JP2001289536A

JP2001289536A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2001289536A
Application number: JP2000102070A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Oshitani; 洋押谷; Hirotsugu Takeuchi; 裕嗣武内
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2001-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】簡素な構成で、コンプレッサ起動時に冷媒蒸
発量を十分に確保してエジェクタ４の駆動流量や吸引流
量の不足を防止することのできる車両用空調装置の冷凍
サイクルを提供する。【解決手段】コンプレッサ１、コンデンサ２、レシー
バ３、エジェクタ４、気液分離器５を冷媒配管１１によ
って環状に連結すると共に、気液分離器５の液冷媒側と
エジェクタ４の吸引部８とを連結するバイパス配管１２
の途中に、冷媒を蒸発気化させるエバポレータ６を配置
した冷凍サイクルにおいて、エバポレータ６の入口側、
出口側ヘッダ内に、所定の内容量を持つ第１、第２液冷
媒溜め室を設けることにより、コンプレッサ起動時にエ
バポレータ６内に必要な液冷媒を貯めておくようにし
た。これにより、コンプレッサ起動時に冷媒蒸発量を十
分に確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンプレッサ起動
時において、エジェクタの駆動流量を確保するために、
エバポレータに液冷媒を一時的に貯留することが可能な
冷凍サイクルを備えた冷凍装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図６に示したように、コンプ
レッサ１０１、コンデンサ１０２、レシーバ１０３、エ
ジェクタ１０４および気液分離器１０５を冷媒配管１０
６により環状に連結すると共に、気液分離器１０５でガ
ス冷媒と分離された液冷媒を減圧装置１０７、エバポレ
ータ１０８を設置したバイパス配管１０９を介してエジ
ェクタ１０４の吸引部１１２に吸引させるようにした冷
凍サイクルを備えた車両用冷凍装置（例えば特開平１１
−３７５７７号公報等）が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の冷凍
サイクルにおいては、図６に示したように、コンプレッ
サ起動時に、冷媒がエバポレータ１０８において十分蒸
発せず、サイクル運転に必要な駆動流量を十分に得るこ
とができないという問題が生じている。

【０００４】この理由を以下に説明する。冷凍サイクル
の場合、エバポレータ１０８を流れる流量、つまりエジ
ェクタ１０４の吸引流量は、エジェクタ１０４の吸引能
力に依存する。このエジェクタ１０４の吸引能力は、エ
ジェクタ１０４の駆動流量に大きく影響される。そし
て、エジェクタ１０４の駆動流量は、エバポレータ１０
８での冷媒蒸発量に依存する。

【０００５】このため、コンプレッサ起動時に、エバポ
レータ１０８での冷媒蒸発量が十分に確保されないと、
エジェクタ１０４の駆動流量が不足し、更に、エジェク
タ１０４の吸引流量も不足し、冷凍サイクルの冷凍能力
が低下するという不具合が生じる。

【０００６】このような不具合を解消する目的で、気液
分離器１０５をエバポレータ１０８より上部に設置し、
冷凍サイクルの運転停止時にエバポレータ１０８内に液
冷媒を貯めた状態で、コンプレッサ１０１を起動し、エ
バポレータ１０８での冷媒蒸発量を十分確保することが
考えられる。しかしながら、車両に空調装置を搭載した
場合、よりフレキシブルな設計を行うには、上記のよう
な制約条件のないことが望まれる。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、コンプレッサ起動時にエバポ
レータで冷媒が十分蒸発しないという点に着目し、簡素
な構成で、コンプレッサ起動時にエバポレータ内に必要
な液冷媒を貯めておくことにより、コンプレッサ起動時
に冷媒蒸発量を十分に確保してエジェクタの駆動流量や
吸引流量の不足を防止することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、気液分離器で分離された液冷媒を、冷媒を蒸発
気化させるエバポレータを設置したバイパス配管を介し
てエジェクタの吸引部に吸引させるようにした冷凍サイ
クルにおいて、エバポレータの冷媒入口側または冷媒出
口側に、冷媒を貯める冷媒溜め部を設けている。

【０００９】それによって、冷凍サイクルの運転開始
時、つまりコンプレッサ起動時に、エバポレータにおけ
る冷媒蒸発量を十分に得ることができるので、冷凍サイ
クルの運転に必要な駆動流量および吸引流量を確保する
ことができる。これにより、簡単な構成の追加で、冷凍
サイクルの冷凍能力の低下を抑えることができる。

【００１０】請求項２に記載の発明によれば、エバポレ
ータの入口側ヘッダまたは出口側ヘッダに、内部に所定
の内容量を有する冷媒溜め室を設けることにより、エバ
ポレータの内部に冷凍サイクルの運転に必要な液冷媒を
貯めておくことができる。これにより、冷凍サイクルの
運転開始時、つまりコンプレッサ起動時に、冷媒溜め室
に貯められた液冷媒を蒸発気化させることで、エバポレ
ータにおける冷媒蒸発量を十分に得ることができる。

【００１１】請求項３に記載の発明によれば、気液分離
器の液冷媒側とエバポレータの冷媒入口側とを連結する
バイパス配管の途中に、液冷媒を貯める液溜め管を配置
することにより、エバポレータの冷媒入口側に冷凍サイ
クルの運転に必要な液冷媒を貯めておくことができる。
これにより、冷凍サイクルの運転開始時、つまりコンプ
レッサ起動時に、液溜め管に貯められた液冷媒を蒸発気
化させることで、エバポレータにおける冷媒蒸発量を十
分に得ることができる。なお、液溜め管は、エバポレー
タへの液冷媒流入位置と略同一平面上、あるいはエバポ
レータへの液冷媒流入位置よりも上方に設置する方が望
まれる。

【００１２】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。〔第１実施形態の構成〕図１ないし図４は本発明の第１
実施形態を示したもので、図１は車両用空調装置の冷凍
サイクルに組み込まれるエバポレータの構造を示した図
で、図２は車両用空調装置の冷凍サイクルの概略構成を
示した図である。

【００１３】本実施形態の車両用空調装置の冷凍サイク
ルは、例えばエンジン搭載車、電気自動車またはハイブ
リッド自動車等の車両に搭載され、コンプレッサ１、コ
ンデンサ２、レシーバ３、エジェクタ４、気液分離器５
を冷媒配管１１ａによって環状に連結したエジェクタサ
イクルである。そして、その冷凍サイクルには、気液分
離器５の液相側とエジェクタ４の吸引部８とがバイパス
配管１１ｂによって連結されている。さらに、バイパス
配管１１ｂの途中には、エバポレータ６が設置されてい
る。

【００１４】コンプレッサ１は、車両のエンジンルーム
内に搭載されたエンジン（図示せず）または電動モータ
等の駆動源により回転駆動されて、内部に吸入したガス
冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒をコンデンサ２側に
吐出する冷媒圧縮機である。なお、コンプレッサ１をエ
ンジンにより駆動する場合には、エンジンからコンプレ
ッサ１への回転動力の伝達を断続する電磁クラッチが設
けられる。

【００１５】コンデンサ２は、車両のエンジンルーム内
の走行風を受け易い場所に設置されて、コンプレッサ１
の吐出口から吐出されたガス冷媒と冷却ファン（図示せ
ず）等により送られた室外空気とを熱交換してガス冷媒
を凝縮液化させる冷媒凝縮器である。

【００１６】レシーバ３は、コンデンサ２から流入した
冷媒を気液分離する受液器である。エジェクタ４は、レ
シーバ３から流入した液冷媒をノズル７より噴出するこ
とによって減圧霧化すると共に、吸引部８よりガス冷媒
を吸引して、ディフューザ９内で液冷媒とガス冷媒とを
混合して昇圧した後に気液分離器５へ気液二相状態の冷
媒を送る減圧手段である。

【００１７】気液分離器５は、エジェクタ４により減圧
膨張された気液二相冷媒を気液分離するアキュームレー
タである。エバポレータ６は、気液分離器５から流入し
た液冷媒と遠心式送風機（図示せず）等により送られた
空気とを熱交換して液冷媒を蒸発気化させる冷媒蒸発器
である。

【００１８】次に、本実施形態の冷凍サイクルに組み込
まれるエバポレータ６の構造を図１ないし図４に基づい
て簡単に説明する。ここで、図３はエバポレータの第１
コア部および液冷媒溜め室を示した図で、図４はエバポ
レータの第２コア部および液冷媒溜め室を示した図であ
る。

【００１９】エバポレータ６は、遠心式送風機の空気下
流部において空調ダクト（図示せず）内に形成される通
風路全面を塞ぐように配設されている。そして、エバポ
レータ６は、前後Ｕターン方式の積層型冷媒蒸発器で、
空気との熱交換効率を向上させるためのコルゲートフィ
ン１２と、一対の薄い板状の成形プレートをろう付け等
の手段により形成された冷媒流路管１３とを複数積層し
てなる。これらの冷媒流路管１３内には、空気下流側に
配置される第１冷媒流路１４と、空気上流側に配置され
る第２冷媒流路１５とがそれぞれ形成されている。

【００２０】ここで、複数の冷媒流路管１３内の第１冷
媒流路１４は、複数積層方向に列設することで、複数の
コルゲートフィン１２と共にエバポレータ６の第１コア
部２１を構成し、複数の冷媒流路管１３内の第２冷媒流
路１５は、複数積層方向に列設することで、複数のコル
ゲートフィン１２と共にエバポレータ６の第２コア部２
２を構成する。

【００２１】そして、複数の冷媒流路管１３の図示上端
側には、２個の中間ヘッダ１６、１７が設けられてお
り、これらの中間ヘッダ１６、１７には、隣設する空気
下流側熱交換通路と空気上流側熱交換通路とを連通させ
るための連通穴（図示せず）が形成されている。また、
複数の冷媒流路管１３の図示下端側には、入口側、出口
側ヘッダ１８、１９が設けられている。

【００２２】入口側ヘッダ１８には、図１および図３に
示したように、気液分離器５からエバポレータ６へ液冷
媒を導くバイパス配管１１ｂに接続する入口配管２３が
接続されている。また、出口側ヘッダ１９には、図１お
よび図４に示したように、エバポレータ６からエジェク
タ４の吸引部８へガス冷媒を導くバイパス配管１１ｂに
接続する出口配管２４が接続されている。

【００２３】また、本実施形態の入口側、出口側ヘッダ
１８、１９には、冷媒の流入位置、流出位置よりも図示
下方（天地方向の地方向）に第１、第２液冷媒溜め室２
５、２６が設けられている。これらの第１、第２液冷媒
溜め室２５、２６は、本発明の冷媒溜め部に相当するも
ので、液冷媒を貯めることが可能な所定の内容量を持つ
冷媒溜め室である。

【００２４】第１、第２液冷媒溜め室２５、２６の入
口、出口配管２３、２４側には、少なくとも冷凍サイク
ルの停止時に、バイパス配管１１ｂ側への液冷媒の流出
を防止するための第１、第２トラップ（側壁部、堰き止
め部）２７、２８が設けられている。なお、第１、第２
液冷媒溜め室２５、２６は、略直方体形状の中空部だけ
でなく、入口、出口配管２３、２４側が深く、入口、出
口配管２３、２４に対して逆側が浅い略台形状の中空部
でも良い。

【００２５】〔第１実施形態の作用〕次に、本実施形態
の冷凍サイクルの作用を図１ないし図４に基づいて簡単
に説明する。

【００２６】コンプレッサ１で圧縮されて高温高圧とな
ったガス冷媒は、コンプレッサ１の吐出口より吐出され
てコンデンサ２内に流入する。コンデンサ２内に流入し
たガス冷媒は、コンデンサ２を通過する際に冷却ファン
等により送られる室外空気と熱交換して凝縮液化されて
高温高圧の液冷媒となってレシーバ３内に流入して気液
分離される。その後に、レシーバ３内の液冷媒は、エジ
ェクタ４内に流入する。

【００２７】そして、エジェクタ４内に流入した液冷媒
は、ノズル７を通過する際に減圧され、更にディフュー
ザ９を通過する際に昇圧される。このとき、ノズル７を
液冷媒が通過する際にノズル７から高速で噴出する冷媒
回りの圧力低下を利用して、エジェクタ４の吸引部８に
バイパス配管１１ｂからガス冷媒が吸引される。このた
め、コンデンサ２から流入した液冷媒とバイパス配管１
１ｂから吸引されたガス冷媒とがディフューザ９内で混
合される。

【００２８】その後に、エジェクタ４より流出した気液
二相状態の冷媒は、気液分離器５内に流入してガス冷媒
と液冷媒とに気液分離する。このうちガス冷媒は、コン
プレッサ１の吸引力によって気液分離器５のガス冷媒側
から流出してコンプレッサ１の吸入口に吸入される。

【００２９】一方、気液分離器５内の液冷媒は、気液分
離器５の液冷媒側から流出してバイパス配管１１ｂ内に
流入する。そして、入口配管２３からエバポレータ６の
入口側ヘッダ１８内に流入して、第１コア部２１を構成
する複数の冷媒流路管１３内に形成される各第１冷媒流
路１４に分配される。

【００３０】そして、各第１冷媒流路１４から２個の中
間ヘッダ１６、１７内に流入した冷媒は、再び、第２コ
ア部２２を構成する複数の冷媒流路管１３内に形成され
る各第２冷媒流路１５に分配される。そして、液冷媒
は、複数の冷媒流路管１３内に形成される各第１冷媒流
路１４および各第２冷媒流路１５を通過する際に、遠心
式送風機により送られる空気と熱交換して蒸発気化され
てガス冷媒となる。

【００３１】そして、複数の冷媒流路管１３内に形成さ
れる各第２冷媒流路１５より流出したガス冷媒は、エバ
ポレータ６の出口側ヘッダ１９内に流入して、出口配管
２４からバイパス配管１１ｂ内に流入する。その後に、
バイパス配管１１ｂ内に流入したガス冷媒は、エジェク
タ４の吸引部８に吸引される。

【００３２】〔第１実施形態の効果〕以上のように、本
実施形態のエジェクタ４を備えた冷凍サイクルは、図
１、図３および図４に示したように、エバポレータ６の
入口側、出口側ヘッダ１８、１９における液冷媒流入位
置、液冷媒流出位置を、第１、第２コア部２１、２２の
図示下方（天地方向の地方向）に配置し、且つエバポレ
ータ６の入口側、出口側ヘッダ１８、１９内に所定の内
容量を持つ第１、第２液冷媒溜め室２５、２６を設ける
ことにより、簡単な構成の追加で、エバポレータ６内に
冷凍サイクルの運転に必要な量の液冷媒を貯めるように
している。

【００３３】また、エバポレータ６の入口側、出口側ヘ
ッダ１８、１９の冷媒流入口、冷媒流出口に第１、第２
トラップ２７、２８を設けることで、冷凍サイクルの停
止時の、エバポレータ６からバイパス配管１１ｂ内への
液冷媒の流出を防止するようにしている。

【００３４】それによって、冷凍サイクルの運転開始
時、つまりコンプレッサ起動時に、エバポレータ６にお
ける冷媒蒸発量を十分に得ることができるので、冷凍サ
イクルの運転に必要な駆動流量、およびエジェクタ４の
吸引流量を確保することができる。これにより、冷凍サ
イクルの冷凍性能の低下を抑えることができる。また、
第１、第２液冷媒溜め室２５、２６を、エバポレータ６
の入口側、出口側ヘッダ１８、１９に内蔵することで、
車両への搭載性を向上することができる。

【００３５】〔第２実施形態〕図５は本発明の第２実施
形態を示したもので、車両用空調装置の冷凍サイクルに
組み込まれるエバポレータの構造を示した図である。

【００３６】本実施形態では、気液分離器５とエバポレ
ータ６とを連結するバイパス配管１１ｂの途中に、簡素
で小型の液溜め管１０を配置している。この液溜め管１
０は、図５に示したように、液溜め管１０の冷媒上流側
（前）のバイパス配管１１ｂ、および液溜め管１０の冷
媒下流側（後）の入口配管２３の内径よりも大きい内径
を持ち、所定の管長さを持つことで所定の内容量を有す
る円状管である。

【００３７】なお、液溜め管１０は、所定の内容量を有
すれば良いので、エバポレータ６の冷媒上流側のバイパ
ス配管１１ｂ、あるいはエバポレータ６の冷媒上流側の
入口配管２３が所定の管長さを持つ所定の内容量を有す
るものであれば、液溜め管１０を設けなくても、バイパ
ス配管１１ｂまたは入口配管２３にて液溜め部を構成で
きる。また、液溜め管１０の設置位置（取付位置）は、
エバポレータ６の入口側ヘッダ１８への液冷媒の流入位
置と同一平面上か、あるいはその液冷媒の流入位置より
も上方（天地方向の天方向）に設置することが望まし
い。

【００３８】ここで、エバポレータ６の入口側、出口側
ヘッダ１８、１９の内容量が設計上の制約により第１実
施形態のように十分とることができず、必要な容量の液
冷媒をコンプレッサ１の運転停止時に貯めることができ
ない場合、この実施形態を採用することにより、コンプ
レッサ起動時に、エバポレータ６における冷媒蒸発量を
十分に得ることができる。

【００３９】〔他の実施形態〕本実施形態では、本発明
を車両用空調装置に適用した例を説明したが、本発明を
車両用冷房装置、車両用冷蔵装置または車両用冷凍装置
に適用しても良い。また、本発明を定置式の冷凍装置に
適用しても良い。

【００４０】本実施形態では、エバポレータ６として前
後Ｕターン方式の冷媒蒸発器を用いたが、エバポレータ
６として前後左右ターン方式の冷媒蒸発器を用いても良
い。また、本実施形態では、エバポレータ６として、一
対の成形プレートとコルゲートフィンとを複数積層して
なる積層型冷媒蒸発器を用いたが、エバポレータ６とし
て、プレートフィンチューブ方式の冷媒蒸発器、コルゲ
ートフィンチューブ方式の冷媒蒸発器等を用いても良
い。

【００４１】本実施形態では、エジェクタ４と気液分離
器５とを冷媒配管１１ａによって連結したが、エジェク
タ４と気液分離器５との間の冷媒配管１１ａの途中に、
エバポレータ６とは別途設けた第１エバポレータを設置
しても良い。この場合には、エバポレータ６は第２エバ
ポレータとなる。

【００４２】本実施形態では、気液分離器５の液冷媒側
とエバポレータ６の入口側ヘッダ１８の冷媒入口側とを
バイパス配管１１ｂおよび入口配管２３によって直接接
続するようにしたが、必要であれば気液分離器５の液冷
媒側とエバポレータ６の入口側ヘッダ１８の冷媒入口側
との間に減圧装置（キャピラリチューブやオリフィス等
の固定絞り）を設置しても良い。

【００４３】本実施形態では、エバポレータ６の入口
側、出口側ヘッダ１８、１９の両方の内部に第１、第２
液冷媒溜め室２５、２６を設けたが、エバポレータ６の
入口側ヘッダ１８のみに第１液冷媒溜め室２５を設けて
も良く、エバポレータ６の出口側ヘッダ１９のみに第２
液冷媒溜め室２６を設けても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用空調装置の冷凍サイクルに組み込まれる
エバポレータの構造を示した透視図である（第１実施形
態）。

【図２】車両用空調装置の冷凍サイクルの概略構成を示
した構成図である（第１実施形態）。

【図３】エバポレータの第１コア部および液冷媒溜め室
を示した概略図である（第１実施形態）。

【図４】エバポレータの第２コア部および液冷媒溜め室
を示した概略図である（第１実施形態）。

【図５】車両用空調装置の冷凍サイクルに組み込まれる
エバポレータの構造を示した透視図である（第２実施形
態）。

【図６】車両用冷凍装置の冷凍サイクルの概略構成を示
した構成図である（従来の技術）。

【符号の説明】

１コンプレッサ２コンデンサ３レシーバ４エジェクタ５気液分離器６エバポレータ８吸引部１０液溜め管（冷媒溜め部）１１ａ冷媒配管１１ｂバイパス配管１８入口側ヘッダ１９出口側ヘッダ２１第１コア部２２第２コア部２５第１液冷媒溜め室（冷媒溜め部）２６第２液冷媒溜め室（冷媒溜め部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンプレッサ、コンデンサ、エジェクタお
よび気液分離器を冷媒配管で環状に連結すると共に、前
記気液分離器で分離された液冷媒を、エバポレータを設
置したバイパス配管を介してエジェクタの吸引部に吸引
させるようにした冷凍サイクルを備えた冷凍装置におい
て、前記エバポレータの冷媒入口側または冷媒出口側には、
冷媒を貯める冷媒溜め部が設けられていることを特徴と
する冷凍装置。
【請求項２】請求項１に記載の冷凍装置において、前記エバポレータは、冷媒を蒸発気化させるコア部、こ
のコア部の冷媒入口側に接続された入口側ヘッダ、およ
び前記コア部の冷媒出口側に接続された出口側ヘッダを
有し、前記冷媒溜め部は、前記入口側ヘッダまたは前記出口側
ヘッダに設けられて、内部に所定の内容量を有する冷媒
溜め室であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】請求項１に記載の冷凍装置において、前記冷媒溜め部は、前記気液分離器の液冷媒側と前記エ
バポレータの冷媒入口側とを連結するバイパス配管の途
中に配置されて、液冷媒を貯める液溜め管であることを
特徴とする冷凍装置。