JP2002267282A - 車両用空調装置 - Google Patents

車両用空調装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アキュムレータのない簡単かつ安価な構成で
あっても、冷媒を確実にスーパーヒート状態としてコン
プレッサに戻す。 【解決手段】 コンプレッサ1から吐出された冷媒から
オイルを分離するオイルセパレータ2を設ける。このオ
イルセパレータ2で分離したオイルを前記コンプレッサ
1に戻すオイルリターン管6を、前記車内側熱交換器と
コンプレッサ1とを結ぶ配管の途中に接続することによ
り、車内側熱交換器からの冷媒を完全に気化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気圧縮式冷凍サ
イクルを備えた車両用空調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、蒸気圧縮式冷凍サイクルを備えた
車両用空調装置では、コンプレッサから吐出した冷媒を
車外側熱交換器から減圧手段を介して車内側熱交換器に
流入させた後、コンプレッサに戻って循環させている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記車
両用空調装置では、減圧手段に固定オリフィスを使用し
ている場合、スーパーヒート量を制御できないため、コ
ンプレッサに冷媒が液相のままで流入しないようにアキ
ュムレータが必須である。また、アキュムレータを廃止
するために、減圧手段に温度膨張弁を使用する場合、コ
ンプレッサに冷媒が液相のままで流入しないようにする
と、車内側熱交換器内にスーパーヒート領域ができ、通
過する空気を均一に冷却することが困難となる。
【0004】なお、戻し流量調整手段により、コンプレ
ッサから吐出された冷媒に含まれるオイルをコンプレッ
サに還流させるようにした車両用空調装置が特開平1−
262216号公報に開示されているが、前記戻し流量
調整手段はオイルの還流量を調整する機能しか持ち合わ
せていない。
【0005】そこで、本発明は、アキュムレータのない
簡単かつ安価な構成であっても、冷媒を確実にスーパー
ヒート状態としてコンプレッサに戻すことのできる車両
用空調装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、コンプレッサから吐出された
冷媒を、車外側熱交換器で凝縮させ、減圧手段で減圧
し、車内側熱交換器で気化させた後、コンプレッサに戻
して循環させる冷凍サイクルを備えた車両用空調装置に
おいて、前記コンプレッサから吐出された冷媒からオイ
ルを分離するオイルセパレータを設け、該オイルセパレ
ータで分離したオイルを前記コンプレッサに戻すオイル
リターン管を、前記車内側熱交換器とコンプレッサとを
結ぶ入口側配管の途中に接続することにより、車内側熱
交換器からの冷媒を完全に気化させるようにしたもので
ある。
【0007】この構成により、アキュムレータを必要と
することなく、還流させた高温のオイルにより、液相冷
媒を確実に気化させた状態でコンプレッサに戻すことが
できる。
【0008】前記入口側配管の途中に、冷媒のスーパー
ヒート量、すなわち過熱冷媒量を検出するスーパーヒー
ト量検出手段を設けると共に、前記オイルリターン管の
途中に制御弁を設け、前記スーパーヒート量検出手段で
の検出結果に基づいて、所望のスーパーヒート量が得ら
れるように、前記制御弁の開度を制御するのが好まし
い。
【0009】この構成により、コンプレッサに流入する
気化した冷媒のスーパーヒート量を調整することができ
るので、コンプレッサを高速で運転する場合等に、高い
サイクル効率が得られるように、減圧手段により冷媒を
減圧しても、吐出する冷媒温度が上昇し過ぎることを防
止できる。
【0010】前記減圧手段を制御弁で構成し、前記入口
側配管の途中に冷媒のスーパーヒート量を検出するスー
パーヒート量検出手段を設け、該スーパーヒート量検出
手段で検出されるスーパーヒート量に基づいて前記制御
弁の開度を調整することにより、車内側熱交換器でのス
ーパーヒート量を0とすると、車内側熱交換器を通過す
る空気の温度分布が不均一となることを防止可能な点で
好ましい。
【0011】さらに、前記減圧手段を制御弁で構成し、
前記車内側熱交換器の入口近傍に、冷媒のサブクール
量、すなわち過冷冷媒量を検出するサブクール量検出手
段を設け、該サブクール量検出手段で検出されるサブク
ール量に基づいて前記制御弁の開度を調整することによ
り、前記制御弁を通過する冷媒のサブクール量を制御し
てもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を添
付図面に従って説明する。
【0013】(第1実施形態)図1は、第1実施形態に
係る車両用空調装置の冷凍サイクルを示す。この冷凍サ
イクルでは、コンプレッサ1から吐出された冷媒が、オ
イルセパレータ2、車外側熱交換器であるコンデンサ
3、減圧手段であるオリフィス4、及び、車内側熱交換
器であるエバポレータ5を介してコンプレッサ1に戻っ
て循環する。
【0014】コンプレッサ1は、図示しないエンジンの
動力を利用して所定回転数で駆動する。
【0015】オイルセパレータ2は、コンプレッサ1か
ら吐出された冷媒中に含まれるオイルを分離し、オイル
リターン管6を介してコンプレッサ1に還流させる。オ
イルリターン管6は、エバポレータ5とコンプレッサ1
とを結ぶ入口側配管7の途中に接続され、コンプレッサ
1で高温・高圧となったオイルを、コンプレッサ1に流
入する冷媒と混合することにより、その液体を完全に気
化し、さらにスーパーヒート状態とする。
【0016】コンデンサ3は、車両前方部に配設され、
冷媒を凝縮させるのに適した従来周知の構造である。
【0017】オリフィス4には、開度を一定とした固定
オリフィスを使用している。
【0018】エバポレータ5は、車内前方部の空調ユニ
ット(図示せず)内に配設され、この空調ユニット内を
通過する空気を冷却・除湿する従来周知の構造である。
【0019】次に、前記冷凍サイクルの動作を説明す
る。
【0020】コンプレッサ1を駆動すると、冷媒が高温
・高圧状態となってオイルセパレータ2に流入する。オ
イルセパレータ2では、冷媒中に含まれるオイルを分離
する。分離されたオイルは、オイルリターン管6を介し
てコンプレッサ1の入口側配管7に戻される。冷媒は、
コンデンサ3で凝縮され、オリフィス4で気化しやすい
状態とされた後、エバポレータ5に流入する。エバポレ
ータ5では、冷媒が気化して外部を通過する空気から吸
熱する。この場合、エバポレータ5の外部を通過する空
気の温度や冷媒流量等の条件の違いにより、エバポレー
タ5から流出する液体冷媒量が変動する。しかし、前記
入口側配管7の途中にはオイルリターン管6が接続さ
れ、高温・高圧のオイルを還流させている。そして、オ
イルセパレータ2から還流させるオイル量は、前記条件
の違いに拘わらず、液体冷媒を完全に気化させるのに十
分な値となっている。したがって、液体冷媒がコンプレ
ッサ1に流入することがなくなり、異常停止等の不具合
の発生を防止することができる。
【0021】このように、前記冷凍サイクルによれば、
アキュムレータ等の冷媒の気液を分離する装置を必要と
することなく、しかも既存のオイルセパレータ2のオイ
ルリターン管6の接続場所に僅かに変更を加えただけ
で、冷媒を確実に気化させた状態でコンプレッサ1に流
入させることができ、簡単かつ安価な構成とすることが
可能となる。また、気液分離装置が不要なため、冷凍サ
イクルに余分な冷媒を必要とせず、冷凍サイクル内の冷
媒量を抑制することが可能である。
【0022】(第2実施形態)図2は、第2実施形態に
係る冷凍サイクルを示す。この冷凍サイクルは、前記第
1実施形態とは、前記入口側配管7のうち、オイルリタ
ーン管6の接続部分とコンプレッサ1の入口との間に、
感温筒等の冷媒のスーパーヒート量を検出可能なスーパ
ーヒート量検出手段8を設けると共に、検出されたスー
パーヒート量に基づいて開度を変更される制御弁9をオ
イルリターン管6の途中に設けるようにした点で相違す
る。
【0023】これによれば、スーパーヒート量検出手段
8で検出されるスーパーヒート量に基づいて必要量のオ
イルを還流させることができる。つまり、コンプレッサ
1に流入する冷媒のスーパーヒート量を制御することが
可能となり、コンプレッサ1が高速で回転したとして
も、吐出される冷媒温度が高温となり過ぎないように調
整することができる。また、冷凍サイクルで高いサイク
ル効率が得られるようにオリフィス4の開度を決定して
も、前記構成によりコンプレッサ1に流入する冷媒のス
ーパーヒート量を制御できるので、吐出される冷媒温度
が高温となり過ぎる等の不具合を発生させることもな
い。
【0024】(第3実施形態)図3は、第3実施形態に
係る冷凍サイクルを示す。この冷凍サイクルは、前記第
1実施形態とは、減圧手段に前記オリフィス4に代えて
温度膨張弁10を採用し、前記入口側配管7の途中に感
温筒等のスーパーヒート量検出手段8を設け、検出され
るスーパーヒート量に基づいて前記温度膨張弁10の開
度を制御している点で相違する。なお、スーパーヒート
量検出手段8を設ける位置は、入口側配管7の途中であ
れば、図3中実線で示すように、オイルリターン管6の
接続部分からエバポレータ側であってもよいし、図3中
2点鎖線で示すように、コンプレッサ側であってもよ
い。
【0025】ここでは、スーパーヒート量検出手段8で
検出されるスーパーヒート量に基づいて、エバポレータ
5内のスーパーヒート量が0となるように、温度膨張弁
10の開度を調整する。例えば、スーパーヒート量検出
手段8をオイルリターン管6の接続部分からエバポレー
タ5側に設ける場合、検出されるスーパーヒート量が0
となるように、温度膨張弁10の開度を大きくすればよ
い。また、スーパーヒート量検出手段8をオイルリター
ン管6の接続部分からコンプレッサ1側に設ける場合、
検出されるスーパーヒート量が常に一定となるように、
温度膨張弁10の開度を調整すればよい。これにより、
エバポレータ5内で冷媒がスーパーヒート状態となるこ
とを阻止し、エバポレータ5の空気通過場所の違いによ
る冷房能力のばらつきを抑えることが可能となる。
【0026】(第4実施形態)図4は、第4実施形態に
係る冷凍サイクルを示す。この冷凍サイクルは、前記第
1実施形態とは、減圧手段をオリフィス4に代えて温度
膨張弁10を採用し、そのコンデンサ3側の配管に感温
筒等のサブクール量検出手段11を設け、検出されるサ
ブクール量に基づいて前記温度膨張弁10の開度を制御
している点で相違する。
【0027】これによれば、サブクール量検出手段11
で検出されるサブクール量に基づいて、冷凍サイクルの
サイクル効率COP(エバポレータ5の冷房能力/コン
プレッサ1の動力)が最大となるように、温度膨張弁1
0の開度を調整することができる。そして、この第4実
施形態に係る構成は、図4中2点鎖線で示すように、前
記第2実施形態に係る構成と組み合わせることにより、
サイクル効率を最大としつつ、コンプレッサ1が異常停
止したり、コンプレッサ1から吐出される冷媒温度が上
昇し過ぎる等の不具合を発生させることもない。
【0028】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、コンプレッサから吐出した冷媒中のオイルに
より車内側熱交換器からの冷媒を確実にスーパーヒート
状態とすることができるので、アキュムレータが不要と
なり、その分構成が簡単で安価に製作することができ
る。このため、冷凍サイクルに必要とされる冷媒量を抑
制することが可能となる。
【0029】特に、制御弁によりオイルの還流量を調整
するので、コンプレッサから吐出する冷媒温度に拘わら
ず、スーパーヒート量をサイクル効率が高くなるように
設定することができる。
【0030】また、減圧手段により車内側熱交換器内で
のスーパーヒート量を0とするので、通過する空気の加
熱にばらつきが発生することを防止でき、適切な車内空
調が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施形態に係る冷凍サイクルの概略図で
ある。
【図2】 第2実施形態に係る冷凍サイクルの概略図で
ある。
【図3】 第3実施形態に係る冷凍サイクルの概略図で
ある。
【図4】 第4実施形態に係る冷凍サイクルの概略図で
ある。
【符号の説明】
1…コンプレッサ 2…オイルセパレータ 3…コンデンサ 4…オリフィス 5…エバポレータ 6…オイルリターン管 7…入口側配管 8…スーパーヒート量検出手段 9…制御弁 10…温度膨張弁 11…サブクール量検出手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンプレッサから吐出された冷媒を、車
    外側熱交換器で凝縮させ、減圧手段で減圧し、車内側熱
    交換器で気化させた後、コンプレッサに戻して循環させ
    る冷凍サイクルを備えた車両用空調装置において、 前記コンプレッサから吐出された冷媒からオイルを分離
    するオイルセパレータを設け、該オイルセパレータで分
    離したオイルを前記コンプレッサに戻すオイルリターン
    管を、前記車内側熱交換器とコンプレッサとを結ぶ入口
    側配管の途中に接続することにより、車内側熱交換器か
    らの冷媒を完全に気化させるようにしたことを特徴とす
    る車両用空調装置。
  2. 【請求項2】 前記入口側配管の途中に、冷媒のスーパ
    ーヒート量を検出するスーパーヒート量検出手段を設け
    ると共に、前記オイルリターン管の途中に制御弁を設
    け、前記スーパーヒート量検出手段での検出結果に基づ
    いて、所望のスーパーヒート量が得られるように、前記
    制御弁の開度を調整することを特徴とする請求項1に記
    載の車両用空調装置。
  3. 【請求項3】 前記減圧手段を制御弁で構成し、 前記入口側配管の途中に冷媒のスーパーヒート量を検出
    するスーパーヒート量検出手段を設け、 該スーパーヒート量検出手段で検出されるスーパーヒー
    ト量に基づいて前記制御弁の開度を調整することによ
    り、車内側熱交換器でのスーパーヒート量を0とするこ
    とを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用空調装
    置。
  4. 【請求項4】 前記減圧手段を制御弁で構成し、 前記車内側熱交換器の入口近傍に、冷媒のサブクール量
    を検出するサブクール量検出手段を設け、 該サブクール量検出手段で検出されるサブクール量に基
    づいて前記制御弁の開度を調整することにより、前記制
    御弁を通過する冷媒のサブクール量を制御することを特
    徴とする請求項1又は2に記載の車両用空調装置。
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