JP6330641B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
本発明は、並列的に設けられた複数の蒸発器を有する冷凍サイクル装置の配管構造に関するものである。
この種の冷凍サイクル装置を利用する車両用エアコンとしてデュアルエアコンが知られており、そのデュアルエアコンは、車室の中のフロント側へ吹き出される送風空気を冷却するフロント側用蒸発器と、リア側へ吹き出される送風空気を冷却するリア側用蒸発器とを有している。そして、デュアルエアコンの冷凍サイクル装置でも、シングルエアコンと同様に、圧縮機内部の潤滑を行うオイルが冷媒に混入されて循環する。
デュアルエアコンでは、フロント側のみ運転する場合、すなわち、フロント側用蒸発器へ送風するがリア側用蒸発器への送風を停止するフロント側単独運転が行われる場合がある。このフロント側単独運転の実行中にリア側の冷媒経路にオイルが停滞することに起因した圧縮機でのオイル不足を回避する構成が従来から種々知られている。
例えば、そのオイル不足を回避する構成の1つとして、リア側用蒸発器へ冷媒を流通させるリア側配管に電磁弁が設けられる構成が知られている。この構成では、デュアルエアコンでフロント側単独運転が行われる場合には、リア側用蒸発器への冷媒およびオイルの流入が上記電磁弁によって完全に遮断される。これにより、リア側用蒸発器とそれに続くリア側低圧配管にオイルが流入し停滞してしまうことを防止することができる。但し、この電磁弁が設けられる構成では、冷凍サイクル装置を構成する部品点数が増え、延いてはコストアップにつながるというデメリットがある。また、電磁弁の開閉に関してスムーズな冷媒流れになるように制御しないと異音発生の問題が生じる場合があるなど設計が複雑になる場合がある。
また、別の構成として、上記電磁弁を設けずに、圧縮機の運転を制御するものが知られている。すなわち、フロント側単独運転の実行中において、圧縮機の作動を開始してからある程度の時間が経過すると、圧縮機を一旦OFFした後ONする間欠作動を行う圧縮機間欠制御を実行する。これにより冷媒の圧力変動が生じ、その圧力変動を利用して、リア側用蒸発器およびリア側低圧配管に溜まっている冷媒とオイルとを一気に圧縮機へ戻すことができる。但し、上記圧縮機間欠制御を実行する制御パターンを決める手間がかかること、および、圧縮機がOFFとなっている間は冷房が止まること等のデメリットがある。
また、上記のような構成とは別の構成でオイル不足を回避するものが、例えば特許文献1に開示されている。この特許文献1の車両用デュアルエアコンでは、フロント側エバポレータ(フロント側用蒸発器)から延びる低圧配管は下方向に降ろされ、リア側エバポレータ(リア側用蒸発器)から延びる低圧配管は上方向に引き上げられている。そして、その両方の低圧配管はフロント側エバポレータよりも低い位置で冷媒が流れるように互いに合流させられている。更に、その両低圧配管が合流する合流部からコンプレッサ側に延びる低圧配管が上方向に引き上げられている。
上記特許文献1の車両用デュアルエアコンに含まれる冷凍サイクル装置は、圧縮機へのオイルの循環率を高めることができるとされているが、特許文献1では、各エバポレータと低圧配管の合流部との上下方向における相対位置関係、および、合流部へつながる複数の低圧配管の向きなどが細かく限定されている。すなわち、特許文献1の冷凍サイクル装置を実現するためには配管上の制約が非常に大きいという課題がある。
従って、特許文献1の冷凍サイクル装置とは異なる構成によって圧縮機でのオイル不足発生を回避する必要があった。
本発明は上記点に鑑みて、簡単な配管構造によって圧縮機でのオイル不足発生を回避することができる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の冷凍サイクル装置の発明では、吸入口(30a)を有し、その吸入口から吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(30)と、
その圧縮機が吐出した冷媒から放熱させる放熱器(32)と、
その放熱器から流出した冷媒を減圧する第1減圧装置(18)と、
放熱器に対して第1減圧装置と並列に接続され、放熱器から流出した冷媒を減圧する第2減圧装置(22)と、
空調用の第1空調ダクト(121)内に配置され、第1減圧装置で減圧された冷媒を、第1空調ダクト内を流れる第1の送風空気と熱交換させることにより蒸発させる第1蒸発器(16)と、
空調用の第2空調ダクト(41)内に配置され、第2減圧装置で減圧された冷媒を、第2空調ダクト内を流れる第2の送風空気と熱交換させることにより蒸発させる第2蒸発器(20)と、
第1蒸発器と第2蒸発器との各々から流出する冷媒を圧縮機の吸入口へ導く戻り側接続配管(42)とを備え、
第2減圧装置は、放熱器から第2蒸発器への冷媒流れを孔開度に応じて絞ることで冷媒を減圧する絞り孔(222c)が形成された絞り形成部(221a)と、第2蒸発器と戻り側接続配管との間の通路として設けられ第2蒸発器から流出する冷媒を戻り側接続配管へと流す戻り側通路(224)が形成された戻り側通路形成部(223)と、戻り側通路内の冷媒温度が低いほど絞り孔の孔開度を小さくする孔開度調節機構(230)とを有し、
戻り側接続配管は、第2減圧装置の戻り側通路形成部に連結される連結部(424)を有し、
その連結部には、第2減圧装置の戻り側通路へ連通し、第1の送風空気が送風される一方で第2の送風空気の送風が停止された状態において冷媒が液相状態となって戻り側通路内に溜まるようにその戻り側通路よりも上方へ立ち上がる立上がり通路(424b)が形成されていることを特徴とする。
その圧縮機が吐出した冷媒から放熱させる放熱器(32)と、
その放熱器から流出した冷媒を減圧する第1減圧装置(18)と、
放熱器に対して第1減圧装置と並列に接続され、放熱器から流出した冷媒を減圧する第2減圧装置(22)と、
空調用の第1空調ダクト(121)内に配置され、第1減圧装置で減圧された冷媒を、第1空調ダクト内を流れる第1の送風空気と熱交換させることにより蒸発させる第1蒸発器(16)と、
空調用の第2空調ダクト(41)内に配置され、第2減圧装置で減圧された冷媒を、第2空調ダクト内を流れる第2の送風空気と熱交換させることにより蒸発させる第2蒸発器(20)と、
第1蒸発器と第2蒸発器との各々から流出する冷媒を圧縮機の吸入口へ導く戻り側接続配管(42)とを備え、
第2減圧装置は、放熱器から第2蒸発器への冷媒流れを孔開度に応じて絞ることで冷媒を減圧する絞り孔(222c)が形成された絞り形成部(221a)と、第2蒸発器と戻り側接続配管との間の通路として設けられ第2蒸発器から流出する冷媒を戻り側接続配管へと流す戻り側通路(224)が形成された戻り側通路形成部(223)と、戻り側通路内の冷媒温度が低いほど絞り孔の孔開度を小さくする孔開度調節機構(230)とを有し、
戻り側接続配管は、第2減圧装置の戻り側通路形成部に連結される連結部(424)を有し、
その連結部には、第2減圧装置の戻り側通路へ連通し、第1の送風空気が送風される一方で第2の送風空気の送風が停止された状態において冷媒が液相状態となって戻り側通路内に溜まるようにその戻り側通路よりも上方へ立ち上がる立上がり通路(424b)が形成されていることを特徴とする。
上述の発明によれば、戻り側接続配管の連結部には、第2減圧装置の戻り側通路へ連通し、第1の送風空気が送風される一方で第2の送風空気の送風が停止された状態(以下、第1側運転状態という)において冷媒が液相状態となって戻り側通路内に溜まるようにその戻り側通路よりも上方へ立ち上がる立上がり通路が形成されているので、上記第1側運転状態では、液相状態の冷媒または殆どが液の気液混合状態の冷媒で第2減圧装置の戻り側通路を満たすことができる。そのため、第2減圧装置の絞り孔は孔開度調節機構によって全閉(すなわち、孔開度が零)または略全閉とされ、第2蒸発器への冷媒流入が略止まる。従って、上記立上がり通路を設けるという簡単な配管構造によって第2蒸発器へのオイルの流入を防止でき、圧縮機でのオイル不足発生を回避することができる。
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した括弧内の各符号は、後述する実施形態に記載の具体的内容との対応関係を示す一例である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、後述する他の実施形態を含む以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
図1は、本発明の一実施形態における冷凍サイクル装置10の全体構成を示す模式図である。図1および後述の図2に図示された冷媒通路内の矢印は冷媒流れ方向を示している。この冷凍サイクル装置10は、図1に示すように、車室内へ空調風を吹き出す複数の空調ユニット12、14を有するデュアルエアコンタイプの車両用空調装置8に備えられるものである。この車両用空調装置8は、フロント側空調ユニットすなわち前席側空調ユニット12と、リア側空調ユニットすなわち後席側空調ユニット14とを含んで構成されている。
図1は、本発明の一実施形態における冷凍サイクル装置10の全体構成を示す模式図である。図1および後述の図2に図示された冷媒通路内の矢印は冷媒流れ方向を示している。この冷凍サイクル装置10は、図1に示すように、車室内へ空調風を吹き出す複数の空調ユニット12、14を有するデュアルエアコンタイプの車両用空調装置8に備えられるものである。この車両用空調装置8は、フロント側空調ユニットすなわち前席側空調ユニット12と、リア側空調ユニットすなわち後席側空調ユニット14とを含んで構成されている。
前席側空調ユニット12は、車室内の最前部の計器盤(図示せず)の内側に配設されて、車室内前席側の領域を空調するものである。この前席側空調ユニット12は、空気通路を形成する空調用の第1空調ダクトとして設けられた前席側空調ケース121、および、前席側空調ケース121の上流側に配置された第1送風装置としての前席側送風機122等を有している。また、前席側空調ユニット12は、冷凍サイクル装置10の一部を構成する前席側蒸発器16と前席側膨張弁18とを有している。
前席側空調ケース121内には、第1蒸発器としての前席側蒸発器16が収容されており、その前席側蒸発器16は前席側送風機122に対し空気流れ下流側に配置されている。前席側蒸発器16は、前席側空調ケース121内を矢印FL1aのように流れる第1の送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。
また、前席側空調ユニット12の下流端、すなわち前席側空調ユニット12の筐体を成す前席側空調ケース121の下流端には、空気吹出口121aが形成されている。前席側蒸発器16で冷却された第1の送風空気はこの空気吹出口121aを矢印FL1bのように通過し、空気吹出口121aから例えば、車両窓ガラスの内面、前席側乗員の頭部、足元部など車室内の何れかの箇所に向けて吹き出される。
後席側空調ユニット14は、車室内の後席側を空調するように車室内の後部、例えば、後席の側方部位等に配置される。後席側空調ユニット14は、上述した前席側空調ユニット12と同様の構成を有している。
具体的に、後席側空調ユニット14は、空気通路を形成する空調用の第2空調ダクトとして設けられた後席側空調ケース141、および、後席側空調ケース141の上流側に配置された第2送風装置としての後席側送風機142等を有している。また、後席側空調ユニット14は、冷凍サイクル装置10の一部を構成する後席側蒸発器20と後席側膨張弁22とを有している。
後席側空調ケース141内には、第2蒸発器としての後席側蒸発器20が収容されており、その後席側蒸発器20は後席側送風機142に対し空気流れ下流側に配置されている。後席側蒸発器20は、後席側空調ケース141内を矢印FL2aのように流れる第2の送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。
また、後席側空調ユニット14の下流端、すなわち後席側空調ユニット14の筐体を成す後席側空調ケース141の下流端には、空気吹出口141aが形成されている。後席側蒸発器20で冷却された第2の送風空気はこの空気吹出口141aを矢印FL2bのように通過し、空気吹出口141aから例えば、車室内の中の後席周りの空間に向けて吹き出される。
冷凍サイクル装置10では、冷媒として通常のフロン系冷媒が採用されている。冷凍サイクル装置10は、高圧冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を越えない亜臨界冷凍サイクルで構成されている。
図1に示すように、冷凍サイクル装置10は、上記の前席側蒸発器16、前席側膨張弁18、後席側蒸発器20、および後席側膨張弁22に加え、圧縮機30、凝縮器32、および配管34、36、38、40、42など備えている。冷凍サイクル装置10においては、圧縮機30から吐出された冷媒が凝縮器32と前席側膨張弁18と前席側蒸発器16とを順に経て圧縮機30へ戻る前席側空調用の第1冷媒回路と、圧縮機30から吐出された冷媒が凝縮器32と後席側膨張弁22と後席側蒸発器20とを順に経て圧縮機30へ戻る後席側空調用の第2冷媒回路とが構成されている。すなわち、圧縮機30および凝縮器32は第1、第2冷媒回路の両方に含まれている。
圧縮機30は、吸入口30aと吐出口30bとを有し、吸入口30aから吸入した冷媒を圧縮し、その圧縮した冷媒すなわち気相状態の高温高圧冷媒を吐出口30bから吐出する。例えば、圧縮機30は車両のエンジンルーム内に設けられ、不図示の車両エンジンによって駆動される。
凝縮器32は、例えば車両の走行風を受け易い場所に設けられ、凝縮器32の内部を流れる冷媒と室外ファンにより送風される外気および走行風とを熱交換する室外熱交換器である。言い換えれば、凝縮器32は、圧縮機30が吐出した冷媒から放熱させる放熱器である。
具体的に、凝縮器32の冷媒入口32aは第1高圧配管34を介して圧縮機30の吐出口30bへ接続されており、圧縮機30から吐出された気相冷媒は凝縮器32へ導入される。そして、凝縮器32は、圧縮機30から吐出された冷媒を外気との熱交換により凝縮液化させる。
前席側膨張弁18は、凝縮器32から流出した液相状態の低温冷媒を減圧する第1減圧装置となっている。後席側膨張弁22は、凝縮器32に対して前席側膨張弁18と並列に接続されており、凝縮器32から流出した液相状態の低温冷媒を減圧する第2減圧装置となっている。
詳細には、凝縮器32の冷媒出口32bは、第2高圧配管36と第2高圧配管36の下流端に接続された第3高圧配管38とを順に介して前席側膨張弁18へ接続されている。それと共に、凝縮器32の冷媒出口32bは、第2高圧配管36と、第2高圧配管36の下流端に第3高圧配管38に対して並列に接続された第4高圧配管40とを順に介して後席側膨張弁22へ接続されている。このような各高圧配管36、38、40の接続により、凝縮器32の冷媒出口32bから流出した液相冷媒は前席側膨張弁18と後席側膨張弁22とへそれぞれ導入される。
これらの前席側膨張弁18および後席側膨張弁22は周知の温度式膨張弁であり、互いに同じ内部構造を有している。そこで、図2に拡大図示されている後席側膨張弁22について主として説明し、前席側膨張弁18については、後席側膨張弁22と共通する説明を省略して簡略化した説明とする。
図2は、図1におけるII部分を拡大表示した部分拡大図である。図2に示すように、後席側膨張弁22は、凝縮器32から後席側蒸発器20への冷媒往路の一部を成す往き側通路222が形成された往き側通路形成部221と、後席側蒸発器20から圧縮機30の吸入口30aへの冷媒復路の一部を成す戻り側通路224が形成された戻り側通路形成部223とを有している。
往き側通路222は冷媒入口222aと冷媒出口222bとを有している。その往き側通路222の冷媒入口222aは第4高圧配管40へ接続され、往き側通路222の冷媒出口222bは、後席側蒸発器20の冷媒入口20aへ接続されている。
また、戻り側通路224は冷媒入口224aと冷媒出口224bとを有している。その戻り側通路224の冷媒入口224aは後席側蒸発器20の冷媒出口20bへ接続され、戻り側通路224の冷媒出口224bは、圧縮機30の吸入口30aへとつながる第2配管422へ接続されている。すなわち、戻り側通路224は、後席側蒸発器20と第2配管422との間の通路として設けられおり、後席側蒸発器20から流出する冷媒を第2配管422へと流す。
また、往き側通路222は、通路断面が縮小され冷媒流れを絞る絞り孔222cを、往き側通路222の途中に有している。すなわち、往き側通路形成部221は、その一部分として、絞り孔222cが形成された絞り形成部221aを含んでいる。この往き側通路形成部221および戻り側通路形成部223は互いに一体的に構成されており、例えばアルミニウム合金製のブロック状に形成された膨張弁本体225に含まれている。
また、後席側膨張弁22は、絞り孔222cの孔開度を増減するために、弁体226とダイヤフラム作動部227と感温棒228と作動棒229とを有している。弁体226は、絞り孔222cを開閉する開閉弁体であり、例えば球形状を成し、往き側通路222内に配置されている。この弁体226は、絞り孔222cの孔壁面との相対距離に応じて絞り孔222cの孔開度を調節する。この孔開度が小さいほど、絞り孔222cの孔壁面と弁体226との間に形成される冷媒通路の断面積が小さくなり、絞り孔222cを通過する冷媒流れが強く絞られる。要するに、絞り孔222cは、凝縮器32から後席側蒸発器20への冷媒流れを、弁体226によって調節される孔開度に応じて絞る。そして、絞り孔222cは、その冷媒流れを絞ることで、絞り孔222cを通過する冷媒を減圧膨張させる。なお、例えば孔開度の零とは、絞り孔222cが弁体226によって閉塞されている全閉状態である。
ダイヤフラム作動部227は膨張弁本体225の上端部にネジ止め等によって固定されている。ダイヤフラム作動部227はダイヤフラム227aを有し、作動ガスが封入されたダイヤフラム室227bを形成している。その作動ガスは、例えば、冷凍サイクル装置10に使用される冷媒と同一種類の飽和ガスである。
ダイヤフラム227aは、例えば可撓性を有する薄い金属板から成る。ダイヤフラム227aは、ダイヤフラム室227bの一面を閉じるようにしてそのダイヤフラム室227bの一部を形成している。従って、ダイヤフラム室227b内の作動ガスとダイヤフラム227aとの間では温度差が生じれば直ちに熱が伝達されるようになっている。そして、ダイヤフラム227aはダイヤフラム室227b内の作動ガスの圧力変化に応じて変位する。言い換えれば、その作動ガスの圧力は、矢印Pgのようにダイヤフラム室227bを膨張させると共にダイヤフラム227aを下方へ変位させるように作用する。
感温棒228は、例えば熱伝導率が高いアルミニウム製であり、円筒形状を成す感温筒となっている。感温棒228は、感温棒228の軸方向が戻り側通路224における冷媒流れ方向に交差するように、戻り側通路224に配置されている。すなわち、感温棒228は、戻り側通路224の一部を上下方向DR1に横切るように配置されている。そして、感温棒228の上端はダイヤフラム227aに当接している。このような配置により、感温棒228は、戻り側通路224内の冷媒とダイヤフラム227aとの間で熱を伝達する。なお、図2の矢印DR1は、後席側膨張弁22および後述する第2配管422の上下方向DR1を示している。
作動棒229は円柱形状を成し、弁体226を作動させる弁作動部として機能する。作動棒229は、上下方向DR1において感温棒228に対し直列に且つ感温棒228の下側に配置されている。作動棒229は、その作動棒229の上端において感温棒228の下端に当接しており、感温棒228を介してダイヤフラム227aに連結されている。また、弁体226は、作動棒229と一体的に上下方向DR1に変位するように作動棒229の下端へ連結されている。従って、作動棒229は、ダイヤフラム室227bが縮小する側(すなわち上側)へダイヤフラム227aが変位するほど絞り孔222cの孔開度を小さくする側へ弁体226を作動させる。
このように、上記の弁体226、ダイヤフラム作動部227、感温棒228、および作動棒229は全体として、絞り孔222cの孔開度を調節する孔開度調節機構230を構成する。そして、この孔開度調節機構230は、戻り側通路224内の冷媒の温度変化を絞り孔222cの孔開度の変化へ機械的動作によって置き換えるものであり、戻り側通路224内の冷媒温度が低いほど絞り孔222cの孔開度を小さくする。孔開度調節機構230はこのように作動することから、例えば仮に、戻り側通路224が液相状態の冷媒で満たされたとすれば絞り孔222cの孔開度を零にする。
図1に示す前席側膨張弁18は、上述した後席側膨張弁22と同様であり、すなわち、冷媒流れを絞る絞り孔182cを含む往き側通路182が形成された往き側通路形成部181と、戻り側通路184が形成された戻り側通路形成部183とを有している。
往き側通路182の冷媒入口182aは第3高圧配管38へ接続され、往き側通路182の冷媒出口182bは、前席側蒸発器16の冷媒入口16aへ接続されている。また、戻り側通路184の冷媒入口184aは前席側蒸発器16の冷媒出口16bへ接続され、戻り側通路184の冷媒出口184bは、圧縮機30の吸入口30aへとつながる後述の第1配管421へ接続されている。
また、前席側膨張弁18は、上述した後席側膨張弁22と同様に、絞り孔182cの孔開度を調節する孔開度調節機構186を有している。
前席側蒸発器16は、図1に示すように前席側空調ケース121内に配置されている。前席側蒸発器16の冷媒入口16aには、前席側膨張弁18の絞り孔182cで減圧された低圧冷媒が導入される。前席側蒸発器16は、その低圧冷媒を、前席側空調ケース121内を流れる第1の送風空気と熱交換させることにより蒸発させ、熱交換後の低圧冷媒を冷媒出口16bから流出させる。そして、その前席側蒸発器16の冷媒出口16bから流出した低圧冷媒は、前席側膨張弁18の戻り側通路184を通って第1配管421へ流入する。
後席側蒸発器20は、後席側空調ケース141内に配置されている。後席側蒸発器20の冷媒入口20aには、後席側膨張弁22の絞り孔222c(図2参照)で減圧された低圧冷媒が導入される。後席側蒸発器20は、その低圧冷媒を、後席側空調ケース141内を流れる第2の送風空気と熱交換させることにより蒸発させ、熱交換後の低圧冷媒を冷媒出口20bから流出させる。そして、その後席側蒸発器20の冷媒出口20bから流出した低圧冷媒は、後席側膨張弁22の戻り側通路224(図2参照)を通って第2配管422へ流入する。
冷凍サイクル装置10には、各膨張弁18、22の戻り側通路184、224から流出した冷媒を圧縮機30の吸入口30aへと導く戻り側接続配管としての低圧配管42が設けられている。この低圧配管42は第1配管421と第2配管422と第3配管423とから構成されている。
第1配管421の上流端は、前席側膨張弁18に形成された戻り側通路184の冷媒出口184bへ接続され、第2配管422の上流端は、後席側膨張弁22に形成された戻り側通路224の冷媒出口224bへ接続されている。そして、第1配管421の下流端および第2配管422の下流端は、第3配管423の上流端へ接続されている。すなわち、第1配管421および第2配管422は互いに並列に第3配管423へ接続されている。
また、第3配管423の下流端は、圧縮機30の吸入口30aへ接続されている。従って、前席側膨張弁18の戻り側通路184の冷媒出口184bから流出した冷媒は、第1配管421と第3配管423とを順に介して圧縮機30の吸入口30aへと導かれる。それと共に、後席側膨張弁22の戻り側通路224の冷媒出口224bから流出した冷媒は、第2配管422と第3配管423とを順に介して圧縮機30の吸入口30aへと導かれる。要するに、低圧配管42は、前席側蒸発器16と後席側蒸発器20との各々から流出する冷媒を圧縮機30の吸入口30aへと導く。
ここで、低圧配管42の一部を成す第2配管422は、図2に示すように、後席側膨張弁22の戻り側通路形成部223に連結される連結部424を有している。この連結部424には、入口通路424aと入口通路424aの冷媒流れ下流側に直列に接続された立上がり通路424bとが形成されている。
この立上がり通路424bは、入口通路424aを介して後席側膨張弁22の戻り側通路224へ連通している。すなわち、その戻り側通路224の冷媒出口224bは冷媒を立上がり通路424bへ流出させる。
立上がり通路424bは、冷媒流れ方向における立上がり通路424bの下流端424dが上流端424cよりも高く位置するように、水平方向に対して斜めに立ち上がっている。詳細には、立上がり通路424bは、その立上がり通路424bの最上位置における通路断面SCtのうち最も下側の部位424eが、後席側膨張弁22の戻り側通路224のうちで最も上側に位置する最上部位224cよりも上方に位置するように設けられている。
なお、戻り側通路224から立上がり通路424bに至る冷媒経路においては、外気等からの吸熱に起因した冷媒の気化は防止されることが望ましいので、入口通路424aの通路長は非常に短くなっており、立上がり通路424bは、戻り側通路224の冷媒出口224b直後から立ち上がっている。
以上のように構成された冷凍サイクル装置10では、その冷凍サイクル装置10の運転状態は、第1運転状態としての前後席運転状態と、第2運転状態としての前席側単独運転状態との何れかになる。その冷凍サイクル装置10の前後席運転状態は、図1に示す前席側空調ユニット12と後席側空調ユニット14との両方が稼働する場合の運転状態であり、前席側単独運転状態は、前席側空調ユニット12が稼働する一方で後席側空調ユニット14が停止する場合の運転状態である。
図1に示すように、冷凍サイクル装置10の前後席運転状態では、圧縮機30から吐出された冷媒が凝縮器32と前席側膨張弁18と前席側蒸発器16とを順に経て圧縮機30へ戻る前席側空調用の第1冷媒回路と、圧縮機30から吐出された冷媒が凝縮器32と後席側膨張弁22と後席側蒸発器20とを順に経て圧縮機30へ戻る後席側空調用の第2冷媒回路との両方の回路で冷媒が循環する。このとき、前席側空調ユニット12と後席側空調ユニット14との両方が稼働しているので、両方の送風機122、142が送風している。すなわち、前後席運転状態では、前席側送風機122により第1の送風空気が送風されると共に後席側送風機142により第2の送風空気も送風される状態になっている。従って、前後席運転状態では、冷媒は、前席側蒸発器16および後席側蒸発器20のそれぞれで、送風機122、142が送風する送風空気と熱交換され蒸発気化される。
冷凍サイクル装置10の前席側単独運転状態では、前席側送風機122は送風するが後席側送風機142は停止されている。すなわち、前席側単独運転状態では、上記第1の送風空気が送風される一方で上記第2の送風空気の送風が停止された状態になっている。従って、前席側単独運転状態では、後席側空調ユニット14内において後席側蒸発器20での熱交換が略停止する。これにより、後席側膨張弁22の弁体226が絞り孔222cの孔開度を略零にするので、冷凍サイクル装置10において上記第2冷媒回路の冷媒流れは略停止し、冷媒は専ら上記第1冷媒回路で循環する。
また圧縮機30内部を潤滑する潤滑油としてのオイルに着目すると、そのオイルは吐出口30bから冷媒と共に吐出される。そして、冷凍サイクル装置10の前後席運転状態では、オイルは、上記第1冷媒回路および第2冷媒回路の各々を冷媒と共に回って圧縮機30の吸入口30aへ戻る。
冷凍サイクル装置10の前席側単独運転状態では、前席側空調用の第1冷媒回路において前席側蒸発器16から流出する冷媒は、前席側送風機122の送風空気と熱交換しスーパーヒートとなる。そのため、前席側膨張弁18における絞り孔182cの孔開度は大きくなり、前席側蒸発器16内の冷媒は、前席側蒸発器16から冷媒と共にオイルを流出させるのに十分に大きな冷媒流量で流れる。従って、第1冷媒回路では、オイルが圧縮機30へ戻るオイル循環率を十分な大きさに保つことができる。
その一方で、前席側単独運転状態では後席側送風機142が止まっているので、後席側空調用の第2冷媒回路において後席側蒸発器20は冷媒と空気との熱交換を行わず、後席側蒸発器20から流出する冷媒は液相状態または殆ど液相の気液混合状態になる。
そのため、仮に低圧配管42の立上がり通路424bが設けられておらず、後席側膨張弁22の戻り側通路224内の冷媒が戻り側通路224内に溜まらずに圧縮機30へ戻るとすれば、後席側膨張弁22における絞り孔222cが小開度ながらも或る程度開くことになる。そうなると、後席側蒸発器20から流出する冷媒は、後席側蒸発器20から冷媒と共にオイルを流出させるには不足した小さい冷媒流量で流れ、第2冷媒回路における圧縮機30へのオイル帰還量が乏しくなる。その結果、冷凍サイクル装置10全体では、圧縮機30へのオイル帰還量が減ってしまうことになる。
これに対し、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、図2に示すように、低圧配管42に立上がり通路424bが設けられている。そのため、前席側単独運転状態では、液相状態の冷媒は立上がり通路424bに堰き止められ、後席側膨張弁22の戻り側通路224内に溜まることとなる。また、後席側蒸発器20から流出する冷媒が殆ど液相の気液混合状態であればその中の液相状態の冷媒が立上がり通路424bに堰き止められる。言い換えれば、低圧配管42の立上がり通路424bは、前席側単独運転状態において冷媒が液相状態となって戻り側通路224内に溜まるようにその戻り側通路224よりも上方へ立ち上がっている。
このようにして前席側単独運転状態では、液相状態または殆ど液相の気液混合状態の冷媒が戻り側通路224内に溜まるので、戻り側通路224内の冷媒の状態がスーパーヒートの無い状態になり、後席側膨張弁22の弁体226は絞り孔222cの孔開度を略零にする。従って、後席側蒸発器20への冷媒流入は停止または略停止される。その結果、第2冷媒回路においては、液相状態または殆ど液相の気液混合状態の冷媒が、後席側膨張弁22の絞り孔222cから後席側蒸発器20を経て立上がり通路424bに至る冷媒経路に滞留し、凝縮器32から後席側膨張弁22へのオイル流入を防止することができる。そして、冷媒は専ら前席側空調用の第1冷媒回路で循環するので、冷凍サイクル装置10全体として、圧縮機30のオイル不足を防止できる程度に十分に大きなオイル循環率を保つことができる。
上述したように、本実施形態によれば、低圧配管42の連結部424には、後席側膨張弁22の戻り側通路224へ連通しその戻り側通路224よりも上方へ立ち上がる立上がり通路424bが形成されている。そして、その立上がり通路424bは戻り側通路224の冷媒出口224b直後から立ち上がっている。すなわち、立上がり通路424bは、上記第1の送風空気が送風される一方で上記第2の送風空気の送風が停止された状態(すなわち、前席側単独運転状態)において冷媒が液相状態となって戻り側通路224内に溜まるように立ち上がっている。そのため、上記前席側単独運転状態では、液相状態の冷媒または殆ど液相の気液混合状態の冷媒で後席側膨張弁22の戻り側通路224を満たすことができる。
そうなると上述したように、後席側膨張弁22における絞り孔222cの孔開度は弁体226により全閉(すなわち、孔開度が零)または略全閉とされ、後席側蒸発器20への冷媒およびオイルの流入が略止まる。従って、低圧配管42に立上がり通路424bを設けるという簡単な配管構造によって後席側蒸発器20へのオイルの流入を防止でき、圧縮機30でのオイル不足発生を回避することができる。なお、殆ど液相の気液混合状態の冷媒で戻り側通路224を満たすことは、言い換えれば、液相状態の冷媒と僅かながらの気相状態の冷媒とで戻り側通路224を満たすことであるので、この場合にも、冷媒が液相状態となって戻り側通路224内に溜まっている。
また、冷凍サイクル装置10の前席側単独運転状態では、上記のように後席側蒸発器20への冷媒およびオイルの流入が略止まる。従って、オイルを後席側蒸発器20から圧縮機30へ戻すために圧縮機30の間欠作動を行う前述の圧縮機間欠制御を実行する必要がないというメリットがある。
また、本実施形態によれば、低圧配管42の立上がり通路424bは、水平方向に対して斜めに立ち上がっているので、例えば水平方向に対して垂直に立ち上がっている場合と比較して、後席側空調ユニット14の稼働中において冷媒を立上がり通路424bに滑らかに流すことが可能である。
また、本実施形態によれば、低圧配管42の立上がり通路424bは、その立上がり通路424bの最上位置における通路断面SCt(図2参照)のうち最も下側の部位424eが、後席側膨張弁22の戻り側通路224のうちで最も上側に位置する最上部位224cよりも上方に位置するように設けられている。従って、冷凍サイクル装置10の前席側単独運転状態において、戻り側通路224内に液相状態の冷媒が満たされるように立上がり通路424bで冷媒を堰き止めることが可能である。
(他の実施形態)
(1)上述の実施形態において、図2では入口通路424aが第2配管422の連結部424に設けられているが、その入口通路424aが無い或いは入口通路424aが無いに等しい程度に極めて短くなっていてもよい。その場合には、立上がり通路424bは、後席側膨張弁22が有する戻り側通路224の冷媒出口224bから立ち上がって設けられる。そのようにしたとすれば、或る程度の長さの入口通路424aが戻り側通路224と立上がり通路424bとの間に設けられている場合と比較して、立上がり通路424bにより堰き止められた冷媒の吸熱を抑え、その冷媒の蒸発気化を抑えることが可能である。
(1)上述の実施形態において、図2では入口通路424aが第2配管422の連結部424に設けられているが、その入口通路424aが無い或いは入口通路424aが無いに等しい程度に極めて短くなっていてもよい。その場合には、立上がり通路424bは、後席側膨張弁22が有する戻り側通路224の冷媒出口224bから立ち上がって設けられる。そのようにしたとすれば、或る程度の長さの入口通路424aが戻り側通路224と立上がり通路424bとの間に設けられている場合と比較して、立上がり通路424bにより堰き止められた冷媒の吸熱を抑え、その冷媒の蒸発気化を抑えることが可能である。
(2)上述の実施形態において、車両用空調装置8は、2つの空調ユニット12、14を有しているが、3つ以上の空調ユニットを有していても差し支えない。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
10 冷凍サイクル装置
16 前席側蒸発器(第1蒸発器)
18 前席側膨張弁(第1減圧装置)
20 後席側蒸発器(第2蒸発器)
22 後席側膨張弁(第2減圧装置)
222c 後席側膨張弁22の絞り孔
224 後席側膨張弁22の戻り側通路
230 後席側膨張弁22の孔開度調節機構
424 連結部
424b 立上がり通路
16 前席側蒸発器(第1蒸発器)
18 前席側膨張弁(第1減圧装置)
20 後席側蒸発器(第2蒸発器)
22 後席側膨張弁(第2減圧装置)
222c 後席側膨張弁22の絞り孔
224 後席側膨張弁22の戻り側通路
230 後席側膨張弁22の孔開度調節機構
424 連結部
424b 立上がり通路
Claims (5)
- 吸入口(30a)を有し、該吸入口から吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(30)と、
該圧縮機が吐出した前記冷媒から放熱させる放熱器(32)と、
該放熱器から流出した前記冷媒を減圧する第1減圧装置(18)と、
前記放熱器に対して前記第1減圧装置と並列に接続され、前記放熱器から流出した前記冷媒を減圧する第2減圧装置(22)と、
空調用の第1空調ダクト(121)内に配置され、前記第1減圧装置で減圧された前記冷媒を、前記第1空調ダクト内を流れる第1の送風空気と熱交換させることにより蒸発させる第1蒸発器(16)と、
空調用の第2空調ダクト(41)内に配置され、前記第2減圧装置で減圧された前記冷媒を、前記第2空調ダクト内を流れる第2の送風空気と熱交換させることにより蒸発させる第2蒸発器(20)と、
前記第1蒸発器と前記第2蒸発器との各々から流出する前記冷媒を前記圧縮機の吸入口へ導く戻り側接続配管(42)とを備え、
前記第2減圧装置は、前記放熱器から前記第2蒸発器への冷媒流れを孔開度に応じて絞ることで前記冷媒を減圧する絞り孔(222c)が形成された絞り形成部(221a)と、前記第2蒸発器と前記戻り側接続配管との間の通路として設けられ前記第2蒸発器から流出する前記冷媒を前記戻り側接続配管へと流す戻り側通路(224)が形成された戻り側通路形成部(223)と、前記戻り側通路内の冷媒温度が低いほど前記絞り孔の孔開度を小さくする孔開度調節機構(230)とを有し、
前記戻り側接続配管は、前記第2減圧装置の戻り側通路形成部に連結される連結部(424)を有し、
該連結部には、前記第2減圧装置の戻り側通路へ連通し、前記第1の送風空気が送風される一方で前記第2の送風空気の送風が停止された状態において前記冷媒が液相状態となって前記戻り側通路内に溜まるように該戻り側通路よりも上方へ立ち上がる立上がり通路(424b)が形成されていることを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 前記戻り側通路は、前記冷媒を前記立上がり通路へ流出させる冷媒出口(224b)を有し、
前記立上がり通路は、前記戻り側通路の冷媒出口から立ち上がることを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記立上がり通路は、水平方向に対して斜めに立ち上がることを特徴とする請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記立上がり通路は、該立上がり通路の最上位置における通路断面(SCt)のうち最も下側の部位(424e)が、前記戻り側通路のうちで最も上側に位置する最上部位(224c)よりも上方に位置するように設けられることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
- 前記第2減圧装置の孔開度調節機構は、前記絞り孔の孔開度を調節する弁体(226)と、作動ガスが封入されたダイヤフラム室(227b)の一面を閉じるダイヤフラム(227a)を有し前記ダイヤフラム室を形成するダイヤフラム作動部(227)と、前記戻り側通路に配置され前記戻り側通路内の前記冷媒と前記ダイヤフラムとの間で熱を伝える感温棒(228)と、前記感温棒を介して前記ダイヤフラムに連結され、前記ダイヤフラム室が縮小する側へ前記ダイヤフラムが変位するほど前記絞り孔の孔開度を小さくする側へ前記弁体を作動させる弁作動部(229)とを有していることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
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