に存在する。そ
のため、第4実施形態の冷凍サイクルによると、高圧側
気液分離器23内の貯留液冷媒量の如何にかかわらず、
冷媒回収運転を短時間で効率よく行うことができる。こ
のことは、冷媒回収運転によるホットガスヒータ運転の
停止状態を短時間に抑えて、ホットガスヒータの暖房機
能向上に貢献できる。
途中に高圧側気液分離器23を設定しているが、凝縮器
20の冷媒流路出口側に高圧側気液分離器23を設定し
てもよい。このようにしても、バイパス吐出冷媒の導入
により高圧側気液分離器23内の液冷媒量の調整作用を
同様に発揮することができ、図6の例と同様の作用効果
を発揮できる。
の車両搭載状態の説明図であり、第1実施形態の車両搭
載状態を示す図1と同一もしくは均等部分には同一符号
を付し、説明を省略する。図7と図1との相違点は、高
圧側気液分離器23を一体化した凝縮器20の冷媒流路
構成にある。そこで、図8により凝縮器20の冷媒流路
の具体例を説明すると、第4実施形態による凝縮器20
の基本構造は、図1に示すものと同様であり、左右の両
ヘッダタンク20c、20dの間に、水平方向に延びる
多数本の偏平チューブ20nとこれに接合されるコルゲ
ートフィン20pとから構成される熱交換部20j、2
0mを配置するものである。
ント20aと出口ジョイント20gを両方とも一方のヘ
ッダタンク20cに配置し、そして、高圧側気液分離器
23を他方のヘッダタンク20dに配置しているが、図
8の凝縮器構造では、一方のヘッダタンク20cに出口
ジョイント20gのみを配置し、他方のヘッダタンク2
0dに高圧側気液分離器23と入口ジョイント20aの
両方を配置している。
イント20a側のヘッダタンク20d内の中間高さに仕
切り板20qを設けるとともに、このヘッダタンク20
d内の下側に絞り20rを有する板部材20sを設けて
いる。これに対し、出口ジョイント20g側のヘッダタ
ンク20c内部には板部材20sと同一高さの位置に仕
切り板20tを配置している。
qの上側空間に、圧縮機10の吐出冷媒が入口ジョイン
ト20aから流入するとともに、この仕切り板20qの
上側空間は、吐出冷媒バイパス通路44により気液分離
器23内の上部に直接連通している。
sと仕切り板20tより上方側は図6の熱交換部20j
を構成し、また、下方側は図6の熱交換部20mを構成
している。なお、図8の例では、図6の中間部の熱交換
部20kを廃止した構成になっている。
qの上側空間に流入した圧縮機吐出冷媒の一部は、吐出
冷媒バイパス通路44により気液分離器23内の上部に
直接流入する。圧縮機吐出冷媒の大部分は第1熱交換部
20jを矢印AのようにUターン状に通過して冷却され
凝縮する。第1熱交換部20jを通過した冷媒は通常、
所定乾き度域の気液2相冷媒であり、この冷媒は、ヘッ
ダタンク20dにおいて、上側の仕切り板20qと下側
の絞り20r付きの板部材20sとの中間の空間に流入
し、この中間の空間から冷媒の主流は絞り20rを通過
してヘッダタンク20d内の最下部の空間に流入する。
これと同時に、上記中間空間の冷媒の一部は第1連通部
(分岐流路)23aから気液分離器23内に流入する。
む液冷媒がオイル(液冷媒)戻し用の第3連通部23c
によりヘッダタンク20d内の最下部の空間に流入する
ようになっている。ここで、ヘッダタンク20d内の中
間の空間と最下部の空間との間に、絞り20rによる圧
損によって所望の圧力差を設定できる。従って、上記中
間空間の冷媒の一部を第1連通部23aから気液分離器
23内に確実に流入させることができ、また、気液分離
器23内のオイル(液冷媒)を第3連通部23cを通し
てヘッダタンク20d内の最下部の空間に確実に流入さ
せることができる。
4、入口流路をなす第1連通部23aおよびオイル(液
冷媒)戻し用の第3連通部23cは、いずれも、ヘッダ
タンク20dと気液分離器23の壁面を貫通する連通穴
により簡単に形成できる。従って、吐出冷媒バイパス通
路44等を形成するための配管を特別に設置する必要が
ない。
取り出すガス冷媒取り出し用の第2連通部23bを管体
により構成している。このガス冷媒取り出し用の第2連
通部23bからガス冷媒をヘッダタンク20d内の最下
部の空間に流入するようになっている。この第2連通部
23bを構成する管体は、凝縮器20の一体ろう付け時
に同時に気液分離器23とヘッダタンク20dに接合で
きる。ヘッダタンク20dの最下部の空間に流入した冷
媒はその後、第2熱交換部20mを通過して再度冷却さ
れ、ヘッダタンク20cの最下部の空間に流入する。更
に、冷媒は出口ジョイント20gから外部へ流出し、冷
房用減圧装置24へ向かう。なお、23dは水分吸収用
の乾燥剤である。
替用の弁手段として、2つの電磁弁15、16を用いる
場合について説明したが、この2つの電磁弁15、16
を1つの電磁コイルで駆動される三方弁タイプの電磁切
替弁に置換してもよいことはもちろんである。
方の冷房用の弁15は電磁弁とし、他方の暖房用の弁1
6は、冷房用の電磁弁15の閉弁時に発生する圧縮機1
0吐出側と凝縮器20側との間の差圧により開弁する差
圧弁としてもよい。
24を構成する固定絞りとしてキャピラリチューブを用
いているが、冷房用減圧装置24を、ノズル、オリフィ
ス等の固定絞りにより構成してもよい。この場合はノズ
ル、オリフィス等の固定絞りの通路長さをキャピラリチ
ューブより大幅に短縮できるので、冷房用減圧装置24
を弁装置14に一体化することができる。
ごとく車室内28に配置する場合に、アキュームレータ
35を空調ユニット30のケース内部に、あるいはケー
ス外壁面に一体に配置するようにしてもよい。
1熱交換部21と第2熱交換部22と気液分離器23を
それぞれ別体で構成し、これら三者の間を適宜の配管等
により連結してもよい。同様に、第2実施形態の凝縮器
20において気液分離器23を凝縮器20のヘッダタン
ク部と別体で構成し、気液分離器23と凝縮器20との
間を適宜の配管等により連結してもよい、、 冷房用減圧装置24は固定絞りに限定されるものでは
なく、可変絞りに置換することもできる。すなわち、冷
房用減圧装置24の上流側冷媒(高圧側冷媒)の状態
(温度、圧力等)に応じて作動する可変絞り(定差圧弁
等)であるならば、冷房用減圧装置24を固定絞りの場
合と同様に凝縮器20近傍に配置できるので、ホットガ
スバイパス通路18を第1実施形態と同様に極めて短い
通路で構成できる。
4の下流側に逆止弁19を配置しているが、冷房用減圧
装置24の上流側と凝縮器20の出口ジョイント20g
との間に逆止弁19を配置してもよい。
ータ35の底面部からオイル戻し用絞り通路35aをタ
ンク外部へ取り出す例を図2、図6に図示したが、周知
のごとく、アキュームレータ35のタンク内部において
圧縮機10へのガス戻し配管にオイル戻し用絞り通路3
5aを一体に形成してもよい。
略斜視図である。
る。
するモリエル線図である。
載状態の説明図である。
る。
る。
ある。
手段)、16…暖房用電磁弁(弁手段)、17…暖房用
減圧装置、18…ホットガスバイパス通路、19…逆止
弁、20…凝縮器、21…第1熱交換部、22…第2熱
交換部、23…高圧側気液分離器、24…冷房用減圧装
置、26、34…低圧配管、32…蒸発器、35…アキ
ュームレータ(低圧側気液分離器)。
Claims (18)
- 【請求項1】 蒸発器(32)で低圧冷媒が蒸発して空
気を冷却する冷房モードと、圧縮機(10)吐出側のガ
ス冷媒を前記蒸発器(32)に直接導入して前記蒸発器
(32)で放熱させる暖房モードとを切り替える車両用
冷凍サイクル装置において、 前記蒸発器(32)の出口側と前記圧縮機(10)の吸
入側との間に、冷媒の気液を分離してガス冷媒を前記圧
縮機(10)に吸入させる低圧側気液分離器(35)を
配置するとともに、 前記低圧側気液分離器(35)に、液冷媒の一部を前記
圧縮機(10)に吸入させるオイル戻し用絞り通路(3
5a)を設け、 前記冷房モード時に前記圧縮機(10)吐出側のガス冷
媒を凝縮させる凝縮器(20)に、冷媒流れ方向の順に
第1熱交換部(21)と第2熱交換部(22)とを設け
るとともに、前記第1熱交換部(21)と前記第2熱交
換部(22)との間に、冷媒の気液を分離する高圧側気
液分離器(23)を設けたことを特徴とする車両用冷凍
サイクル装置。 - 【請求項2】 車両エンジン(12)により駆動される
圧縮機(10)と、 前記圧縮機(10)の吐出ガス冷媒を凝縮する凝縮器
(20)と、 前記凝縮器(20)で凝縮した冷媒を減圧する冷房用減
圧装置(24)と、 前記冷房用減圧装置(24)により減圧された冷媒を蒸
発させる蒸発器(32)と、 前記蒸発器(32)の出口側と前記圧縮機(10)の吸
入側との間に配置され、冷媒の気液を分離して、ガス冷
媒を前記圧縮機(10)に吸入させるとともに、液冷媒
の一部を前記圧縮機(10)に吸入させるオイル戻し用
絞り通路(35a)を有する低圧側気液分離器(35)
と、 前記圧縮機(10)の吐出ガス冷媒を前記蒸発器(3
2)の入口側に導入するホットガスバイパス通路(1
8)と、 前記ホットガスバイパス通路(18)に設けられ、前記
圧縮機(10)の吐出ガス冷媒を減圧する暖房用減圧装
置(17)と、 前記圧縮機(10)の吐出ガス冷媒を冷房モード時には
前記凝縮器(20)側へ流入させ、暖房モード時には前
記ホットガスバイパス通路(18)側へ流入させるよ
う、冷媒流れを切り替える弁手段(15、16)とを備
え、 更に、前記凝縮器(20)に、冷媒流れ方向の順に第1
熱交換部(21)と第2熱交換部(22)とを設けると
ともに、前記第1熱交換部(21)と前記第2熱交換部
(22)との間に、冷媒の気液を分離する高圧側気液分
離器(23)を設けたことを特徴とする車両用冷凍サイ
クル装置。 - 【請求項3】 前記第1熱交換部(21)は、前記圧縮
機(10)から吐出された過熱ガス冷媒を放熱させるも
のであり、 前記高圧側気液分離器(23)は、前記第1熱交換部
(21)で放熱した冷媒の気液を分離して液冷媒を溜
め、ガス冷媒を前記第2熱交換部(22)に流入させる
ものであり、 前記第2熱交換部(22)は、前記気液分離器(2c)
から流入するガス冷媒を凝縮させるものであり、 前記第1熱交換部(21)における熱交換量により前記
蒸発器(32)の出口冷媒の過熱度を制御するようにし
たことを特徴とする請求項1または2に記載の車両用冷
凍サイクル装置。 - 【請求項4】 前記第1熱交換部(21)および前記第
2熱交換部(22)を1つの熱交換器として一体に構成
するとともに、前記両第1熱交換部(21、22)に前
記高圧側気液分離器(23)を一体に構成することを特
徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両
用冷凍サイクル装置。 - 【請求項5】 前記高圧側気液分離器(23)を前記凝
縮器(20)と別体で構成して前記凝縮器(20)近傍
に配置することを特徴とする請求項1ないし3のいずれ
か1つに記載の車両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項6】 蒸発器(32)で低圧冷媒が蒸発して空
気を冷却する冷房モードと、圧縮機(10)吐出側のガ
ス冷媒を前記蒸発器(32)に直接導入して前記蒸発器
(32)で放熱させる暖房モードとを切り替える車両用
冷凍サイクル装置において、 前記蒸発器(32)の出口側と前記圧縮機(10)の吸
入側との間に、冷媒の気液を分離してガス冷媒を前記圧
縮機(10)に吸入させる低圧側気液分離器(35)を
配置するとともに、 前記低圧側気液分離器(35)に、液冷媒の一部を前記
圧縮機(10)に吸入させるオイル戻し用絞り通路(3
5a)を設け、 前記冷房モード時に前記圧縮機(10)吐出側のガス冷
媒を凝縮させる凝縮器(20)の冷媒流路から冷媒の一
部を分岐させる分岐流路(23a)を設け、 前記分岐流路(23a)に、冷媒の気液を分離する高圧
側気液分離器(23)を設けるとともに、 前記高圧側気液分離器(23)内に溜まる液冷媒量を前
記圧縮機(10)吐出側のガス冷媒の過熱度に応じて調
整するようにしたことを特徴とする車両用冷凍サイクル
装置。 - 【請求項7】 前記凝縮器(20)に前記高圧側気液分
離器(23)を一体に構成することを特徴とする請求項
6に記載の車両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項8】 前記高圧側気液分離器(23)内に前記
圧縮機(10)吐出側のガス冷媒の一部を直接導入する
吐出ガス冷媒導入流路(44)を備えることを特徴とす
る請求項6または7に記載の車両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項9】 前記高圧側気液分離器(23)内のガス
冷媒を前記凝縮器(20)の冷媒流路に戻すガス冷媒戻
し流路(23b)を備えることを特徴とする請求項6な
いし8のいずれか1つに記載の車両用冷凍サイクル装
置。 - 【請求項10】 前記高圧側気液分離器(23)内の液
冷媒の一部を前記凝縮器(20)の冷媒流路に戻すオイ
ル戻し用流路(23c)を備えることを特徴とする請求
項6ないし9のいずれか1つに記載の車両用冷凍サイク
ル装置。 - 【請求項11】 前記暖房モード時に前記圧縮機(1
0)の吐出ガス冷媒を前記蒸発器(32)の入口側に導
入するホットガスバイパス通路(18)と、 前記ホットガスバイパス通路(18)に設けられ、前記
圧縮機(10)の吐出ガス冷媒を減圧する暖房用減圧装
置(17)と、 前記圧縮機(10)の吐出ガス冷媒を冷房モード時には
前記凝縮器(20)側へ流入させ、暖房モード時には前
記ホットガスバイパス通路(18)側へ流入させるよ
う、冷媒流れを切り替える弁手段(15、16)と、 前記冷房モード時に前記凝縮器(20)で凝縮した冷媒
を減圧して前記蒸発器(32)に導入する冷房用減圧装
置(24)とを備えることを特徴とする請求項6ないし
10のいずれか1つに記載の車両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項12】 前記冷房用減圧装置(24)を前記凝
縮器(20)の近傍に配置し、前記冷房用減圧装置(2
4)および前記ホットガスバイパス通路(18)の出口
側を前記凝縮器(20)の近傍にて1本の低圧配管(2
6)に合流し、前記低圧配管(26)を前記蒸発器(3
2)の入口側に接続したことを特徴とする請求項2また
は11に記載の車両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項13】 前記冷房用減圧装置(24)は固定絞
りであることを特徴とする請求項2、11、12のいず
れか1つに記載の車両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項14】 前記暖房モード時に、前記ホットガス
バイパス通路(18)から前記凝縮器(20)側へ冷媒
が逆流するのを防止する逆止弁(19)を備え、 前記ホットガスバイパス通路(18)、前記暖房用減圧
装置(17)、前記弁手段(15、16)および前記逆
止弁(19)を1つの弁装置(14)として一体に構成
したことを特徴とする請求項2、11、12、13のい
ずれか1つに記載の車両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項15】 前記低圧側気液分離器(35)を前記
蒸発器(32)の出口側と前記圧縮機(10)の吸入側
との間の冷媒配管(34)により支持することを特徴と
する請求項1ないし14のいずれか1つに記載の車両用
冷凍サイクル装置。 - 【請求項16】 前記低圧側気液分離器(35)を車室
内(28)に配置することを特徴とする請求項1ないし
15のいずれか1つに記載の車両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項17】 前記蒸発器(32)を備える空調ユニ
ット(30)を車室内(28)に配置するとともに、前
記低圧側気液分離器(35)を前記空調ユニット(3
0)内に配置することを特徴とする請求項16に記載の
車両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項18】 前記蒸発器(32)を備える空調ユニ
ット(30)を車室内(28)に配置するとともに、前
記低圧側気液分離器(35)を、車室内(28)におい
て前記空調ユニット(30)の外部に配置することを特
徴とする請求項16に記載の車両用冷凍サイクル装置。
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