JP2007093046A - 冷凍回路及び該冷凍回路を用いた車両用空調装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 CO2冷媒を用いているにもかかわらず、成績係数が向上するとともに圧縮機の耐久性が確保された冷凍回路及びこの冷凍回路を用いた車両用空調装置を提供する。
【解決手段】 冷凍回路2は、CO2冷媒が循環する循環流路6を有し、循環流路6には凝縮ユニット16が介挿されている。凝縮ユニット16は、ユニット内部流路22に介挿された放熱器24、第1の膨張器26及び熱交換器28を備える。また、凝縮ユニット16は、ユニット内部流路22の熱交換器28よりも下流域から分岐され、熱交換器28を経由して圧縮機14まで延びるバイパス流路32と、バイパス流路32中、熱交換器28よりも上流に介挿され、CO2冷媒の分流を膨張させ、冷却媒体として熱交換器28に送出する第2の膨張器34とを備える。
【選択図】 図1
【解決手段】 冷凍回路2は、CO2冷媒が循環する循環流路6を有し、循環流路6には凝縮ユニット16が介挿されている。凝縮ユニット16は、ユニット内部流路22に介挿された放熱器24、第1の膨張器26及び熱交換器28を備える。また、凝縮ユニット16は、ユニット内部流路22の熱交換器28よりも下流域から分岐され、熱交換器28を経由して圧縮機14まで延びるバイパス流路32と、バイパス流路32中、熱交換器28よりも上流に介挿され、CO2冷媒の分流を膨張させ、冷却媒体として熱交換器28に送出する第2の膨張器34とを備える。
【選択図】 図1
Description
本発明は、冷凍回路に関し、より詳しくは、CO2冷媒を使用した冷凍回路及びこの冷凍回路を採用した車両用空調装置に関する。
近年、地球環境への配慮から、地球温暖化係数の小さな値を有する冷媒を用いた冷凍回路の開発が進められている。この種の冷媒の一例としては自然系のCO2(炭酸)ガスがある。CO2ガスを冷媒に用いた場合、圧縮機で圧縮された冷媒の熱は放熱器で放出されるが、従来の冷媒が凝縮器で凝縮する場合に比べ、放熱器でのCO2冷媒のエンタルピ変化量は小さい。従って、この場合、蒸発器での冷媒の吸熱量も小さくなり、冷凍回路のCOP(成績係数)も低下してしまう。
そこで、特許文献1が開示する冷凍回路は内部熱交換器を備え、蒸発器で蒸発したCO2冷媒との間で熱交換することにより、放熱器で放熱したCO2冷媒を冷却している。この冷凍回路によれば、内部熱交換器によりCO2冷媒のエンタルピを減少させることで、COPが向上するものと考えられる。
特開2003-194421号公報
しかしながら、特許文献1の冷凍回路では、内部熱交換器を用いたことで、圧縮機に吸入される冷媒の温度が上昇する結果、圧縮機から吐出される冷媒の温度も上昇する。このため、圧縮機への熱的負荷が大きくなり、圧縮機の耐久性が低下するという問題がある。
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、CO2冷媒を用いているにもかかわらず、成績係数が向上するとともに圧縮機の耐久性が確保された冷凍回路及びこの冷凍回路を用いた車両用空調装置を提供することにある。
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、CO2冷媒を用いているにもかかわらず、成績係数が向上するとともに圧縮機の耐久性が確保された冷凍回路及びこの冷凍回路を用いた車両用空調装置を提供することにある。
上記の目的を達成するべく、本発明によれば、CO2冷媒が循環する循環流路に前記冷媒の流れ方向でみて圧縮機、凝縮ユニット、膨張弁及び蒸発器が順次介挿された冷凍回路であって、前記凝縮ユニットは、前記循環流路の一部を構成するユニット内部流路と、前記ユニット内部流路に介挿され、前記圧縮機から吐出された前記CO2冷媒に放熱させる放熱器と、前記ユニット内部流路中、前記放熱器よりも下流に介挿され、前記放熱器により放熱した前記CO2冷媒を膨張させる第1の膨張器と、前記ユニット内部流路中、前記第1の膨張器よりも下流に介挿され、前記第1の膨張器により膨張した前記CO2冷媒を冷却媒体との熱交換により冷却する熱交換器と、前記ユニット内部流路の前記熱交換器よりも下流域から分岐され、前記熱交換器を経由して前記圧縮機まで延びるバイパス流路と、前記バイパス流路中、前記熱交換器よりも上流に介挿され、前記CO2冷媒の分流を膨張させ、前記冷却媒体として前記熱交換器に送出する第2の膨張器とを備えることを特徴とする冷凍回路(請求項1)及び当該冷凍回路を備えた車両用空調装置(請求項5)が提供される。
本発明の冷凍回路では、熱交換器でCO2冷媒が冷却されることから、蒸発器でのCO2冷媒のエンタルピ変化量が増大し、もってCOP(成績係数)が向上する。
また、この冷凍回路では、第2の膨張器を介して熱交換器に冷却媒体としてCO2冷媒の分流のみが供給され、蒸発器で蒸発したCO2冷媒の本流はその温度を維持したまま圧縮機に吸入される。このため、圧縮機に吸入されるCO2冷媒の温度上昇が抑制され、圧縮機の耐久性低下が防止される。
また、この冷凍回路では、第2の膨張器を介して熱交換器に冷却媒体としてCO2冷媒の分流のみが供給され、蒸発器で蒸発したCO2冷媒の本流はその温度を維持したまま圧縮機に吸入される。このため、圧縮機に吸入されるCO2冷媒の温度上昇が抑制され、圧縮機の耐久性低下が防止される。
好適な態様として、前記第2の膨張器での膨張率は前記膨張弁での膨張率よりも小であり、前記圧縮機はスクロールユニットを含むスクロール圧縮機であり、前記スクロールユニットは、外周近傍に設けられ、前記CO2冷媒のうち前記蒸発器で蒸発して得られた気相状態のCO2冷媒を圧力室に導入する第1の吸入部と、前記第1の吸入部よりも径方向内側に設けられ、前記CO2冷媒のうち前記冷却媒体として前記熱交換器で蒸発して得られた気相状態のCO2冷媒を前記圧力室に導入する第2の吸入部とを有する(請求項2)。
この態様では、第2の膨張器での膨張率は膨張弁での膨張率よりも小であることから、熱交換器で冷却媒体として蒸発したCO2冷媒の気相成分の圧力は、蒸発器で蒸発したCO2冷媒の気相成分の圧力よりも高い。
一方、この態様では、スクロールユニットに第1の吸入部よりも径方向内側に位置した第2の吸入部を設け、冷却媒体として蒸発した気相状態のCO2冷媒が第2の吸入部からスクロールユニットの圧力室に導入される。
一方、この態様では、スクロールユニットに第1の吸入部よりも径方向内側に位置した第2の吸入部を設け、冷却媒体として蒸発した気相状態のCO2冷媒が第2の吸入部からスクロールユニットの圧力室に導入される。
従って、この態様では、冷却媒体として蒸発した気相状態のCO2冷媒が第2の吸入部を通じて圧力室に導入され、第1の吸入部を通じて圧力室に先に導入された気相状態のCO2冷媒と混合して圧縮される。ここで、冷却媒体として蒸発した気相状態のCO2冷媒は、減圧されることなく圧力室に導入されるので、圧縮機の消費動力が削減され、この結果として、COPがより一層向上する。
好適な態様として、前記放熱器、第1の膨張器及び熱交換器が一体に形成される(請求項3)。この態様によれば、放熱器、第1の膨張器及び熱交換器が一体に形成されることで、冷凍回路の構成が簡単になり、組立てが容易になる。
好適な態様として、冷凍回路は、前記ユニット内部流路中、前記熱交換器よりも下流に介挿され、前記熱交換器により冷却された前記CO2冷媒を気相成分と液相成分とに分離し、前記液相成分の一部分を前記膨張弁に向けて送出するとともに、前記液相成分の他の部分を前記分流として前記バイパス流路に送出する気液分離器を更に備える(請求項4)。
好適な態様として、冷凍回路は、前記ユニット内部流路中、前記熱交換器よりも下流に介挿され、前記熱交換器により冷却された前記CO2冷媒を気相成分と液相成分とに分離し、前記液相成分の一部分を前記膨張弁に向けて送出するとともに、前記液相成分の他の部分を前記分流として前記バイパス流路に送出する気液分離器を更に備える(請求項4)。
この態様によれば、蒸発器に供給されるCO2冷媒の本流に気泡が含まれないため、蒸発器での本流の流量が安定する。この結果として、この冷凍回路では、冷凍回路全体の動作が安定する。
請求項1乃至4の冷凍回路及びこれらの冷凍回路を用いた請求項5の車両用空調装置は、冷媒としてCO2を用いているので、地球環境に優しい。
そして、これらの冷凍回路は良好なCOPを有するので、動力削減を図ることができ、省エネの観点からも地球環境に優しい。
また、これらの冷凍回路は、圧縮機の耐久性が確保されていることから、長期に亘り安定に動作する。
そして、これらの冷凍回路は良好なCOPを有するので、動力削減を図ることができ、省エネの観点からも地球環境に優しい。
また、これらの冷凍回路は、圧縮機の耐久性が確保されていることから、長期に亘り安定に動作する。
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図1は、一実施形態の車両用空調装置を構成する冷凍回路2の概略を示し、この車両用空調装置によれば、車室4内を所望の設定温度にて冷房可能である。
冷凍回路2は、自然系冷媒であるCO2冷媒(以下、単に冷媒と称す)を循環させる循環流路6を有し、この循環流路6はエンジンルーム8から車室4の前方にインストルメントパネル10により区画された機器スペース12に亘って設置されている。エンジンルーム8内を延びる循環流路6の部分には、圧縮機14、凝縮ユニット16、膨張弁18が順次介挿され、機器スペース12内を延びる循環流路6の部分に蒸発器20が介挿されている。
図1は、一実施形態の車両用空調装置を構成する冷凍回路2の概略を示し、この車両用空調装置によれば、車室4内を所望の設定温度にて冷房可能である。
冷凍回路2は、自然系冷媒であるCO2冷媒(以下、単に冷媒と称す)を循環させる循環流路6を有し、この循環流路6はエンジンルーム8から車室4の前方にインストルメントパネル10により区画された機器スペース12に亘って設置されている。エンジンルーム8内を延びる循環流路6の部分には、圧縮機14、凝縮ユニット16、膨張弁18が順次介挿され、機器スペース12内を延びる循環流路6の部分に蒸発器20が介挿されている。
より詳しくは、凝縮ユニット16は、圧縮機14と膨張弁18との間を延びる循環流路6の一部分を構成するユニット内部流路22を有する。ユニット内部流路22には、冷媒の流れ方向でみて、放熱器24、第1の膨張器26、熱交換器28の放熱側部分及び気液分離器30が順次介挿されている。
また、凝縮ユニット16は、熱交換器28の受熱側部分を経由して気液分離器30と圧縮機14との間を接続するバイパス流路32を有し、バイパス流路32には、熱交換器28よりも上流に第2の膨張器34が介挿されている。
また、凝縮ユニット16は、熱交換器28の受熱側部分を経由して気液分離器30と圧縮機14との間を接続するバイパス流路32を有し、バイパス流路32には、熱交換器28よりも上流に第2の膨張器34が介挿されている。
一方、圧縮機14は、図2に示したようにスクロール圧縮機であり、そのハウジング40の外側に電磁クラッチ42が設けられている。電磁クラッチ42のドライブ側ユニットを構成するプーリ44にはエンジン46との間にベルト48が架け回され、電磁クラッチ42のドリブン側ユニットは、ハウジング40から突出した駆動軸50の一端に固定されている。駆動軸50はハウジング40内を延び、ハウジング40内に位置する駆動軸50の他端には、旋回ユニット52を介してスクロールユニット54の可動スクロール56が連結されている。
可動スクロール56は、互いに噛み合うように配置された固定スクロール58に対して旋回運動可能であり、可動及び固定スクロール56,58は1つのスクロールユニット54を構成する。これら可動及び固定スクロール56,58の各々は、基板60と当該基板60に一体に形成された渦巻きラップ62とからなり、これら渦巻きラップ62同士の間に圧力室64が形成される。可動スクロール56の旋回運動に伴い、圧力室64の位置が渦巻きラップ62の渦巻き方向でみて外側から中央に向けて移動するのに連れて、圧力室64の容積は減少する。
また、ハウジング40内には、スクロールユニット54の外周部とハウジング40の周壁との間に第1の吸入室66が区画され、圧力室64は、スクロールユニット54の外周部に位置したときに第1の吸入室66に連通する。更に、ハウジング40内には、ハウジング40の端壁とスクロールユニット54即ち固定スクロール58の基板60との間に吐出室68及び第2の吸入室70が区画されている。
ここで、固定スクロール58の基板60の中央には吐出孔72が形成され、圧力室64は、スクロールユニット54の径方向中央に位置したときに吐出孔72を介して吐出室68と連通する。なお、図示しないけれども、吐出孔72は吐出室68側に設けられたリード弁により開閉される。
また、固定スクロール58の基板60には、スクロールユニット54の外周部よりも径方向内側の中心対称位置に2つの吸入孔74が形成され、圧力室64がスクロールユニット54の外周部から中央に向けて所定距離だけ移動したとき、圧力室64に吸入孔74が開口し、圧力室64と第2の吸入室70とが連通する。この後、圧力室64が更に中央に向けて移動するのに伴い、圧力室64は吸入孔74から離れ、圧力室64と第2の吸入室70との間の連通状態は解除される。
また、固定スクロール58の基板60には、スクロールユニット54の外周部よりも径方向内側の中心対称位置に2つの吸入孔74が形成され、圧力室64がスクロールユニット54の外周部から中央に向けて所定距離だけ移動したとき、圧力室64に吸入孔74が開口し、圧力室64と第2の吸入室70とが連通する。この後、圧力室64が更に中央に向けて移動するのに伴い、圧力室64は吸入孔74から離れ、圧力室64と第2の吸入室70との間の連通状態は解除される。
なお、図示しないけれども、ハウジング40には、吐出ポート、第1の吸入ポート及び第2の吸入ポートが形成され、吐出ポートは、循環流路6の往路に接続されるとともに吐出室68に開口している。第1の吸入ポートは、循環流路6の復路に接続されるとともに第1の吸入室66に開口し、また、第2の吸入ポートはバイパス流路32の下流端に接続されるとともに第2の吸入室70に開口している。
以下、図3に示したモリエール線図を参照し、冷凍回路2の動作について説明する。
圧縮機14はエンジン46からの駆動力によって作動され、高温高圧で超臨界状態の冷媒(a)を循環流路6の往路、つまりユニット内部流路22に吐出する。
冷媒(a)は、放熱器24を通過する際、放熱器24の外側がプロペラファン(図示せず)及び車両前方からの風を受けることで放熱し、温度及びエンタルピiが減少した状態の冷媒(b)になる。
圧縮機14はエンジン46からの駆動力によって作動され、高温高圧で超臨界状態の冷媒(a)を循環流路6の往路、つまりユニット内部流路22に吐出する。
冷媒(a)は、放熱器24を通過する際、放熱器24の外側がプロペラファン(図示せず)及び車両前方からの風を受けることで放熱し、温度及びエンタルピiが減少した状態の冷媒(b)になる。
放熱器24からの冷媒(b)は、第1の膨張器26を通過する際に膨張して圧力P及び温度が低下し、気液混合状態の冷媒(c)になる。この後、冷媒(c)は、熱交換器28の放熱部を通過する際に、受熱部の冷却媒体との熱交換により冷却され、エンタルピiが減少した過冷却された液相状態の冷媒(d)になる。
冷媒(d)からは、気液分離器30で不所望の気相成分が除去され、液相状態の冷媒(d)のみが気液分離器30の底部に設けられた2つの送出ポートから流出する。
冷媒(d)からは、気液分離器30で不所望の気相成分が除去され、液相状態の冷媒(d)のみが気液分離器30の底部に設けられた2つの送出ポートから流出する。
気液分離器30の冷媒(d)の一部分(本流)は、一方の送出ポートからユニット内部流路22を通じて膨張弁18に向けて流出し、膨張弁18を通過する際に膨張して圧力P及び温度が更に低下し、気液混合状態の冷媒(e)になる。この後、冷媒(e)は、蒸発器20内にて冷媒(e)に含まれる液相成分が気化熱を吸収し、エンタルピiが増加して過熱された液相状態の冷媒(f)になる。この際、図示しないブロワファンにより蒸発器20の外側を通って車室4の乗員スペースに向かう風を起こせば、蒸発器20を通過する際に気化熱を奪われた冷風が乗員スペースに送風され、これにより乗員スペースの温度が調整される。
一方、気液分離器30の冷媒(d)の他の部分(分流)は、他方の送出ポートからバイパス流路32を通じて第2の膨張器34に向けて流出し、第2の膨張器34を通過する際に膨張して圧力P及び温度が更に低下し、気液混合状態の冷媒(g)になる。この後、冷媒(g)は、冷却媒体として熱交換器28の受熱部に流入し、放熱部の冷媒(c)との間で熱交換する。この熱交換により、冷媒(g)は、冷媒(g)に含まれる液相成分が気化熱を吸収し、エンタルピiが増加して過熱された液相状態の冷媒(h)になる。
蒸発器20で気化した低温低圧の気相状態の冷媒(f)は、第1の吸入ポートを通じて圧縮機14に吸入され、また、熱交換器28の受熱部で気化した低温低圧の気相状態の冷媒(h)は、第2の吸入ポートを通じて圧縮機14に吸入される。
圧縮機14の第1の吸入室66に流入した冷媒(f)は、スクロールユニット54の外周部近傍の可動スクロール56と固定スクロール58との間の隙間を通じて圧力室64に導入され、冷媒(f)を導入した圧力室64は、渦巻きラップ62に沿って中央に向けて移動する。
圧縮機14の第1の吸入室66に流入した冷媒(f)は、スクロールユニット54の外周部近傍の可動スクロール56と固定スクロール58との間の隙間を通じて圧力室64に導入され、冷媒(f)を導入した圧力室64は、渦巻きラップ62に沿って中央に向けて移動する。
圧縮機14の第2の吸入室70に流入した冷媒(h)は、圧力室64が中央に到達するよりも前に、つまり冷媒(h)の圧縮工程の途中に、吸入孔74を通じて圧力室64に導入される。この導入直前、先に圧力室64に導入された冷媒(f)は、冷媒(h)と略同じ圧力にまで圧縮され、冷媒(f)よりも高温高圧の冷媒(i)になっている。冷媒(h)及び冷媒(i)は、圧力室64内で互いに混合されて冷媒(j)になる。
冷媒(j)は、圧力室64内で更に圧縮され、高温高圧の超臨界状態の冷媒(a)になり、上述した(a)〜(j)のサイクルが繰り返される。つまり、圧縮機14は、循環流路6の復路から気相状態の冷媒(f)を吸い込んで圧縮するとともに、バイパス流路32からも気相状態の冷媒(h)を吸込んで圧縮し、高温高圧の超臨界状態の冷媒(a)にして循環流路6の往路に吐出する。つまり、圧縮機14は冷媒を圧縮しながら循環流路6及びバイパス流路32での冷媒の流動を生成させる。
上述した車両用空調装置は、冷凍回路2の冷媒としてCO2を用いているので、地球環境に優しい。
その上、冷凍回路2は良好な成績係数を有するので、動力削減を図ることができ、省エネの観点からも地球環境に優しい。
より詳しくは、冷凍回路2では、圧縮機14から吐出された冷媒(a)は放熱器24にて放熱し、そのエンタルピiが減少する。この後、冷媒(b)は第1の膨張器26で膨張して気液混合状態の冷媒(c)になり、冷媒(c)が熱交換器28にて冷却されることで、そのエンタルピiが更に減少する。つまり、凝縮ユニット16が放熱器24に加えて熱交換器28を含むことにより、凝縮ユニット16で冷媒が効率的に冷却され、凝縮ユニット16での冷媒のエンタルピiの減少量が増大する。凝縮ユニット16でのエンタルピiの減少量(a〜d)が増大すると、蒸発器20での冷媒の吸熱量(e〜f)が増大し、もって冷凍回路2の成績係数が向上する。
その上、冷凍回路2は良好な成績係数を有するので、動力削減を図ることができ、省エネの観点からも地球環境に優しい。
より詳しくは、冷凍回路2では、圧縮機14から吐出された冷媒(a)は放熱器24にて放熱し、そのエンタルピiが減少する。この後、冷媒(b)は第1の膨張器26で膨張して気液混合状態の冷媒(c)になり、冷媒(c)が熱交換器28にて冷却されることで、そのエンタルピiが更に減少する。つまり、凝縮ユニット16が放熱器24に加えて熱交換器28を含むことにより、凝縮ユニット16で冷媒が効率的に冷却され、凝縮ユニット16での冷媒のエンタルピiの減少量が増大する。凝縮ユニット16でのエンタルピiの減少量(a〜d)が増大すると、蒸発器20での冷媒の吸熱量(e〜f)が増大し、もって冷凍回路2の成績係数が向上する。
また、この冷凍回路2では、気液分離器30から第2の膨張器34を介して熱交換器28の受熱部に冷却媒体としてCO2冷媒の一部分のみが供給され、蒸発器20で蒸発したCO2冷媒はその温度を維持したまま圧縮機14に吸入される。このため、圧縮機14に吸入されるCO2冷媒の温度上昇が抑制され、圧縮機14の耐久性低下が防止される。
更に、この冷凍回路2では、冷却媒体として蒸発した冷媒(h)は吸入孔74を通じて圧力室64に導入され、スクロールユニット54の外周近傍にて圧力室64に先に導入され、ある程度圧縮された冷媒(i)と冷媒(h)とが混合して圧縮される。ここで、冷却媒体として蒸発した冷媒(h)は、減圧されることなく圧力室64に導入されるので、圧縮機14の消費動力が削減され、この結果として、COPがより一層向上する。
更に、この冷凍回路2では、冷却媒体として蒸発した冷媒(h)は吸入孔74を通じて圧力室64に導入され、スクロールユニット54の外周近傍にて圧力室64に先に導入され、ある程度圧縮された冷媒(i)と冷媒(h)とが混合して圧縮される。ここで、冷却媒体として蒸発した冷媒(h)は、減圧されることなく圧力室64に導入されるので、圧縮機14の消費動力が削減され、この結果として、COPがより一層向上する。
本発明は、上述した一実施形態に限定されることはなく、種々変形が可能であり、例えば、凝縮ユニット16は、互いに別体の放熱器24、第1の膨張器26及び熱交換器28を含んでいたけれども、図4に示したように、これらを一体に形成した冷却モジュール80を用いてもよい。
より詳しくは、冷却モジュールは2本のヘッダ管82を有し、これらヘッダ管82は互いに離間して平行に延びている。一方のヘッダ管82の端部には入口ポート84が設けられ、入口ポート84の対角に位置する他方のヘッダ管82の端部には出口ポート86が設けられ、これらのポート84,86に循環流路6が接続される。
より詳しくは、冷却モジュールは2本のヘッダ管82を有し、これらヘッダ管82は互いに離間して平行に延びている。一方のヘッダ管82の端部には入口ポート84が設けられ、入口ポート84の対角に位置する他方のヘッダ管82の端部には出口ポート86が設けられ、これらのポート84,86に循環流路6が接続される。
ヘッダ管82同士の間は、ヘッダ管82の軸線方向に並べられた3枚の扁平チューブ88により連結され、各扁平チューブ88の内部には複数の連通路(図示せず)が形成されている。これら連通路は、互いに離間して扁平チューブ88の長手方向に延び、扁平チューブ88の両端、即ちヘッダ管82の内周面にて開口している。
ヘッダ管82の内部には、それぞれ1つずつ仕切り板90が設けられ、入口ポート84を有するヘッダ管82の仕切り板90は、ヘッダ管82の軸線方向でみて、入口ポート84側の扁平チューブ88と中央の扁平チューブ88との間に位置している。また、出口ポート86を有するヘッダ管82の仕切り板90は、ヘッダ管82の軸線方向でみて、出口ポート86側の扁平チューブ88と中央の扁平チューブ88との間に位置している。
ヘッダ管82の内部には、それぞれ1つずつ仕切り板90が設けられ、入口ポート84を有するヘッダ管82の仕切り板90は、ヘッダ管82の軸線方向でみて、入口ポート84側の扁平チューブ88と中央の扁平チューブ88との間に位置している。また、出口ポート86を有するヘッダ管82の仕切り板90は、ヘッダ管82の軸線方向でみて、出口ポート86側の扁平チューブ88と中央の扁平チューブ88との間に位置している。
従って、放熱器24においては、ヘッダ管82及び扁平チューブ88の連通路が、入口ポート84から出口ポート86まで延びる冷媒の内部流路を構成し、ヘッダ管82内の仕切り板90により、図4中矢印で示したように、冷媒は各扁平チューブ88を一方向に流れる。
また、入口ポート84を有するヘッダ管82内には、ヘッダ管82内を仕切るオリフィス92が設けられている。オリフィス92は、ヘッダ管82の軸線方向でみて、中央の扁平チューブ88と出口ポート86側の扁平チューブ88との間に位置している。従って、冷媒は、中央の扁平チューブ88の一端が接続されたヘッダ管82の部分から、オリフィス92のオリフィス孔94を通過して、出口ポート86側の扁平チューブ88の一端が接続されたヘッダ管82の端部96へと流入する。
また、入口ポート84を有するヘッダ管82内には、ヘッダ管82内を仕切るオリフィス92が設けられている。オリフィス92は、ヘッダ管82の軸線方向でみて、中央の扁平チューブ88と出口ポート86側の扁平チューブ88との間に位置している。従って、冷媒は、中央の扁平チューブ88の一端が接続されたヘッダ管82の部分から、オリフィス92のオリフィス孔94を通過して、出口ポート86側の扁平チューブ88の一端が接続されたヘッダ管82の端部96へと流入する。
更に、冷却モジュール80は、図中1点鎖線で示したようにボックス形状のカバー98を有し、カバー98は、出口ポート86側の扁平チューブ88、当該扁平チューブ88に連結されたヘッダ管82の部分及び出口ポート86の根元部分を液密に囲む。カバー98の両端面には、冷却媒体の供給ポート100及び送出ポート102が形成されている。
この冷却モジュール80では、入口ポート84側及び中央の扁平チューブ88が放熱器24として機能し、オリフィス92が第1の膨張器26として機能する。出口ポート86側の扁平チューブ88は、熱交換器28の放熱部として機能し、出口ポート86側の扁平チューブ88とカバー98との間の空間は熱交換器28の受熱部として機能する。
この冷却モジュール80では、入口ポート84側及び中央の扁平チューブ88が放熱器24として機能し、オリフィス92が第1の膨張器26として機能する。出口ポート86側の扁平チューブ88は、熱交換器28の放熱部として機能し、出口ポート86側の扁平チューブ88とカバー98との間の空間は熱交換器28の受熱部として機能する。
また、図5に示したように、気液分離器30を省略し、熱交換器28から蒸発器30までに亘るユニット内部流路22に分岐点104を設け、この分岐点104にバイパス流路32の上流端を接続してもよい。ただし、熱交換器28から蒸発器30までに亘るユニット内部流路22の流域に気液分離器30を介挿すれば、蒸発器20に供給されるCO2冷媒の本流に気泡が含まれなくなり、蒸発器20でのCO2冷媒の本流の流量が安定する。この結果として、冷凍回路全体の動作が安定になる。
最後に、本発明の冷凍回路が、冷凍冷蔵庫や室内用空調装置等に適用可能なのは勿論である。
2 冷凍回路
6 循環流路
14 圧縮機
16 凝縮ユニット
18 膨張弁
20 蒸発器
22 ユニット内部流路
24 放熱器
26 第1の膨張器
28 熱交換器
30 気液分離器
32 バイパス流路
34 第2の膨張器
6 循環流路
14 圧縮機
16 凝縮ユニット
18 膨張弁
20 蒸発器
22 ユニット内部流路
24 放熱器
26 第1の膨張器
28 熱交換器
30 気液分離器
32 バイパス流路
34 第2の膨張器
Claims (5)
- CO2冷媒が循環する循環流路に前記冷媒の流れ方向でみて圧縮機、凝縮ユニット、膨張弁及び蒸発器が順次介挿された冷凍回路であって、
前記凝縮ユニットは、
前記循環流路の一部を構成するユニット内部流路と、
前記ユニット内部流路に介挿され、前記圧縮機から吐出された前記CO2冷媒に放熱させる放熱器と、
前記ユニット内部流路中、前記放熱器よりも下流に介挿され、前記放熱器により放熱した前記CO2冷媒を膨張させる第1の膨張器と、
前記ユニット内部流路中、前記第1の膨張器よりも下流に介挿され、前記第1の膨張器により膨張した前記CO2冷媒を冷却媒体との熱交換により冷却する熱交換器と、
前記ユニット内部流路の前記熱交換器よりも下流域から分岐され、前記熱交換器を経由して前記圧縮機まで延びるバイパス流路と、
前記バイパス流路中、前記熱交換器よりも上流に介挿され、前記CO2冷媒の分流を膨張させ、前記冷却媒体として前記熱交換器に送出する第2の膨張器と
を備える
ことを特徴とする冷凍回路。 - 前記第2の膨張器での膨張率は前記膨張弁での膨張率よりも小であり、
前記圧縮機はスクロールユニットを含むスクロール圧縮機であり、
前記スクロールユニットは、
外周近傍に設けられ、前記CO2冷媒のうち前記蒸発器で蒸発して得られた気相状態のCO2冷媒を圧力室に導入する第1の吸入部と、
前記第1の吸入部よりも径方向内側に設けられ、前記CO2冷媒のうち前記冷却媒体として前記熱交換器で蒸発して得られた気相状態のCO2冷媒を前記圧力室に導入する第2の吸入部と
を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の冷凍回路。 - 前記放熱器、第1の膨張器及び熱交換器が一体に形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の冷凍回路。
- 前記ユニット内部流路中、前記熱交換器よりも下流に介挿され、前記熱交換器により冷却された前記CO2冷媒を気相成分と液相成分とに分離し、前記液相成分の一部分を前記膨張弁に向けて送出するとともに、前記液相成分の他の部分を前記分流として前記バイパス流路に送出する気液分離器を更に備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の冷凍回路。
- 請求項1乃至4の何れかに記載の冷凍回路を備えたことを特徴とする車両用空調装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2005279963A JP2007093046A (ja) | 2005-09-27 | 2005-09-27 | 冷凍回路及び該冷凍回路を用いた車両用空調装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008140454A1 (en) | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Carrier Corporation | Refrigerant vapor compression system with flash tank economizer |
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JP2001191786A (ja) * | 1999-12-09 | 2001-07-17 | Valeo Climatisation | 特に自動車等のための空調回路 |
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-
2005
- 2005-09-27 JP JP2005279963A patent/JP2007093046A/ja active Pending
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