JP2016211827A - Refrigeration cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a vapor compression refrigeration cycle apparatus.
従来、車両に搭載される蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置では、一般的に、圧縮機の吸入側および吐出側に接続される冷媒輸送用配管として、ゴムおよび樹脂にて形成された冷媒ホースが採用されている。これにより、圧縮機の振動が他の車載機器や車室内へ伝達されてしまうことを抑制している。 Conventionally, in a vapor compression refrigeration cycle apparatus mounted on a vehicle, a refrigerant hose formed of rubber and resin is generally used as a refrigerant transportation pipe connected to the suction side and discharge side of the compressor. Has been. Thereby, it is suppressed that the vibration of a compressor will be transmitted to other vehicle equipment or a vehicle interior.
例えば、特許文献1には、この種の冷媒ホースとして、外周側の層をゴムで形成し、内周側の層を樹脂で形成した多層構造のものが開示されている。この特許文献1の冷媒ホースでは、樹脂層を設けることによって、冷凍サイクル装置内の冷媒がゴム層を透過して外部へ漏れ出てしまうことを抑制している。 For example, Patent Document 1 discloses a refrigerant hose of this type having a multilayer structure in which an outer peripheral layer is formed of rubber and an inner peripheral layer is formed of resin. In the refrigerant hose of Patent Document 1, by providing the resin layer, the refrigerant in the refrigeration cycle apparatus is prevented from leaking outside through the rubber layer.
ところで、昨今の地球温暖化等の環境問題に対応するため、冷凍サイクル装置の冷媒として、地球温暖化係数の小さいものの採用が望まれている。 By the way, in order to cope with recent environmental problems such as global warming, it is desired to employ a refrigerant having a low global warming potential as a refrigerant of the refrigeration cycle apparatus.
しかしながら、地球温暖化係数が比較的小さい冷媒として注目されているハイドロフルオロオレフィン系の冷媒(例えば、HFO−1234yf)は、一般的なPAGオイル(ポリアルキレングリコールオイル)のようにOH基を有する冷凍機油が混入した状態で分解すると、フッ酸を生じてしまう。このようなフッ酸は、冷媒ホースの樹脂層の酸化による劣化を促進させてしまう。 However, a hydrofluoroolefin-based refrigerant (for example, HFO-1234yf) that has been attracting attention as a refrigerant having a relatively low global warming potential is a refrigeration having an OH group, such as a general PAG oil (polyalkylene glycol oil). Decomposition with machine oil mixed in will produce hydrofluoric acid. Such hydrofluoric acid promotes deterioration due to oxidation of the resin layer of the refrigerant hose.
また、HFO−1234yfは、従来、一般的に利用されていたハイドロフルオロカーボン系の冷媒(例えば、HFC−134a)よりも水蒸気分圧が低い。このため、ハイドロフルオロオレフィン系の冷媒を採用すると、外部の水分が、ゴム層および樹脂層を透過して、冷凍サイクル装置内へ侵入しやすい。このような水分は、冷媒ホースの樹脂層の加水分解による劣化を促進させてしまう。 In addition, HFO-1234yf has a lower water vapor partial pressure than a hydrofluorocarbon-based refrigerant (for example, HFC-134a) that has been conventionally used. For this reason, when a hydrofluoroolefin-based refrigerant is employed, external moisture easily penetrates the rubber layer and the resin layer and enters the refrigeration cycle apparatus. Such moisture promotes deterioration due to hydrolysis of the resin layer of the refrigerant hose.
そして、冷媒ホースの樹脂層の劣化が進行してしまうと、冷凍サイクル装置内の冷媒がゴム層を透過して外部へ漏れ出てしまい、冷凍サイクル装置が冷凍能力を発揮できなくなってしまう。 When the deterioration of the resin layer of the refrigerant hose proceeds, the refrigerant in the refrigeration cycle apparatus passes through the rubber layer and leaks to the outside, and the refrigeration cycle apparatus cannot exhibit the refrigeration capacity.
本発明は、上記点に鑑み、ハイドロフルオロオレフィン系の冷媒を採用する冷凍サイクル装置における冷媒ホースからの冷媒漏れを抑制することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to suppress refrigerant leakage from a refrigerant hose in a refrigeration cycle apparatus that employs a hydrofluoroolefin-based refrigerant.
本発明は、ハイドロフルオレフィン系の冷媒を採用した冷凍サイクル装置における冷媒ホースの樹脂層の酸化による劣化および加水分解による劣化が、高温環境下において進行しやすいという本発明者らの知見に基づいてなされたものである。 The present invention is based on the knowledge of the present inventors that deterioration due to oxidation and hydrolysis of the resin layer of the refrigerant hose in a refrigeration cycle apparatus that employs a hydrofluoroolefin refrigerant is likely to proceed in a high temperature environment. It was made.
すなわち、請求項1に記載の発明では、冷凍機油が混入された冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、圧縮機(11)から吐出された高圧冷媒を放熱させる放熱器(12、121)と、放熱器(12、121)から流出した冷媒を減圧させるノズル(32、20a)、並びに、ノズル(32、20a)から噴射される高速度の噴射冷媒の吸引作用によって冷媒を吸引する冷媒吸引口(31b、20e)および噴射冷媒と冷媒吸引口(31b、20e)から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部(13c、20e)が形成されたボデー(30、20b)を有するエジェクタ(13、20)と、昇圧部(13c、20e)から流出した冷媒の気液を分離して、分離された気相冷媒を圧縮機(11)の吸入口側へ流出させる気液分離手段(30f、21)と、気液分離手段(30f、21)にて分離された液相冷媒を蒸発させて、冷媒吸引口(31b、20e)側へ流出させる蒸発器(14)と、圧縮機(11)の吐出口と放熱器(12、121)の冷媒入口との間を接続する高圧冷媒ホース(15)と、を備え、
高圧冷媒ホース(15)は、多層構造に形成されており、高圧冷媒ホース(15)の一部の層はゴムで形成され、別の一部の層は冷媒の透過を抑制する樹脂で形成されており、
冷媒として、ハイドロフルオロオレフィン系の冷媒が採用されており、冷凍機油として、OH基を有するものが採用されている冷凍サイクル装置を特徴としている。
That is, in the invention according to claim 1, the compressor (11) that compresses and discharges the refrigerant mixed with the refrigeration oil, and the radiator (12, 12) that dissipates the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (11). 121), the nozzle (32, 20a) for depressurizing the refrigerant flowing out from the radiator (12, 121), and the suction action of the high-speed jet refrigerant jetted from the nozzle (32, 20a) Body (30, 20b) formed with a pressure increasing part (13c, 20e) for mixing and increasing the pressure of the refrigerant suction port (31b, 20e) and the refrigerant sucked from the refrigerant suction port (31b, 20e). The gas-liquid that separates the gas-liquid refrigerant flowing out from the pressure-increasing section (13c, 20e) and causes the separated gas-phase refrigerant to flow out to the suction port side of the compressor (11). A separation means (30f, 21), an evaporator (14) for evaporating the liquid-phase refrigerant separated by the gas-liquid separation means (30f, 21) and flowing it out to the refrigerant suction port (31b, 20e) side; A high-pressure refrigerant hose (15) connecting the discharge port of the compressor (11) and the refrigerant inlet of the radiator (12, 121),
The high-pressure refrigerant hose (15) is formed in a multilayer structure, and some layers of the high-pressure refrigerant hose (15) are made of rubber, and another part of the layers is made of resin that suppresses the permeation of the refrigerant. And
A hydrofluoroolefin-based refrigerant is employed as the refrigerant, and a refrigeration cycle apparatus employing an OH group as the refrigerating machine oil is a feature.
これによれば、圧縮機(11)に、エジェクタ(13、20)の昇圧部(13c、20e)にて昇圧された冷媒を吸入させるとともに、気液分離手段(30f、21)にて分離された飽和気相冷媒(過熱度を有していない冷媒)を吸入させることができる。従って、蒸発器(14)から流出した過熱度を有する冷媒を圧縮機(11)に吸入させる通常の冷凍サイクル装置よりも、圧縮機(11)吐出冷媒の温度を低下させることができる。 According to this, the compressor (11) sucks in the refrigerant whose pressure has been increased by the pressure increase parts (13c, 20e) of the ejectors (13, 20) and is separated by the gas-liquid separation means (30f, 21). Saturated gas phase refrigerant (refrigerant having no superheat degree) can be sucked. Therefore, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor (11) can be lowered as compared with a normal refrigeration cycle apparatus that causes the compressor (11) to suck the refrigerant having the superheat degree flowing out of the evaporator (14).
このため、通常の冷凍サイクル装置よりも、高圧冷媒ホース(15)を流通する冷媒の温度を低下させることができ、高圧冷媒ホース(15)の酸化による劣化および加水分解による劣化の進行を抑制することができる。その結果、冷媒としてハイドロフルオロオレフィン系の冷媒が採用され、さらに、冷凍機油としてOH基を有するものが採用されている冷凍サイクル装置であっても、高圧冷媒ホース(15)の劣化を抑制して、高圧冷媒ホース(15)からの冷媒漏れを抑制することができる。 For this reason, the temperature of the refrigerant | coolant which distribute | circulates a high pressure refrigerant | coolant hose (15) can be lowered | hung rather than a normal refrigerating cycle apparatus, and the progress of deterioration by oxidation of a high pressure refrigerant | coolant hose (15) and degradation by hydrolysis is suppressed. be able to. As a result, even in a refrigeration cycle apparatus in which a hydrofluoroolefin-based refrigerant is employed as the refrigerant and a refrigerant having an OH group is employed as the refrigerating machine oil, the deterioration of the high-pressure refrigerant hose (15) is suppressed. The refrigerant leakage from the high-pressure refrigerant hose (15) can be suppressed.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
以下、図1〜図3を用いて、本発明の第1実施形態を説明する。本発明に係る蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置は、図1に示すように、冷媒減圧手段としてエジェクタ13を備えるエジェクタ式冷凍サイクル10として構成されている。このエジェクタ式冷凍サイクル10は、車両用空調装置に適用されており、空調対象空間である車室内(室内空間)へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10の冷却対象流体は、送風空気である。
(First embodiment)
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the vapor compression refrigeration cycle apparatus according to the present invention is configured as an
また、このエジェクタ式冷凍サイクル10では、冷媒としてハイドロフルオロオレフィン系の冷媒であるHFO−1234yfを採用しており、圧縮機11の吐出口からエジェクタ13へ至るサイクルの高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。
Further, in the
さらに、冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されており、この冷凍機油としては、液相冷媒に相溶性を有するものが採用されている。より詳細には、本実施形態では、冷凍機油としてOH基を有するPGAオイル(ポリアルキレングリコールオイル)を採用している。
Further, refrigerating machine oil for lubricating the
エジェクタ式冷凍サイクル10において、圧縮機11は、冷媒を吸入して高圧冷媒となるまで昇圧して吐出するものである。圧縮機11は、車両走行用の駆動力を出力する図示しない内燃機関(エンジン)とともにエンジンルーム内に配置されている。そして、圧縮機11は、プーリ、ベルト等を介してエンジンから出力される回転駆動力によって駆動される。
In the ejector-
より具体的には、本実施形態では、圧縮機11として、吐出容量を変化させることによって冷媒吐出能力を調整可能に構成された斜板式の可変容量型圧縮機を採用している。この圧縮機11では、吐出容量を変化させるための図示しない吐出容量制御弁を有している。吐出容量制御弁は、後述する空調制御装置50から出力される制御電流によって、その作動が制御される。
More specifically, in the present embodiment, a swash plate type variable displacement compressor configured such that the refrigerant discharge capacity can be adjusted by changing the discharge capacity is employed as the
圧縮機11の吐出口には、高圧冷媒ホース15を介して、放熱器12の凝縮部12aの冷媒入口側が接続されている。高圧冷媒ホース15は、図2、図3に示すように、ゴム、樹脂等で多層構造に形成されている。
A refrigerant inlet side of the
より具体的には、高圧冷媒ホース15の最外周層には基布15b入りのゴム層15aが配置されている。基布15bとしては、ポリエステルで形成されたもの等を採用することができる。ゴム層15aとしては、EPDM(エチレンプロピレンジエン共重合ゴム)、HNBR(水素化ニトリルゴム)で形成されたもの等を採用することができる。また、ゴム層15aの内周側には、樹脂層15cが配置されている。樹脂層15cとしては、ナイロン6、ナイロン66で形成されたもの等を採用することができる。
More specifically, a
本実施形態では、圧縮機11と放熱器12とを高圧冷媒ホース15を介して接続することによって、圧縮機11の作動時の振動が、放熱器12等の他の車載機器や車室内へ伝達されてしまうことを抑制している。従って、後述するエジェクタ13の31dと圧縮機11の吸入口とを接続する低圧冷媒ホース16についても高圧冷媒ホース15と同等のものを採用している。
In the present embodiment, by connecting the
放熱器12は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒と冷却ファン12dにより送風される車室外空気(外気)を熱交換させることによって、高圧冷媒を放熱させて冷却する放熱用熱交換器である。
The
より具体的には、放熱器12は、圧縮機11から吐出された高圧気相冷媒と冷却ファン12dから送風された外気とを熱交換させ、高圧気相冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部12a、凝縮部12aから流出した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄えるレシーバ部12b、およびレシーバ部12bから流出した液相冷媒と冷却ファン12dから送風される外気とを熱交換させ、液相冷媒を過冷却する過冷却部12cを有して構成される、いわゆるサブクール型の凝縮器である。
More specifically, the
冷却ファン12dは、空調制御装置50から出力される制御電圧によって回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。
The cooling
放熱器12の過冷却部12cの冷媒出口側には、エジェクタ13の冷媒流入口31aが接続されている。エジェクタ13は、放熱器12から流出した過冷却状態の高圧液相冷媒を減圧させて下流側へ流出させる冷媒減圧手段としての機能を果たすとともに、高速度で噴射される冷媒流の吸引作用によって後述する蒸発器14から流出した冷媒を吸引(輸送)して循環させる冷媒循環手段(冷媒輸送手段)としての機能も果たす。
A
さらに、本実施形態のエジェクタ13は、減圧させた冷媒の気液を分離する気液分離手段としての機能も果たす。つまり、本実施形態のエジェクタ13は、気液分離機能付きエジェクタ(エジェクタモジュール)として構成されている。
Furthermore, the
なお、図1における上下の各矢印は、エジェクタ13を車両に搭載した状態における上下の各方向を示している。従って、他のエジェクタ式冷凍サイクル10の構成機器を車両に搭載した状態における上下の各方向は、これに限定されるものではない。また、図1では、エジェクタ13の軸方向断面図を図示している。
In addition, the up and down arrows in FIG. 1 indicate the up and down directions in a state where the
本実施形態のエジェクタ13は、図1に示すように、複数の構成部材を組み合わせることによって構成されたボデー30を備えている。ボデー30は、角柱状あるいは円柱状の金属あるいは樹脂にて形成されている。このボデー30には、複数の冷媒流入出口や複数の内部空間等が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
ボデー30に形成された複数の冷媒流入出口としては、放熱器12から流出した冷媒を内部へ流入させる冷媒流入口31a、蒸発器14から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口31b、ボデー30の内部に形成された気液分離空間30fにて分離された液相冷媒を蒸発器14の冷媒入口側へ流出させる液相冷媒流出口31c、および気液分離空間30fにて分離された気相冷媒を圧縮機11の吸入側へ流出させる気相冷媒流出口31d等が形成されている。
As a plurality of refrigerant inflow / outflow ports formed in the
ボデー30の内部に形成された内部空間としては、冷媒流入口31aから流入した冷媒を旋回させる旋回空間30a、旋回空間30aから流出した冷媒を減圧させる減圧用空間30b、減圧用空間30bから流出した冷媒を流入させる昇圧用空間30e、昇圧用空間30eから流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間30f等が形成されている。
The internal space formed in the
旋回空間30aおよび気液分離空間30fは、略円柱状の回転体形状に形成されている。減圧用空間30bおよび昇圧用空間30eは、旋回空間30a側から気液分離空間30f側へ向かって徐々に拡大する略円錐台状の回転体形状に形成されている。これらの空間の中心軸はいずれも同軸上に配置されている。なお、回転体形状とは、平面図形を同一平面上の1つの直線(中心軸)の周りに回転させた際に形成される立体形状である。
The
また、ボデー30の内部には、圧入等の手段によって、ノズル32が固定されている。ノズル32は、冷媒流れ方向に先細る略円錐形状の金属製(例えば、ステンレス合金)の筒状部材で形成されている。そして、旋回空間30aは、ノズル32の上方側に配置されており、減圧用空間30bはノズル32の内部に配置されている。
A
冷媒流入口31aと旋回空間30aとを接続する冷媒流入通路31eは、旋回空間30aの中心軸方向から見たときに旋回空間30aの内壁面の接線方向に延びている。これにより、冷媒流入通路31eから旋回空間30aへ流入した冷媒は、旋回空間30aの内壁面に沿って流れ、旋回空間30aの中心軸周りに旋回する。
The
ここで、旋回空間30a内で旋回する冷媒には遠心力が作用するので、旋回空間30a内では中心軸側の冷媒圧力が外周側の冷媒圧力よりも低下する。そこで、本実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル10の通常運転時に、旋回空間30a内の中心軸側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生じる)圧力となるまで低下させるように、旋回空間30a等の寸法諸元を設定している。
Here, since centrifugal force acts on the refrigerant swirling in the swirling
このような旋回空間30a内の中心軸側の冷媒圧力の調整は、旋回空間30a内で旋回する冷媒の旋回流速を調整することによって実現することができる。さらに、旋回流速の調整は、例えば、冷媒流入通路の通路断面積と旋回空間30aの軸方向垂直断面積との面積比等の寸法諸元を調整すること等によって行うことができる。なお、旋回流速とは、旋回空間30aの最外周部近傍における冷媒の旋回方向の流速を意味している。
Such adjustment of the refrigerant pressure on the central axis side in the swirling
従って、本実施形態では、ボデー30およびノズル32のうち旋回空間30aを形成する部位、および旋回空間30aが、放熱器12から流出した冷媒に旋回流れを生じさせて、ノズル32の内部に形成される冷媒通路(後述するノズル通路13a)へ流入させる旋回流発生手段を構成している。つまり、本実施形態では、エジェクタ13と旋回流発生手段が一体的に構成されている。
Therefore, in the present embodiment, the part of the
さらに、ボデー30の内部には、冷媒吸引口31bから吸引された冷媒を、減圧用空間30bの冷媒流れ下流側であって昇圧用空間30eの冷媒流れ上流側へ導く吸引用通路13bが形成されている。
Further, a
また、減圧用空間30bおよび昇圧用空間30eの内部には、樹脂製の通路形成部材35が配置されている。通路形成部材35は、減圧用空間30bから離れるに伴って外周側に広がる略円錐形状に形成されており、通路形成部材35の中心軸も減圧用空間30b等の中心軸と同軸上に配置されている。
A resin
そして、ボデー30の減圧用空間30bおよび昇圧用空間30eを形成する部位の内周面と通路形成部材35の円錐状側面との間には、軸方向垂直断面の形状が円環状(円形状から同軸上に配置された小径の円形状を除いたドーナツ形状)の冷媒通路が形成されている。
The shape of the vertical cross section in the axial direction is annular (from the circular shape) between the inner peripheral surface of the part forming the
この冷媒通路のうち、ノズル32の減圧用空間30bを形成する部位と通路形成部材35の円錐状側面の頂部側の部位との間に形成される冷媒通路は、冷媒流れ下流側に向かって通路断面積を小さく絞る形状に形成されている。この形状により、この冷媒通路は、冷媒を等エントロピ的に減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路13aを形成している。
Among the refrigerant passages, the refrigerant passage formed between the portion of the
より具体的には、本実施形態のノズル通路13aは、ノズル通路13aの入口側から最小通路面積部へ向かって通路断面積を徐々に縮小させ、最小通路面積部からノズル通路13aの出口側に向かって通路断面積を徐々に拡大させる形状に形成されている。つまり、本実施形態のノズル通路13aでは、いわゆるラバールノズルと同様に冷媒通路断面積が変化する。
More specifically, the
これにより、本実施形態のノズル通路13aでは、冷媒の流速を超音速(二相音速よりも速い流速)となるように増速させて噴射している。
As a result, in the
ボデー30の昇圧用空間30eを形成する部位と通路形成部材35の円錐状側面の下流側の部位との間に形成される冷媒通路は、冷媒流れ下流側に向かって通路断面積を徐々に拡大させる形状に形成されている。この形状により、この冷媒通路は、ノズル通路13aから噴射された噴射冷媒と吸引用通路13bを介して吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させるディフューザ部(昇圧部)として機能するディフューザ通路13cを形成している。
The refrigerant passage formed between the portion forming the
また、ボデー30の内部には、通路形成部材35を変位させてノズル通路13aの最小通路面積部の通路断面積を変化させる駆動手段(駆動機構)としてのエレメント37が配置されている。より具体的には、エレメント37は、吸引用通路13bを流通する冷媒(すなわち、蒸発器14流出冷媒)の温度および圧力に応じて変位するダイヤフラム37aを有している。
In addition, an
ダイヤフラム37aは、蒸発器14流出冷媒の温度(過熱度)が上昇するに伴って、ノズル通路13aの最小通路面積部の通路断面積を拡大させる方向(鉛直方向下方側)に変位し、蒸発器14流出冷媒の温度(過熱度)が低下するに伴って、ノズル通路13aの最小通路面積部の通路断面積を縮小させる方向(鉛直方向上方側)に変位する。このダイヤフラム37aの変位は、作動棒37bを介して、通路形成部材35へ伝達される。
The
また、通路形成部材35は、弾性部材であるコイルバネ40からの荷重を受けている。コイルバネ40は、通路形成部材35に対して、ノズル通路13aの最小通路面積部の通路断面積を縮小する側に付勢する荷重をかけている。
The
このため、通路形成部材35は、旋回空間30a側の高圧冷媒(ノズル通路13a入口側冷媒)の圧力によって受ける入口側荷重、気液分離空間30f側の低圧冷媒(ディフューザ通路13c出口側冷媒)の圧力によって受ける出口側荷重、作動棒37bを介してエレメント37から受けるエレメント側荷重、およびコイルバネ40から受ける弾性部材側荷重が釣り合うように変位する。
For this reason, the
より具体的には、通路形成部材35は、蒸発器14流出冷媒の温度(過熱度)が上昇するに伴って、ノズル通路13aの最小通路面積部の通路断面積を拡大させるように変位する。一方、蒸発器14流出冷媒の温度(過熱度)が低下するに伴って、ノズル通路13aの最小通路面積部の通路断面積を縮小させるように変位する。
More specifically, the
本実施形態では、このように蒸発器14流出冷媒の過熱度に応じて通路形成部材35を変位させることによって、蒸発器14出口側冷媒の過熱度SHが予め定めた基準過熱度KSHに近づくように、ノズル通路13aの最小通路面積部の通路断面積を調整している。
In the present embodiment, the
次に、気液分離空間30fは、通路形成部材35の下方側に配置されている。この気液分離空間30fは、ディフューザ通路13cから流出した冷媒を中心軸周りに旋回させて、遠心力の作用によって冷媒の気液を分離する遠心分離方式の気液分離手段を構成している。つまり、本実施形態では、ボデー30の内部に気液分離空間30fが形成されていることによって、エジェクタ13と気液分離手段が一体的に構成されている。
Next, the gas-
さらに、この気液分離空間30fの内容積は、サイクルに負荷変動が生じてサイクルを循環する冷媒循環流量が変動しても、実質的に余剰冷媒を溜めることができない程度の容積になっている。また、気液分離空間30fと液相冷媒流出口31cとを接続する液相冷媒通路には、蒸発器14へ流入させる冷媒を減圧させる減圧手段としてのオリフィス31iが配置されている。
Further, the internal volume of the gas-
エジェクタ13の液相冷媒流出口31cには、蒸発器14の冷媒流入口側が接続されている。蒸発器14は、エジェクタ13にて減圧された低圧冷媒と送風ファン14aから車室内へ送風される送風空気とを熱交換させることによって、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。送風ファン14aは、空調制御装置50から出力される制御電圧によって回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。
The liquid
蒸発器14の冷媒流出口には、エジェクタ13の冷媒吸引口31b側が接続されている。また、エジェクタ13の気相冷媒流出口31dには、低圧冷媒ホース16を介して、圧縮機11の吸入側が接続されている。この低圧冷媒ホース16の基本的構成は、高圧冷媒ホース15と同様である。
The
次に、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。空調制御装置50は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。この空調制御装置50は、そのROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行って、上述の各種電気式のアクチュエータ11、12d、14a等の作動を制御する。
Next, an outline of the electric control unit of the present embodiment will be described. The air
また、空調制御装置50には、車室内温度(内気温)Trを検出する内気温センサ、外気温Tamを検出する外気温センサ、車室内の日射量Asを検出する日射センサ、蒸発器14における冷媒蒸発温度(蒸発器温度)Teを検出する蒸発器温度センサ、圧縮機11吐出冷媒の圧力(吐出冷媒圧力)Pdを検出する吐出冷媒圧力センサ等の空調制御用のセンサ群が接続されており、これらのセンサ群の検出値が入力される。
The air-
なお、本実施形態では、蒸発器温度センサとして、蒸発器14の熱交換フィン温度を検出するものを採用しているが、蒸発器温度センサとして、蒸発器14のその他の部位の温度を検出する温度検出手段を採用してもよいし、蒸発器14を流通する冷媒あるいは蒸発器14出口側冷媒の温度を検出する温度検出手段を採用してもよい。
In the present embodiment, an evaporator temperature sensor that detects the heat exchange fin temperature of the
さらに、空調制御装置50の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続されており、この操作パネルに設けられた各種操作スイッチからの操作信号が空調制御装置50へ入力される。操作パネルに設けられた各種操作スイッチとしては、車両用空調装置が車室内空調を行うことを要求する空調作動スイッチ、車室内温度Tsetを設定する車室内温度設定スイッチ等が設けられている。
Further, an operation panel (not shown) disposed near the instrument panel in front of the passenger compartment is connected to the input side of the air
なお、本実施形態の空調制御装置50は、その出力側に接続された各種の制御対象機器の作動を制御する制御手段が一体的に構成されたものであるが、空調制御装置50のうち、各制御対象機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が各制御対象機器の制御手段を構成している。
In addition, the air-
例えば、本実施形態では、圧縮機11の吐出容量制御弁の作動を制御することによって、圧縮機11の冷媒吐出能力を制御する構成が吐出能力制御手段50aを構成している。もちろん、吐出能力制御手段50aを空調制御装置50に対して、別体の制御装置で構成してもよい。
For example, in this embodiment, the structure which controls the refrigerant | coolant discharge capability of the
次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置では、操作パネルの空調作動スイッチが投入(ON)されると、空調制御装置50が予め記憶している空調制御プログラムを実行する。
Next, the operation of this embodiment in the above configuration will be described. In the vehicle air conditioner of the present embodiment, when the air conditioning operation switch on the operation panel is turned on (ON), the air
この空調制御プログラムでは、上述の空調制御用のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。そして、読み込まれた検出信号および操作信号に基づいて、車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度TAOを算出する。 In this air conditioning control program, the detection signal of the above-mentioned sensor group for air conditioning control and the operation signal of the operation panel are read. Then, based on the read detection signal and operation signal, a target blowing temperature TAO that is a target temperature of the air blown into the vehicle interior is calculated.
目標吹出温度TAOは、以下数式F1に基づいて算出される。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×As+C…(F1)
なお、Tsetは温度設定スイッチによって設定された車室内温度、Trは内気温センサによって検出された内気温、Tamは外気温センサによって検出された外気温、Asは日射センサによって検出された日射量である。また、Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
The target blowing temperature TAO is calculated based on the following formula F1.
TAO = Kset × Tset−Kr × Tr−Kam × Tam−Ks × As + C (F1)
Note that Tset is the vehicle interior temperature set by the temperature setting switch, Tr is the internal air temperature detected by the internal air temperature sensor, Tam is the external air temperature detected by the external air temperature sensor, and As is the solar radiation amount detected by the solar radiation sensor. is there. Kset, Kr, Kam, and Ks are control gains, and C is a correction constant.
さらに、空調制御プログラムでは、算出された目標吹出温度TAOおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置50の出力側に接続された各種制御対象機器の作動状態を決定する。換言すると、各種制御対象機器へ出力される制御信号、制御電圧、制御電流、制御パルス等を決定する。
Further, in the air conditioning control program, the operating states of various control target devices connected to the output side of the air
例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機11の吐出容量制御弁に出力される制御電流については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置50の記憶回路に記憶されている制御マップを参照して、蒸発器14における冷媒の目標蒸発温度TEOを決定する。
For example, the refrigerant discharge capacity of the
そして、蒸発器温度センサによって検出された冷媒蒸発温度Teと目標蒸発温度TEOとの偏差(TEO−Te)に基づいて、フィードバック制御手法を用いて冷媒蒸発温度Teが目標蒸発温度TEOに近づくように、圧縮機11の吐出容量制御弁に出力される制御電流が決定される。
Then, based on the deviation (TEO-Te) between the refrigerant evaporation temperature Te detected by the evaporator temperature sensor and the target evaporation temperature TEO, the refrigerant evaporation temperature Te approaches the target evaporation temperature TEO using a feedback control method. The control current output to the discharge capacity control valve of the
より具体的には、本実施形態の空調制御プログラムでは、吐出能力制御手段50aが、蒸発器吹出温度TEOと冷媒蒸発温度Teとの温度差が拡大するに伴って、すなわち、エジェクタ式冷凍サイクル10の熱負荷が高くなるに伴って、サイクルを循環する循環冷媒流量が増加するように、圧縮機11の吐出容量(冷媒吐出能力)を制御する。
More specifically, in the air conditioning control program of the present embodiment, the discharge capacity control means 50a increases as the temperature difference between the evaporator outlet temperature TEO and the refrigerant evaporation temperature Te increases, that is, the
また、送風ファン14aの送風能力、すなわち送風ファン14aへ出力される制御電圧については、目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置50の記憶回路に記憶されている制御マップを参照して決定する。
Moreover, about the ventilation capability of the
より具体的には、この制御マップでは、目標吹出温度TAOが極低温域あるいは極高温域となっている際に、送風ファン14aの送風能力が略最大値となるように制御電圧を決定する。さらに、目標吹出温度TAOが極低温域あるいは極高温域から中間温度域に向かうに伴って、送風ファン14aの送風能力が略最大値から徐々に減少するように制御電圧を決定する。
More specifically, in this control map, the control voltage is determined so that the blowing capacity of the
そして、空調制御装置50は、決定された制御信号等を各種制御対象機器へ出力する。その後、車両用空調装置の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度TAOの算出→各種制御対象機器の作動状態決定→制御信号等の出力といった制御ルーチンが繰り返される。
And the air-
これにより、エジェクタ式冷凍サイクル10では、図1の太実線矢印に示すように冷媒が流れる。そして、図4のモリエル線図に示すように冷媒の状態が変化する。
As a result, in the
より詳細には、圧縮機11から吐出された高温高圧冷媒(図4のa点)は、放熱器12の凝縮部12aへ流入し、冷却ファン12dから送風された外気と熱交換し、放熱して凝縮する。凝縮部12aにて凝縮した冷媒は、レシーバ部12bにて気液分離される。レシーバ部12bにて分離された液相冷媒は、過冷却部12cにて冷却ファン12dから送風された外気と熱交換し、さらに放熱して過冷却液相冷媒となる(図4のa点→b点)。
More specifically, the high-temperature and high-pressure refrigerant (point a in FIG. 4) discharged from the
放熱器12の過冷却部12cから流出した過冷却液相冷媒は、エジェクタ13のノズル通路13aにて等エントロピ的に減圧されて噴射される(図4のb点→c点)。この際、エジェクタ13のエレメント37が、蒸発器14出口側冷媒(図4のh点)の過熱度SHが予め定めた基準過熱度KSHに近づくように、通路形成部材35を変位させる。
The supercooled liquid phase refrigerant that has flowed out of the
そして、ノズル通路13aから噴射された噴射冷媒の吸引作用によって、蒸発器14から流出した冷媒(図4のh点)が、冷媒吸引口31bから吸引される。ノズル通路13aから噴射された噴射冷媒および冷媒吸引口31bから吸引された吸引冷媒は、ディフューザ通路13cへ流入して合流する(図4のc点→d点、h’点→d点)。
And the refrigerant | coolant (point h of FIG. 4) which flowed out from the
ここで、本実施形態の吸引用通路13bは、冷媒流れ方向に向かって通路断面積が徐々に縮小する形状に形成されている。このため、吸引用通路13bを通過する吸引冷媒は、その圧力を低下させながら(図4のh点→h’点)、流速を増加させる。これにより、吸引冷媒と噴射冷媒との速度差を縮小し、ディフューザ通路13cにて吸引冷媒と噴射冷媒が混合する際のエネルギ損失(混合損失)を減少させている。
Here, the
ディフューザ通路13cでは、冷媒通路断面積の拡大により、冷媒の運動エネルギが圧力エネルギに変換される。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒が混合されながら混合冷媒の圧力が上昇する(図4のd点→e点)。ディフューザ通路13cから流出した冷媒は気液分離空間30fにて気液分離される(図4のe点→f点、e点→g点)。
In the
気液分離空間30fにて分離された液相冷媒は、エジェクタ13のオリフィス31iにて減圧されて(図4のg点→g’点)、液相冷媒流出口31cから流出する。液相冷媒流出口31cから流出した液相冷媒は、蒸発器14へ流入し、送風ファン14aによって送風された送風空気から吸熱して蒸発する(図4のg’点→h点)。これにより、送風空気が冷却される。
The liquid-phase refrigerant separated in the gas-
一方、気液分離空間30fにて分離された気相冷媒は、圧縮機11へ吸入され再び圧縮される(図4のf点→a点)。
On the other hand, the gas-phase refrigerant separated in the gas-
本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10は、以上の如く作動して、車室内へ送風される送風空気を冷却することができる。
The
この際、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、エジェクタ13のディフューザ通路13cにて昇圧された冷媒を圧縮機11へ吸入させている。従って、エジェクタ式冷凍サイクル10によれば、蒸発器における冷媒蒸発圧力と圧縮機吸入冷媒の圧力が略同等となる通常の冷凍サイクル装置よりも、圧縮機11の消費動力を低減させて、サイクルの成績係数(COP)を向上させることができる。
At this time, in the ejector
また、本実施形態のエジェクタ13によれば、旋回空間30aにて冷媒を旋回させることで、旋回空間30a内の旋回中心側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生じる)圧力まで低下させることができる。これにより、旋回中心軸の内周側に柱状の気相冷媒(気柱)が存在するようにして、旋回空間30a内の旋回中心線近傍はガス単相、その周りは液単相の二相分離状態とすることができる。
Further, according to the
そして、旋回空間30a内で二相分離状態となった冷媒をノズル通路13aへ流入させることで、ノズル通路13a内では、円環状の冷媒通路の外周側壁面から冷媒が剥離する際に生じる壁面沸騰、および円環状の冷媒通路の中心軸側の冷媒のキャビテーションによって生じた沸騰核による界面沸騰によって冷媒の沸騰が促進される。
Then, by causing the refrigerant in the two-phase separation state in the
これにより、ノズル通路13aの最小通路面積部へ流入する冷媒が、気相と液相が均質に混合した気液混合状態となる。そして、最小通路面積部の近傍で気液混合状態の冷媒の流れに閉塞(チョーキング)が生じ、このチョーキングによって音速に到達した気液混合状態の冷媒が末広部にて加速されて噴射される。
Thereby, the refrigerant flowing into the minimum passage area portion of the
このように、壁面沸騰および界面沸騰の双方による沸騰促進によって、気液混合状態の冷媒を音速以上となるまで効率よく加速できることで、ノズル通路13aにおけるエネルギ変換効率を向上させることができる。そして、このエネルギ変換効率の向上によって、ディフューザ通路13cにおける冷媒の昇圧量を増加させて、エジェクタ式冷凍サイクル10のCOPのより一層の向上を狙うことができる。
Thus, the energy conversion efficiency in the
また、本実施形態のエジェクタ13は、駆動機構であるエレメント37の作用によって通路形成部材35を変位させることができるので、エジェクタ式冷凍サイクル10の負荷変動に応じて、ノズル通路13aの最小通路面積部の通路断面積を調整することができる。従って、エジェクタ式冷凍サイクル10の負荷変動に応じて、エジェクタ13を適切に作動させることができる。
In addition, since the
ここで、本発明者らの検討によれば、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10で採用されているハイドロフルオロオレフィン系の冷媒は、一般的なPAGオイルのようにOH基を有する冷凍機油が混入した状態で分解すると、フッ酸を生じてしまうことが判っている。
Here, according to the study by the present inventors, the hydrofluoroolefin-based refrigerant employed in the ejector-
これは、ハイドロフルオロオレフィン系の冷媒は、炭素原子間に二重結合を有しており、この二重結合の一方の結合が切れてPAGオイルのOH基と結合する付加反応が生じるからである。そして、付加反応が生じることにより冷媒中のフッ素イオンが分解して、フッ酸を生じてしまう。このようなフッ酸は、高圧冷媒ホース15(低圧冷媒ホース16も同様)の樹脂層15cを酸化による劣化を促進させてしまう。
This is because the hydrofluoroolefin-based refrigerant has a double bond between carbon atoms, and one of the double bonds is broken to cause an addition reaction to bond with the OH group of PAG oil. . Then, when an addition reaction occurs, fluorine ions in the refrigerant are decomposed to generate hydrofluoric acid. Such hydrofluoric acid promotes the deterioration of the
また、ハイドロフルオロオレフィン系の冷媒は、従来、一般的に利用されていたハイドロフルオロカーボン系の冷媒(例えば、HFC−134a)よりも、同一温度条件および同一圧力条件における飽和水分濃度が低い。このため、ハイドロフルオロオレフィン系の冷媒を採用すると、外部の水分が、ゴム層および樹脂層を透過して、冷凍サイクル装置内へ侵入しやすい。このような水分の侵入は、樹脂層15cの加水分解による劣化を促進させてしまう。
Moreover, the hydrofluoroolefin type refrigerant has a lower saturated water concentration under the same temperature condition and the same pressure condition than the conventionally used hydrofluorocarbon type refrigerant (for example, HFC-134a). For this reason, when a hydrofluoroolefin-based refrigerant is employed, external moisture easily penetrates the rubber layer and the resin layer and enters the refrigeration cycle apparatus. Such intrusion of moisture promotes deterioration of the
そして、樹脂層15cの劣化が進行してしまうと、エジェクタ式冷凍サイクル10内の冷媒がゴム層15aを透過して外部へ漏れ出てしまい、エジェクタ式冷凍サイクル10が冷凍能力を発揮できなくなってしまうおそれがある。さらに、本発明者らの検討によれば、高圧冷媒ホース15の酸化による劣化および加水分解による劣化は、高温環境下において進行しやすいことが判っている。
When the deterioration of the
これに対して、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、圧縮機11に、エジェクタ13のディフューザ通路13cにて昇圧された冷媒を吸入させるとともに、気液分離空間30fにて分離された飽和気相冷媒(過熱度を有していない冷媒)を吸入させることができる。
On the other hand, in the
従って、図5のモリエル線図に示すように、実線で示す本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、破線で示す通常の冷凍サイクル装置よりも圧縮機11吐出冷媒の温度を低下させることができる。これにより、通常の冷凍サイクル装置よりも、高圧冷媒ホース15を流通する冷媒の温度を低下させることができ、高圧冷媒ホース15の酸化による劣化および加水分解による劣化の進行を抑制することができる。
Therefore, as shown in the Mollier diagram of FIG. 5, in the ejector
ここで、通常の冷凍サイクル装置とは、圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器を環状に接続した一般的な蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置である。通常の冷凍サイクル装置では、圧縮機へ吸入される吸入冷媒の圧力が蒸発器における冷媒蒸発圧力と略同等となり、吸入冷媒が過熱度を有している。 Here, the normal refrigeration cycle apparatus is a general vapor compression refrigeration cycle apparatus in which a compressor, a radiator, a decompression device, and an evaporator are connected in an annular shape. In a normal refrigeration cycle apparatus, the pressure of the suction refrigerant sucked into the compressor is substantially equal to the refrigerant evaporation pressure in the evaporator, and the suction refrigerant has a superheat degree.
その結果、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10のように、冷媒としてハイドロフルオロオレフィン系の冷媒が採用され、さらに、冷凍機油としてOH基を有するものが採用されている冷凍サイクル装置であっても、高圧冷媒ホース15の劣化を抑制することができ、高圧冷媒ホース15からの冷媒漏れを抑制することができる。
As a result, as in the
また、本実施形態の気液分離手段(気液分離空間30f)は、エジェクタ13のボデー30の内部に形成されていることによって、エジェクタ13と一体的に構成されている。これによれば、エジェクタ13と気液分離手段との接続部を廃止できるので、接続部に配置されるゴム製のシール部材(例えば、O−リング)を介して冷媒が漏れてしまうことや、サイクル内へ水分が侵入してしまうことを抑制できる。
Further, the gas-liquid separation means (gas-
(第2実施形態)
本実施形態では、図6の全体構成図に示すように、放熱器121および互いに別の構成部材として構成されたエジェクタ20および気液分離器21を備えるエジェクタ式冷凍サイクル10aについて説明する。なお、図6では、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 6, an
より詳細には、本実施形態の圧縮機11の吐出口には、高圧冷媒ホース15を介して、放熱器121の凝縮部12aの冷媒入口側が接続されている。本実施形態の放熱器121は、凝縮部12aおよび凝縮部12aにて凝縮した冷媒した液相冷媒を蓄える受液器(レシーバ)12eを一体化させたレシーバ一体型の凝縮器である。
More specifically, the refrigerant inlet side of the condensing
また、本実施形態のエジェクタ20は、ノズル20aおよびボデー20bを有している。このエジェクタ20では、ノズル20aとして、エジェクタ式冷凍サイクル10aの通常運転時に、冷媒噴射口から噴射される噴射冷媒の流速が音速以上となるように設定されたラバールノズルが採用されている。もちろん、ノズル20aとして、冷媒通路断面積が徐々に縮小する先細ノズルを採用してもよい。
Moreover, the
ノズル20aの冷媒流れ上流側には、ノズル20aの軸線方向と同軸上に延びる筒状部20cが設けられている。この筒状部20cの内部には、ノズル20aの内部へ流入した冷媒を旋回させる旋回空間20dが形成されている。旋回空間20dは、ノズル20aの軸線方向と同軸上に延びる略円柱状の空間である。
A tubular portion 20c extending coaxially with the axial direction of the
さらに、エジェクタ20の外部から旋回空間20dへ冷媒を流入させる冷媒流入通路は、旋回空間20dの中心軸方向から見たときに旋回空間20dの内壁面の接線方向に延びている。これにより、放熱器12の過冷却部12cから流出して旋回空間20dへ流入した過冷却液相冷媒は、第1実施形態と同様に、旋回空間20dの内壁面に沿って流れ、旋回空間20dの中心軸周りに旋回する。
Further, the refrigerant inflow passage for allowing the refrigerant to flow into the
従って、本実施形態では、筒状部20cおよび旋回空間20dが、ノズル20aへ流入する過冷却液相冷媒をノズル20aの軸周りに旋回させる旋回流発生手段を構成している。つまり、本実施形態では、エジェクタ20(具体的には、ノズル20a)と旋回流発生手段が一体的に構成されている。
Therefore, in this embodiment, the cylindrical part 20c and the
ボデー20bは、略円筒状の金属(例えば、アルミニウム)あるいは樹脂で形成されており、内部にノズル20aを支持固定する固定部材として機能するとともに、エジェクタ20の外殻を形成するものである。より具体的には、ノズル20aは、ボデー20bの長手方向一端側の内部に収容されるように圧入にて固定されている。従って、ノズル20aとボデー20bとの固定部(圧入部)から冷媒が漏れることはない。
The
また、ボデー20bの外周面のうち、ノズル20aの外周側に対応する部位には、その内外を貫通してノズル20aの冷媒噴射口と連通するように設けられた冷媒吸引口20eが形成されている。この冷媒吸引口20eは、ノズル20aから噴射される噴射冷媒の吸引作用によって、蒸発器14から流出した冷媒をエジェクタ20の外部から内部へ吸引する貫通穴である。
In addition, a
さらに、ボデー20bの内部には、冷媒吸引口20eから吸引された吸引冷媒をノズル20aの冷媒噴射口側へ導く吸引通路、および冷媒吸引口20eからエジェクタ20の内部へ流入した吸引冷媒と噴射冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部としてのディフューザ部20fが形成されている。
Further, inside the
ディフューザ部20fは、吸引通路の出口に連続するように配置されて、冷媒通路面積を徐々に拡大させる空間によって形成されている。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させながら、その流速を減速させて噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の圧力を上昇させる機能、すなわち、混合冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換する機能を果たす。
The
ディフューザ部20fの冷媒出口には、気液分離器21の冷媒入口側が接続されている。気液分離器21は、エジェクタ20のディフューザ部20fから流出した冷媒の気液を分離する気液分離手段である。気液分離器21は、第1実施形態で説明した気液分離空間30fと同様の機能を果たすものである。
The refrigerant inlet side of the gas-
さらに、本実施形態では、気液分離器21として、分離された液相冷媒を殆ど蓄えることなく液相冷媒流出口から流出させるように比較的内容積の小さいものを採用している。もちろん、サイクル内の余剰液相冷媒を蓄える貯液手段としての機能を有するものを採用してもよい。
Further, in the present embodiment, a gas /
気液分離器21の気相冷媒流出口には、低圧冷媒ホース16を介して、圧縮機11の吸入口側が接続されている。気液分離器21の液相冷媒流出口には、固定絞り22を介して、蒸発器14の冷媒入口側が接続されている。固定絞り22は、第1実施形態で説明したオリフィス31iと同様の機能を果たすものである。固定絞り22としては、具体的には、オリフィス、キャピラリチューブ等を採用することができる。
The gas-phase refrigerant outlet of the gas-
さらに、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10aには放熱器12の過冷却部12cの出口側からエジェクタ20の入口側へ至る冷媒通路に、冷媒流量調整手段としての電気式の流量調整弁23が配置されている。流量調整弁23は、冷媒通路面積を変更可能に構成された弁体、およびこの弁体を変位させて冷媒通路面積を変化させる電動アクチュエータを有して構成されている。
Further, in the
この流量調整弁23の冷媒通路面積は、エジェクタ20のノズル20aの冷媒通路(絞り通路)の通路断面積に対して充分に大きい。従って、本実施形態の流量調整弁23では、冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく、ノズル20aへ流入する冷媒の流量を調整することができる。さらに、流量調整弁23は、空調制御装置50から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
The refrigerant passage area of the flow
また、本実施形態の空調制御装置50の入力側には、空調制御用のセンサ群として、蒸発器14出口側冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段としての過熱度センサ51が接続されている。より具体的には、本実施形態の過熱度センサ51は、蒸発器14の冷媒出口からエジェクタ20の冷媒吸引口20eへ至る冷媒通路を流通する冷媒の過熱度を検出する。
Moreover, the
なお、過熱度検出手段として、過熱度センサ51に代えて、蒸発器14出口側冷媒の温度を検出する蒸発器出口側温度センサ、および蒸発器14出口側冷媒の圧力を検出する蒸発器出口側圧力センサを採用してもよい。そして、空調制御装置50が、蒸発器出口側温度センサおよび蒸発器出口側圧力センサの検出値に基づいて、過熱度を算定するようになっていてもよい。
As superheat degree detection means, instead of the
さらに、本実施形態の空調制御装置50は、過熱度センサ51の検出値(蒸発器14出口側冷媒の過熱度SH)が基準過熱度KSHに近づくように、流量調整弁23の作動を制御する。また、本実施形態では、空調制御装置50のうち、流量調整弁23の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が過熱度制御手段50bを構成している。
Furthermore, the air
その他のエジェクタ式冷凍サイクル10aの構成および作動は、第1実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10と同様である。つまり、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10aは、第1実施形態で説明したエジェクタ式冷凍サイクル10と実質的に同等のサイクル構成になっており、第1実施形態と同様に作動する。
Other configurations and operations of the
さらに、第1実施形態と同様に、冷媒としてハイドロフルオロオレフィン系の冷媒が採用され、さらに、冷凍機油としてOH基を有するものが採用されている冷凍サイクル装置であっても、高圧冷媒ホース15の劣化を抑制することができ、高圧冷媒ホース15からの冷媒漏れを抑制することができる。
Further, similarly to the first embodiment, even in a refrigeration cycle apparatus in which a hydrofluoroolefin-based refrigerant is employed as the refrigerant and a refrigerant having an OH group is employed as the refrigerating machine oil, the high-pressure
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.
(1)上述の実施形態では、ハイドロフルオロオレフィン系の冷媒としてHFO−1234yfを採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、HFO−1234yfの他に、HFO−1234ze、HFO−1234zdであってもよい。さらに、これらの冷媒の少なくとも2種以上を混合させた混合冷媒、あるいは、これらの冷媒の少なくとも1種以上を含有する混合冷媒であってもよい。 (1) In the above-described embodiment, the example in which HFO-1234yf is adopted as the hydrofluoroolefin-based refrigerant has been described, but the refrigerant is not limited to this. For example, in addition to HFO-1234yf, HFO-1234ze and HFO-1234zd may be used. Furthermore, it may be a mixed refrigerant obtained by mixing at least two of these refrigerants, or a mixed refrigerant containing at least one of these refrigerants.
(2)上述の実施形態では、低圧冷媒ホース16の劣化について言及していないが、前述の如く、樹脂層15cの酸化による劣化および加水分解による劣化は、高温環境下にて進行しやすい。従って、上述の実施形態のように、高温冷媒が流通する高圧冷媒ホース15の劣化を抑制できることは、極めて有効である。
(2) In the above-described embodiment, the deterioration of the low-pressure
一方、低圧冷媒ホース16については、低温低圧冷媒が流通するので、高圧冷媒ホースよりも劣化が進行しにくい。従って、低圧冷媒ホース16の酸化による劣化および加水分解による劣化の問題が生じない場合には、低圧冷媒ホース16のゴム層15aから基布15bを廃止してもよいし、樹脂層15cを廃止してもよい。これにより、エジェクタ式冷凍サイクル10、10aの製造コストを低下させることができる。
On the other hand, the low-pressure
(3)エジェクタ式冷凍サイクル10、10aを構成する各構成機器は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。
(3) Each component apparatus which comprises the ejector-
例えば、上述の実施形態では、圧縮機11として、エンジン駆動式の圧縮機を採用した例を説明したが、圧縮機11として、固定容量型圧縮機構と電動モータとを備え、電力を供給されることによって作動する電動圧縮機を採用してもよい。電動圧縮機では、電動モータの回転数を調整することによって、冷媒吐出能力を制御することができる。
For example, in the above-described embodiment, an example in which an engine-driven compressor is employed as the
また、上述の第2実施形態では、エジェクタ20として、最小通路面積部の通路断面積が変化しない固定ノズルを有するものを採用した例を説明したが、エジェクタ20として、最小通路面積部の通路断面積を変更可能に構成された可変ノズルを有するものを採用してもよい。
In the above-described second embodiment, the example in which the
このような可変ノズルとしては、ノズル内の冷媒通路(ノズル通路)内にディフューザ部側からノズル側へ向かって先細るニードル状あるいは円錐状の弁体を配置し、この弁体を電気式のアクチュエータ等によって変位させることによって、通路断面積を調整する構成とすればよい。 As such a variable nozzle, a needle-shaped or conical valve body that tapers from the diffuser portion side toward the nozzle side is disposed in a refrigerant passage (nozzle passage) in the nozzle, and this valve body is an electric actuator. What is necessary is just to set it as the structure which adjusts a channel | path cross-sectional area by displacing by etc.
(4)上述の実施形態では、本発明に係るエジェクタ式冷凍サイクル10、10aを、車両用空調装置に適用した例を説明したが、エジェクタ式冷凍サイクル10、10aの適用はこれに限定されない。例えば、据置型空調装置、冷温保存庫、自動販売機用冷却加熱装置等に適用してもよい。
(4) In the above-described embodiment, the example in which the
また、上述の実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル10、10aの放熱器12を冷媒と外気とを熱交換させる室外側熱交換器とし、蒸発器14を送風空気を冷却する利用側熱交換器としている。これに対して、蒸発器14を外気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として用い、放熱器12を空気あるいは水等の被加熱流体を加熱する利用側熱交換器として用いてもよい。
In the above-described embodiment, the
11 圧縮機
12、121 放熱器
13、20 エジェクタ
32、20a ノズル
30、20b ボデー
31b、20e 冷媒吸引口
13c、20e ディフューザ通路、ディフューザ部(昇圧部)
30f、21 気液分離空間、気液分離器(気液分離手段)
14 蒸発器
15 高圧冷媒ホース
DESCRIPTION OF
30f, 21 Gas-liquid separation space, gas-liquid separator (gas-liquid separation means)
14
Claims (3)
前記圧縮機(11)から吐出された高圧冷媒を放熱させる放熱器(12、121)と、
前記放熱器(12、121)から流出した冷媒を減圧させるノズル(32、20a)、並びに、前記ノズル(32、20a)から噴射される高速度の噴射冷媒の吸引作用によって冷媒を吸引する冷媒吸引口(31b、20e)および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口(31b、20e)から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部(13c、20e)が形成されたボデー(30、20b)を有するエジェクタ(13、20)と、
前記昇圧部(13c、20e)から流出した冷媒の気液を分離して、分離された気相冷媒を前記圧縮機(11)の吸入口側へ流出させる気液分離手段(30f、21)と、
前記気液分離手段(30f、21)にて分離された液相冷媒を蒸発させて、前記冷媒吸引口(31b、20e)側へ流出させる蒸発器(14)と、
前記圧縮機(11)の吐出口と前記放熱器(12、121)の冷媒入口との間を接続する高圧冷媒ホース(15)と、を備え、
前記高圧冷媒ホース(15)は、多層構造に形成されており、
前記高圧冷媒ホース(15)の一部の層はゴムで形成され、別の一部の層は冷媒の透過を抑制する樹脂で形成されたものであり、
前記冷媒として、ハイドロフルオロオレフィン系の冷媒が採用されており、
前記冷凍機油として、OH基を有するものが採用されていることを特徴とする冷凍サイクル装置。 A compressor (11) that compresses and discharges refrigerant mixed with refrigerating machine oil;
Radiators (12, 121) for radiating high-pressure refrigerant discharged from the compressor (11);
Refrigerant suction for sucking the refrigerant by the suction action of the nozzle (32, 20a) for depressurizing the refrigerant flowing out from the radiator (12, 121) and the high-speed jet refrigerant jetted from the nozzle (32, 20a) Body (30, 20b) formed with a pressure increasing part (13c, 20e) for mixing and increasing the pressure of the suction refrigerant sucked from the port (31b, 20e) and the jet refrigerant and the refrigerant suction port (31b, 20e) An ejector (13, 20) having:
Gas-liquid separation means (30f, 21) for separating the gas-liquid refrigerant flowing out from the pressure-increasing section (13c, 20e) and flowing out the separated gas-phase refrigerant to the suction port side of the compressor (11); ,
An evaporator (14) for evaporating the liquid-phase refrigerant separated by the gas-liquid separation means (30f, 21) and flowing it out to the refrigerant suction port (31b, 20e) side;
A high-pressure refrigerant hose (15) connecting the discharge port of the compressor (11) and the refrigerant inlet of the radiator (12, 121),
The high-pressure refrigerant hose (15) is formed in a multilayer structure,
A part of the high-pressure refrigerant hose (15) is formed of rubber, and another part of the layer is formed of a resin that suppresses permeation of the refrigerant;
As the refrigerant, a hydrofluoroolefin-based refrigerant is employed,
As the refrigerating machine oil, one having an OH group is employed.
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