JP2001194033A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

車両用空気調和装置

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JP2001194033A
JP2001194033A JP37574799A JP37574799A JP2001194033A JP 2001194033 A JP2001194033 A JP 2001194033A JP 37574799 A JP37574799 A JP 37574799A JP 37574799 A JP37574799 A JP 37574799A JP 2001194033 A JP2001194033 A JP 2001194033A
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oil
condenser
air conditioner
vehicle
refrigerant
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Tatsuhide Kawahara
辰英 川原
Isami Yoneda
伊佐美 米田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 オイルの特性を十分に活かし、かつオイルを
劣化し難くすることができる車両用空気調和装置を提供
する。 【解決手段】 ガス冷媒を吸入圧縮する圧縮機1と、圧
縮機1から吐出された高温、高圧のガス冷媒から該ガス
冷媒に混入しているオイルを分離するオイルセパレータ
7と、オイルセパレータ7によりオイルを分離されたガ
ス冷媒を車外の空気と熱交換させて冷却するコンデンサ
2と、コンデンサ2により冷却された冷媒を気液分離す
るレシーバ3と、レシーバ3により分離された液冷媒を
車外の空気と熱交換させてさらに冷却する過冷却熱交換
器9とを備える車両用空気調和装置について、オイルセ
パレータ7によりガス冷媒から分離されたオイルを車外
の空気と熱交換させて冷却するオイルクーラ8を設け、
さらにコンデンサ2、オイルクーラ8および過冷却熱交
換器9を一体化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車室内における冷
房および暖房等の空気調和を行う車両用空気調和装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】車両用空気調和装置における圧縮機の潤
滑は、冷媒とともに冷凍サイクル内を循環するオイルに
よって行われるようになっている。冷媒とともに吸入側
より圧縮機に帰還してくるオイルが、圧縮機内部の各摺
動部、作動室を流れることによって循環がなされる。ま
た、作動室内では、室内の隙間をシールしてガス冷媒の
漏れを防止する役目も果たす。
【0003】オイルの量は潤滑のためには多いほどよい
が、冷媒とともに循環するオイルは冷房性能にはマイナ
スに作用するので、循環するオイルの量を適切に設定し
なければならない。一般には、オイル循環率(=オイル
の重量流量/(冷媒+オイルの重量流量))が3〜7%に
なるように封入している。
【0004】また、潤滑とシールの2つの機能をより効
果的にするために、圧縮機の吐出側にオイルセパレータ
を設け、吐出されるガス冷媒中に混入しているオイルを
分離して、吐出圧力で圧縮機の吸入側へ圧送するように
なっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、オイルに求
められる特性としては、粘度が適切であること、流動性
が低いこと、酸化安定性に優れること、等が挙げられる
が、オイルセパレータから吐出されるガス冷媒は高温、
高圧の状態にあり、これから分離されるオイルの温度も
高く、80℃程度にまで熱せられているので、そのまま
作動室側に戻されても粘度が低くかったり流動性が高か
ったりして十分に特性を発揮できない可能性がある。ま
た、常時加熱状態にあることで劣化が進み易くなり、酸
化安定性が損なわれることも考えられる。
【0006】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、オイルの特性を十分に活かし、かつオイルを劣
化し難くすることができる車両用空気調和装置を提供す
ることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次のような構成の車両用空気調和装置
を採用する。すなわち、請求項1記載の車両用空気調和
装置は、ガス冷媒を吸入圧縮する圧縮機と、該圧縮機か
ら吐出された高温、高圧のガス冷媒から該ガス冷媒に混
入しているオイルを分離するオイルセパレータと、該オ
イルセパレータによりオイルを分離されたガス冷媒を車
外の空気と熱交換させて冷却する凝縮器とを備える車両
用空気調和装置であって、前記オイルセパレータにより
前記ガス冷媒から分離されたオイルを車外の空気と熱交
換させて冷却するオイルクーラを備えることを特徴とす
る。
【0008】この車両用空気調和装置においては、オイ
ルクーラを備えることにより、圧縮機に戻されたときに
オイルの特性が十分に活かされるようになる。また、冷
却することでオイルが劣化し難くなる。
【0009】請求項2記載の車両用空気調和装置は、請
求項1記載の車両用空気調和装置において、前記オイル
クーラが前記凝縮器と一体化されていることを特徴とす
る。
【0010】この車両用空気調和装置においては、オイ
ルクーラを凝縮器と一体化することにより、オイルクー
ラの冷却効率が高まる。
【0011】請求項3記載の車両用空気調和装置は、請
求項2記載の車両用空気調和装置において、前記オイル
クーラが前記凝縮器の流入側に配設されていることを特
徴とする。
【0012】オイルセパレータによりオイルと分離され
たガス冷媒は、凝縮器の流入側ではオイルと同等の温度
であり、凝縮器中を流通する過程で車外の空気と熱交換
して冷却される。この車両用空気調和装置においては、
オイルクーラを凝縮器の流入側に配設することにより、
オイルクーラと凝縮器との間の熱伝導が少なくなるの
で、お互いの冷却効率に及ぼす影響が少なくて済む。
【0013】請求項4記載の車両用空気調和装置は、請
求項1または2記載の車両用空気調和装置において、前
記凝縮器により冷却された冷媒を気液分離するレシーバ
と、該レシーバにより分離された液冷媒を車外の空気と
熱交換させてさらに冷却する過冷却熱交換器とを備え、
該過冷却熱交換器が前記凝縮器と一体化されていること
を特徴とする。
【0014】過冷却熱交換器は、冷媒に過冷却をもたせ
て蒸発器の冷房能力を高めるためのものである。この車
両用空気調和装置においては、過冷却熱交換器を凝縮器
と一体化することにより、凝縮器の冷却効率が高まって
オイルクーラに冷熱を与えた分が補われる。
【0015】請求項5記載の車両用空気調和装置は、請
求項4記載の車両用空気調和装置において、前記過冷却
熱交換器が前記凝縮器の流出側に配設されていることを
特徴とする。
【0016】この車両用空気調和装置においては、過冷
却熱交換器を凝縮器の流出側に配設することにより、凝
縮器と過冷却熱交換器との間の熱伝導が少なくなるの
で、お互いの冷却効率に及ぼす影響が少なくて済む。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明に係る車両用空気調和装置
の実施形態を図1および図2に示して説明する。図1は
本実施形態における車両用空気調和装置の概略構成を示
す回路図である。図において、符号1はガス冷媒を吸入
圧縮する圧縮機、2は高温、高圧のガス冷媒を車外の空
気と熱交換させて冷却するコンデンサ(凝縮器)、3は
コンデンサ2により冷却された冷媒を気液分離するレシ
ーバ、4は高温、高圧の液冷媒を減圧する膨張弁、5は
減圧された液冷媒を蒸発させて車室内の空気を冷却する
エバポレータ(蒸発器)であり、これら各構成要素は冷
媒配管6により接続されて冷媒サイクルを実現する回路
を構成している。
【0018】この冷媒回路において、圧縮機1とコンデ
ンサ2との間には、圧縮機1から吐出された高温、高圧
のガス冷媒から該ガス冷媒に混入しているオイルを分離
するオイルセパレータ7が設けられている。
【0019】オイルセパレータ7には、分離したオイル
を車外の空気と熱交換させて冷却するオイルクーラ8が
設けられている。オイルクーラ8は圧縮機1に接続され
ており、オイルクーラ8を流通する過程で冷却されたオ
イルは圧縮機1の吐出圧力を利用してそのまま圧縮機1
の吸入側へ圧送されるようになっている。
【0020】レシーバ3とエバポレータ5との間には、
レシーバ3により分離された液冷媒を車外の空気と熱交
換させてさらに冷却する過冷却熱交換器9が設けられて
いる。
【0021】コンデンサ2、オイルクーラ8、過冷却熱
交換器9は一体化されてひとつの熱交換器の体をなして
いる。図に示すように、コンデンサ2の内部には、コン
デンサ2の幅方向を往復しながら蛇行するようにガス冷
媒の流路が設けられている。
【0022】オイルクーラ8は、コンデンサ2において
ガス冷媒が流入する側面に隣接配置されており、オイル
クーラ8を流通するオイルの流れ方向はコンデンサ2に
流入したガス冷媒の流れ方向と平行になるように設けら
れている。
【0023】過冷却熱交換器9は、コンデンサ2におい
てガス冷媒が流出する側面に隣接配置されており、過冷
却熱交換器9を流通する液冷媒の流れ方向はコンデンサ
から流出する冷媒の流れ方向と平行となるように設けら
れている。
【0024】上記のように構成された冷媒回路を備える
車両用空気調和装置において冷房を行う場合の冷媒およ
びオイルの流れについて説明する。まず、圧縮機1にお
いて圧縮された冷媒は高温、高圧のガス冷媒となる。こ
の高温、高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ7におい
て混入しているオイルを分離されたのち、コンデンサ2
に流入し、コンデンサ2を流通する過程で車外の空気に
熱を与えて凝縮し、高温、高圧の液冷媒(但し、一部に
気相が残る)となる。
【0025】一方、ガス冷媒から分離されたオイルはオ
イルクーラ8に流入し、オイルクーラ8を流通する過程
で車外の空気と熱交換して冷却される。冷却されたオイ
ルは圧縮機1の吸入側へ圧送される。
【0026】コンデンサ2を経た高温、高圧の液冷媒
は、レシーバ3において気液分離され、液相だけが過冷
却熱交換器9に流入し、過冷却熱交換器9を流通する過
程で車外の空気と熱交換して過度に冷却される。
【0027】過冷却熱交換器9を経た高温、高圧の液冷
媒は、膨張弁4を通過する過程で減圧されて低温、低圧
の液冷媒となってエバポレータ5に流入し、エバポレー
タ5を流入する過程で車室内の空気から熱を奪って蒸発
し、低温、低圧のガス冷媒となる。
【0028】エバポレータ5を経た低温、低圧のガス冷
媒は圧縮機1に吸入、圧縮されて高温、高圧のガス冷媒
となる。以降は上記の過程を繰り返すこととなる。
【0029】上記車両用空気調和装置においては、オイ
ルクーラ8を備えることにより、圧縮機1に戻されたと
きにオイルの特性が十分に活かされるようになる。ま
た、冷却することでオイルが劣化し難くなる。
【0030】図2は、図1中の二点鎖線Lに沿うコンデ
ンサ2各部の温度分布を表す図表である。この図表によ
ると、オイルクーラ8にあたる部分では温度が高く、コ
ンデンサ2にあたる部分では冷媒の流れ方向に沿って下
流に移るに従い温度が低下し、過冷却熱交換器9にあた
る部分では温度が低くなっていることがわかる。
【0031】つまり、オイルクーラ8はコンデンサ2の
冷熱で冷やされるが、比較的温度の高いコンデンサ2の
流入部とオイルクーラ8との間で熱交換がなされるた
め、コンデンサ2、オイルクーラ8間の熱伝導が少な
く、お互いの冷却効率に及ぼす影響が少なくて済む。
【0032】また、コンデンサ2は過冷却熱交換器9の
冷熱で冷やされるが、比較的温度の低いコンデンサ2の
流出部と過冷却熱交換器9との間で熱交換がなされるた
め、コンデンサ2、過冷却熱交換器9間の熱伝導が少な
く、お互いの冷却効率に及ぼす影響が少なくて済む。
【0033】上記車両用空気調和装置においては、コン
デンサ2の冷熱によってオイルクーラ8を効率よく冷却
し、コンデンサ2がオイルクーラ8に与えた冷熱分を過
冷却熱交換器9の冷熱でコンデンサ2を冷却することに
よって補うので、オイルの冷却を効率よく行うととも
に、3つの構成要素を個別に設けた場合と比較して格段
に冷却効率を高めることができる。
【0034】本実施形態における車両用空気調和装置に
おいては、コンデンサ2、オイルクーラ8、過冷却熱交
換器9を個別に製造してからそれぞれを接合するように
してもよいし、製造段階から3つの冷却要素を一体化し
た冷却ユニットとして製造してもよい。また、オイルク
ーラ8をコンデンサ2の流出側に、過冷却熱交換器9を
コンデンサ2の流入側に配設してもよい。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る車両
用空気調和装置によれば、オイルクーラを備えることに
より、圧縮機に戻されたときにオイルの特性を十分に活
かすことができる。また、冷却することでオイルが劣化
し難くなり、耐久性の向上が図れるとともに安定運転を
実現することができる。
【0036】請求項2記載の車両用空気調和装置によれ
ば、、オイルクーラを凝縮器と一体化することにより、
オイルクーラの冷却効率を高めることができる。これに
よってオイルの冷却が良好に行われるので、その特性を
十分に引き出すことができる。
【0037】請求項3記載の車両用空気調和装置によれ
ば、オイルクーラを凝縮器の流入側に配設することによ
り、オイルクーラと凝縮器との間の熱伝導が少なくなる
ので、お互いの冷却効率に及ぼす影響が少なくて済み、
凝縮器の性能が著しく損なわれることがない。
【0038】請求項4記載の車両用空気調和装置によれ
ば、過冷却熱交換器を凝縮器と一体化することにより、
凝縮器の冷却効率が高まるので、凝縮器がオイルクーラ
に与えた冷熱分を補うことができる。
【0039】請求項5記載の車両用空気調和装置によれ
ば、過冷却熱交換器を凝縮器の流出側に配設することに
より、凝縮器と過冷却熱交換器との間の熱伝導が少なく
なるので、お互いの冷却効率に及ぼす影響が少なくて済
み、過冷却熱交換器の性能が著しく損なわれることがな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る車両用空気調和装置の実施形態
を示す図であって、車両用空気調和装置の概略構成を示
す回路図である
【図2】 図1中の破線Lに沿うコンデンサの温度分布
を表す図表である。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 コンデンサ(凝縮器) 3 レシーバ、 4 膨張弁、 5 エバポレータ(蒸発器) 6 冷媒配管 7 オイルセパレータ 8 オイルクーラ 9 過冷却熱交換器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス冷媒を吸入圧縮する圧縮機と、該
    圧縮機から吐出された高温、高圧のガス冷媒から該ガス
    冷媒に混入しているオイルを分離するオイルセパレータ
    と、該オイルセパレータによりオイルを分離されたガス
    冷媒を車外の空気と熱交換させて冷却する凝縮器とを備
    える車両用空気調和装置であって、 前記オイルセパレータにより前記ガス冷媒から分離され
    たオイルを車外の空気と熱交換させて冷却するオイルク
    ーラを備えることを特徴とする車両用空気調和装置。
  2. 【請求項2】 前記オイルクーラが前記凝縮器と一体
    化されていることを特徴とする請求項1記載の車両用空
    気調和装置。
  3. 【請求項3】 前記オイルクーラが前記凝縮器の流入
    側に配設されていることを特徴とする請求項2記載の車
    両用空気調和装置。
  4. 【請求項4】 前記凝縮器により冷却された冷媒を気
    液分離するレシーバと、該レシーバにより分離された液
    冷媒を車外の空気と熱交換させてさらに冷却する過冷却
    熱交換器とを備え、該過冷却熱交換器が前記凝縮器と一
    体化されていることを特徴とする請求項1または2記載
    の車両用空気調和装置。
  5. 【請求項5】 前記過冷却熱交換器が前記凝縮器の流
    出側に配設されていることを特徴とする請求項4記載の
    車両用空気調和装置。
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