JP2004092933A - 冷凍サイクル - Google Patents
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Abstract
【課題】特別な要素を設けることなくコンプレッサの発熱防止、吐出冷媒の温度低下によるサイクル効率の向上を可能にし、更に省スペース化、コストの低減を図る。
【解決手段】二酸化炭素を冷媒とし、冷媒を圧送するコンプレッサ、前記コンプレッサにより圧送された冷媒を冷却するガスクーラ、高圧ラインと低圧ラインとの間で冷媒の熱交換を行う内部熱交換器、冷媒と潤滑油とを分離するオイルセパレータ8を含んで構成される冷凍サイクルにおいて、前記オイルセパレータ8は、前記ガスクーラの出口と前記内部熱交換器の高圧側熱交換部の入口との間に配置され、分離された潤滑油を前記コンプレッサの吸入口へ戻す油導手段を備えている。
【選択図】 図3
【解決手段】二酸化炭素を冷媒とし、冷媒を圧送するコンプレッサ、前記コンプレッサにより圧送された冷媒を冷却するガスクーラ、高圧ラインと低圧ラインとの間で冷媒の熱交換を行う内部熱交換器、冷媒と潤滑油とを分離するオイルセパレータ8を含んで構成される冷凍サイクルにおいて、前記オイルセパレータ8は、前記ガスクーラの出口と前記内部熱交換器の高圧側熱交換部の入口との間に配置され、分離された潤滑油を前記コンプレッサの吸入口へ戻す油導手段を備えている。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用空調装置等に用いられ二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルに関し、特に冷媒と共にコンプレッサから送出される潤滑油を分離しコンプレッサへ戻すオイルセパレータの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
オイルセパレータを備える冷凍サイクルの先行技術としては、特開2001−270321号公報「車両用空調システムのための冷却回路」等がある。この発明は、コンプレッサーの吐出室にオイル・セパレーターが接続され、オイル・セパレーターによって分離されたオイルをキャピラリー・チューブにより冷却した後コンプレッサーのクランク室へ戻すものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成は、オイル・セパレーターにより分離されたオイルがキャピラリー・チューブにより冷却された後コンプレッサーに戻されるので、コンプレッサーの発熱防止等の効果が期待できるものである。しかしながら、オイルを冷却する装置としてキャピラリー・チューブを特別に設けなければならないため、載置スペース、コスト等の面で不具合がある。
【0004】
そこで、この発明は、特別な要素を設けることなくコンプレッサの発熱防止、吐出冷媒の温度低下によるサイクル効率の向上を可能にし、更に省スペース化、コストの低減が図られた冷凍サイクルを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、二酸化炭素を冷媒とし、冷媒を圧送するコンプレッサ、前記コンプレッサにより圧送された冷媒を冷却するガスクーラ、高圧ラインと低圧ラインとの間で冷媒の熱交換を行う内部熱交換器、冷媒と潤滑油とを分離するオイルセパレータを含んで構成される冷凍サイクルにおいて、前記オイルセパレータは、前記ガスクーラの出口と前記内部熱交換器の高圧側熱交換部の入口との間に配置され、分離された潤滑油を前記コンプレッサの吸入口へ戻す油導手段を備えているものである(請求項1)。
【0006】
これによれば、ガスクーラにより冷却された潤滑油がコンプレッサに戻されるので、特別な冷却器等を設けることなく、コンプレッサの発熱防止、吐出冷媒の温度低下によるサイクル効率の向上を実現することができる。
【0007】
また、本発明は、上記請求項1の冷凍サイクルにおいて、前記オイルセパレータが前記内部熱交換器と一体に形成されているものである(請求項2)。
【0008】
これによれば、更に省スペース化、コストの低減を図ることができる。
【0009】
また、上記請求項2の冷凍サイクルにおいて、前記油導手段は、分離された潤滑油を前記内部熱交換器の低圧側熱交換部の出口と前記コンプレッサの吸入口とを連結する配管へ導くものであるとよい(請求項3)。
【0010】
これによれば、ガスクーラを通過した潤滑油を、特別な機構を設けることなくコンプレッサに戻すことができる。また、内部熱交換器と一体化されたオイルセパレータにおいては、前記低圧側熱交換部の出口側の配管が近接しているので、構造を簡素にすることができる。
【0011】
また、本発明は、上記請求項3の冷凍サイクルにおいて、前記オイルセパレータは、高圧ラインの圧力を感受し該高圧ラインの圧力が所定値以上になった時に開放し前記内部熱交換器の高圧側熱交換部の入口よりも上流側の冷媒を該内部熱交換器の低圧側熱交換部の出口よりも下流側へ逃がすリリーフ弁機構を備えているものである(請求項4)。
【0012】
高圧ラインの圧力の異常上昇を防止する手段として、従来からリリーフ弁が用いられているが、本構成のように、リリーフ弁機構をオイルセパレータ内に一体に設けることにより、省スペース化、低コスト化を実現することができる。
【0013】
また、上記請求項4の冷凍サイクルにおいて、前記リリーフ弁機構は、前記オイルセパレータ内部と前記低圧側熱交換部の出口よりも下流側の配管とを連通させる油導孔の開口状態を変化させるものであってもよい(請求項5)。
【0014】
これによれば、オイルセパレータ内に設けられる潤滑油をコンプレッサ入口に導くための油導孔を、高圧冷媒を逃がすための通路として兼ねることができるので、更なる省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図1に示す冷凍サイクル1は、自動車等の空調装置に用いられ二酸化炭素を冷媒とするものであり、冷媒を圧送するコンプレッサ2、コンプレッサ2により圧送された冷媒を外気との熱交換等により冷却するガスクーラ3、高圧ラインH及び低圧ラインLを流れる冷媒の相互間で熱交換させる内部熱交換器4、高圧ラインHの冷媒を減圧して低圧ラインLへ流出させる膨張弁5、膨張弁5により減圧された冷媒を空調空気との熱交換等により蒸発させるエバポレータ6、エバポレータ6から流出した冷媒を気液分離するアキュムレータ7、そして冷媒と潤滑油とを分離し冷媒のみを循環させると共に潤滑油を前記コンプレッサへ戻すオイルセパレータ8とを含んで構成されている。
【0016】
この実施の形態に係る冷凍サイクル1においては、前記オイルセパレータ8は、図2に示すように、ガスクーラ3の出口と内部熱交換器4の高圧側熱交換部4aの入口との間に配置され、また内部熱交換器4とモジュール化されて一体的に構成されている。
【0017】
第1の実施の形態に係るオイルセパレータ8は、図3に示すように、その一面が内部熱交換器4に固着されたケーシング20、前記ガスクーラ3の出口から延びる配管と連通しケーシング20内部に至る高圧連通路21、高圧連通路21の端部に略立法形状の空間として画成される分離空間22、分離空間22の上辺付近に一方の開口部を有すると共に他方の開口部が前記高圧側熱交換部4aの入口と連通する気相冷媒誘導パイプ23、一方の開口部が前記低圧側熱交換部4bの出口と連通すると共に他方の開口部がコンプレッサ2の吸入口と接続する配管と連通する低圧連通路24、前記分離空間22の底面に形成され該分離空間22と前記低圧連通路24とを連通させる油導孔25、油導孔25の入口に設けられたフィルタ26を有して構成されている。
【0018】
上記構成によれば、潤滑油を包含した冷媒は、ガスクーラ3によって冷却された後に前記オイルセパレータ8に流入し、分離空間22内において潤滑油を分離される。この分離された潤滑油は、前記油導孔25を通り前記低圧連通路24へ流れ、コンプレッサ2の吸入口からコンプレッサ2内に戻る。
【0019】
上記オイルセパレータ8により、オイル膜による内部熱交換器4及びエバポレータ6の熱交換効率の悪化、圧力損失等の不具合を防止することができると共に、ガスクーラ3により冷却された潤滑油によりコンプレッサ2の発熱を防止し、吐出冷媒の温度を低下させることができる。これにより、潤滑油を冷却させるための特別な冷却器等を用いることなく冷凍サイクルの効率を向上させることができる。更に、本構成は、オイルセパレータ8が内部熱交換器4と一体化されていることにより、省スペース化、低コスト化を図ることができるものである。
【0020】
以下に、本発明の他の実施の形態について説明するが、上記第1の実施の形態と同一の個所及び同様の作用を奏する個所には同一の符号を付してその説明を省略する。
【0021】
図4に示す第2の実施の形態に係るオイルセパレータ30は、前記内部熱交換器4と一体に形成されていると共に、前記分離空間22内にリリーフ弁機構35が設けられているものである。リリーフ弁機構35は、前記分離空間22と前記低圧連通路24とを連通させる連通孔36、連通孔36を開閉可能な弁体37、伸縮自在な材料からなり内部に窒素等の気体が封入され分離空間22の壁面及び弁体37と連結したベローズ38を有して構成されている。このリリーフ弁機構35により、高圧ラインHの圧力が所定値以上になると、ベローズ38が収縮して連通孔36が開放し、高圧ラインHの冷媒が低圧ラインLに放出される。これにより、高圧ラインHの異常上昇を防止することができる。本構成のように、オイルセパレータ30内にリリーフ弁機構35を設けることにより、更なる省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【0022】
図5に示す第3の実施の形態に係るオイルセパレータ40は、上記第2の実施の形態のように、分離空間22内にリリーフ弁機構35が設けられているものであるが、潤滑油を流出させるための前記油導孔25が、高圧冷媒を逃がす前記連通孔36を兼ねる構造となっている。そして、リリーフ弁機構35の弁体37の通常時における位置(初期位置)が、図5に示すように、初期リフト量hを確保するようになされている。これにより、油導孔25は通常時には少し開放された状態となり完全に閉鎖することがないので、潤滑油の流出が妨げられることはない。このような構成によっても、オイルセパレータ40とリリーフ弁機構35とを一体化することができ、更なる省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【0023】
尚、上記第2及び第3の実施の形態において、ベローズ38を用いたリリーフ弁機構35を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ダイヤフラム、電磁弁等の適宜な構成を利用することができるものである。
【0024】
【発明の効果】
以上のように、この発明は、オイルセパレータをガスクーラの出口側に設け、ガスクーラによって冷却された潤滑油をコンプレッサに戻すようにしたので、特別な冷却器等を用いることなく、コンプレッサの発熱防止、吐出冷媒の温度低下(サイクル効率の向上)を図ることができるものである。また、内部熱交換器とオイルセパレータ、更にリリーフ弁機構を一体化することにより、省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明に係る冷凍サイクルの構成を示す図である。
【図2】図2は、この発明の第1の実施の形態に係るオイルセパレータの構造を示す図である。
【図3】図3は、図2に示すオイルセパレータの拡大図である。
【図4】図4は、この発明の第2の実施の形態に係るオイルセパレータの構造を示す図である。
【図5】図5は、この発明の第3の実施の形態に係るオイルセパレータの構造を示す図である。
【符号の説明】
1 冷凍サイクル
2 コンプレッサ
3 ガスクーラ
4 内部熱交換器
4a 高圧側内部熱交換部
4b 低圧側内部熱交換部
5 膨張弁
6 エバポレータ
7 アキュムレータ
8,30,40 オイルセパレータ
20 ケーシング
21 高圧連通路
22 分離空間
24 低圧連通路
25 油導孔
26 フィルタ
35 リリーフ弁機構
36 連通孔
37 弁体
38 ベローズ
H 高圧ライン
L 低圧ライン
h 初期リフト量
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用空調装置等に用いられ二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルに関し、特に冷媒と共にコンプレッサから送出される潤滑油を分離しコンプレッサへ戻すオイルセパレータの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
オイルセパレータを備える冷凍サイクルの先行技術としては、特開2001−270321号公報「車両用空調システムのための冷却回路」等がある。この発明は、コンプレッサーの吐出室にオイル・セパレーターが接続され、オイル・セパレーターによって分離されたオイルをキャピラリー・チューブにより冷却した後コンプレッサーのクランク室へ戻すものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成は、オイル・セパレーターにより分離されたオイルがキャピラリー・チューブにより冷却された後コンプレッサーに戻されるので、コンプレッサーの発熱防止等の効果が期待できるものである。しかしながら、オイルを冷却する装置としてキャピラリー・チューブを特別に設けなければならないため、載置スペース、コスト等の面で不具合がある。
【0004】
そこで、この発明は、特別な要素を設けることなくコンプレッサの発熱防止、吐出冷媒の温度低下によるサイクル効率の向上を可能にし、更に省スペース化、コストの低減が図られた冷凍サイクルを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、二酸化炭素を冷媒とし、冷媒を圧送するコンプレッサ、前記コンプレッサにより圧送された冷媒を冷却するガスクーラ、高圧ラインと低圧ラインとの間で冷媒の熱交換を行う内部熱交換器、冷媒と潤滑油とを分離するオイルセパレータを含んで構成される冷凍サイクルにおいて、前記オイルセパレータは、前記ガスクーラの出口と前記内部熱交換器の高圧側熱交換部の入口との間に配置され、分離された潤滑油を前記コンプレッサの吸入口へ戻す油導手段を備えているものである(請求項1)。
【0006】
これによれば、ガスクーラにより冷却された潤滑油がコンプレッサに戻されるので、特別な冷却器等を設けることなく、コンプレッサの発熱防止、吐出冷媒の温度低下によるサイクル効率の向上を実現することができる。
【0007】
また、本発明は、上記請求項1の冷凍サイクルにおいて、前記オイルセパレータが前記内部熱交換器と一体に形成されているものである(請求項2)。
【0008】
これによれば、更に省スペース化、コストの低減を図ることができる。
【0009】
また、上記請求項2の冷凍サイクルにおいて、前記油導手段は、分離された潤滑油を前記内部熱交換器の低圧側熱交換部の出口と前記コンプレッサの吸入口とを連結する配管へ導くものであるとよい(請求項3)。
【0010】
これによれば、ガスクーラを通過した潤滑油を、特別な機構を設けることなくコンプレッサに戻すことができる。また、内部熱交換器と一体化されたオイルセパレータにおいては、前記低圧側熱交換部の出口側の配管が近接しているので、構造を簡素にすることができる。
【0011】
また、本発明は、上記請求項3の冷凍サイクルにおいて、前記オイルセパレータは、高圧ラインの圧力を感受し該高圧ラインの圧力が所定値以上になった時に開放し前記内部熱交換器の高圧側熱交換部の入口よりも上流側の冷媒を該内部熱交換器の低圧側熱交換部の出口よりも下流側へ逃がすリリーフ弁機構を備えているものである(請求項4)。
【0012】
高圧ラインの圧力の異常上昇を防止する手段として、従来からリリーフ弁が用いられているが、本構成のように、リリーフ弁機構をオイルセパレータ内に一体に設けることにより、省スペース化、低コスト化を実現することができる。
【0013】
また、上記請求項4の冷凍サイクルにおいて、前記リリーフ弁機構は、前記オイルセパレータ内部と前記低圧側熱交換部の出口よりも下流側の配管とを連通させる油導孔の開口状態を変化させるものであってもよい(請求項5)。
【0014】
これによれば、オイルセパレータ内に設けられる潤滑油をコンプレッサ入口に導くための油導孔を、高圧冷媒を逃がすための通路として兼ねることができるので、更なる省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図1に示す冷凍サイクル1は、自動車等の空調装置に用いられ二酸化炭素を冷媒とするものであり、冷媒を圧送するコンプレッサ2、コンプレッサ2により圧送された冷媒を外気との熱交換等により冷却するガスクーラ3、高圧ラインH及び低圧ラインLを流れる冷媒の相互間で熱交換させる内部熱交換器4、高圧ラインHの冷媒を減圧して低圧ラインLへ流出させる膨張弁5、膨張弁5により減圧された冷媒を空調空気との熱交換等により蒸発させるエバポレータ6、エバポレータ6から流出した冷媒を気液分離するアキュムレータ7、そして冷媒と潤滑油とを分離し冷媒のみを循環させると共に潤滑油を前記コンプレッサへ戻すオイルセパレータ8とを含んで構成されている。
【0016】
この実施の形態に係る冷凍サイクル1においては、前記オイルセパレータ8は、図2に示すように、ガスクーラ3の出口と内部熱交換器4の高圧側熱交換部4aの入口との間に配置され、また内部熱交換器4とモジュール化されて一体的に構成されている。
【0017】
第1の実施の形態に係るオイルセパレータ8は、図3に示すように、その一面が内部熱交換器4に固着されたケーシング20、前記ガスクーラ3の出口から延びる配管と連通しケーシング20内部に至る高圧連通路21、高圧連通路21の端部に略立法形状の空間として画成される分離空間22、分離空間22の上辺付近に一方の開口部を有すると共に他方の開口部が前記高圧側熱交換部4aの入口と連通する気相冷媒誘導パイプ23、一方の開口部が前記低圧側熱交換部4bの出口と連通すると共に他方の開口部がコンプレッサ2の吸入口と接続する配管と連通する低圧連通路24、前記分離空間22の底面に形成され該分離空間22と前記低圧連通路24とを連通させる油導孔25、油導孔25の入口に設けられたフィルタ26を有して構成されている。
【0018】
上記構成によれば、潤滑油を包含した冷媒は、ガスクーラ3によって冷却された後に前記オイルセパレータ8に流入し、分離空間22内において潤滑油を分離される。この分離された潤滑油は、前記油導孔25を通り前記低圧連通路24へ流れ、コンプレッサ2の吸入口からコンプレッサ2内に戻る。
【0019】
上記オイルセパレータ8により、オイル膜による内部熱交換器4及びエバポレータ6の熱交換効率の悪化、圧力損失等の不具合を防止することができると共に、ガスクーラ3により冷却された潤滑油によりコンプレッサ2の発熱を防止し、吐出冷媒の温度を低下させることができる。これにより、潤滑油を冷却させるための特別な冷却器等を用いることなく冷凍サイクルの効率を向上させることができる。更に、本構成は、オイルセパレータ8が内部熱交換器4と一体化されていることにより、省スペース化、低コスト化を図ることができるものである。
【0020】
以下に、本発明の他の実施の形態について説明するが、上記第1の実施の形態と同一の個所及び同様の作用を奏する個所には同一の符号を付してその説明を省略する。
【0021】
図4に示す第2の実施の形態に係るオイルセパレータ30は、前記内部熱交換器4と一体に形成されていると共に、前記分離空間22内にリリーフ弁機構35が設けられているものである。リリーフ弁機構35は、前記分離空間22と前記低圧連通路24とを連通させる連通孔36、連通孔36を開閉可能な弁体37、伸縮自在な材料からなり内部に窒素等の気体が封入され分離空間22の壁面及び弁体37と連結したベローズ38を有して構成されている。このリリーフ弁機構35により、高圧ラインHの圧力が所定値以上になると、ベローズ38が収縮して連通孔36が開放し、高圧ラインHの冷媒が低圧ラインLに放出される。これにより、高圧ラインHの異常上昇を防止することができる。本構成のように、オイルセパレータ30内にリリーフ弁機構35を設けることにより、更なる省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【0022】
図5に示す第3の実施の形態に係るオイルセパレータ40は、上記第2の実施の形態のように、分離空間22内にリリーフ弁機構35が設けられているものであるが、潤滑油を流出させるための前記油導孔25が、高圧冷媒を逃がす前記連通孔36を兼ねる構造となっている。そして、リリーフ弁機構35の弁体37の通常時における位置(初期位置)が、図5に示すように、初期リフト量hを確保するようになされている。これにより、油導孔25は通常時には少し開放された状態となり完全に閉鎖することがないので、潤滑油の流出が妨げられることはない。このような構成によっても、オイルセパレータ40とリリーフ弁機構35とを一体化することができ、更なる省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【0023】
尚、上記第2及び第3の実施の形態において、ベローズ38を用いたリリーフ弁機構35を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ダイヤフラム、電磁弁等の適宜な構成を利用することができるものである。
【0024】
【発明の効果】
以上のように、この発明は、オイルセパレータをガスクーラの出口側に設け、ガスクーラによって冷却された潤滑油をコンプレッサに戻すようにしたので、特別な冷却器等を用いることなく、コンプレッサの発熱防止、吐出冷媒の温度低下(サイクル効率の向上)を図ることができるものである。また、内部熱交換器とオイルセパレータ、更にリリーフ弁機構を一体化することにより、省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明に係る冷凍サイクルの構成を示す図である。
【図2】図2は、この発明の第1の実施の形態に係るオイルセパレータの構造を示す図である。
【図3】図3は、図2に示すオイルセパレータの拡大図である。
【図4】図4は、この発明の第2の実施の形態に係るオイルセパレータの構造を示す図である。
【図5】図5は、この発明の第3の実施の形態に係るオイルセパレータの構造を示す図である。
【符号の説明】
1 冷凍サイクル
2 コンプレッサ
3 ガスクーラ
4 内部熱交換器
4a 高圧側内部熱交換部
4b 低圧側内部熱交換部
5 膨張弁
6 エバポレータ
7 アキュムレータ
8,30,40 オイルセパレータ
20 ケーシング
21 高圧連通路
22 分離空間
24 低圧連通路
25 油導孔
26 フィルタ
35 リリーフ弁機構
36 連通孔
37 弁体
38 ベローズ
H 高圧ライン
L 低圧ライン
h 初期リフト量
Claims (5)
- 二酸化炭素を冷媒とし、冷媒を圧送するコンプレッサ、前記コンプレッサにより圧送された冷媒を冷却するガスクーラ、高圧ラインと低圧ラインとの間で冷媒の熱交換を行う内部熱交換器、冷媒と潤滑油とを分離するオイルセパレータを含んで構成される冷凍サイクルにおいて、
前記オイルセパレータは、前記ガスクーラの出口と前記内部熱交換器の高圧側熱交換部の入口との間に配置され、分離された潤滑油を前記コンプレッサの吸入口へ戻す油導手段を備えていることを特徴とする冷凍サイクル。 - 前記オイルセパレータは、前記内部熱交換器と一体に形成されていることを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル。
- 前記油導手段は、分離された潤滑油を前記内部熱交換器の低圧側熱交換部の出口と前記コンプレッサの吸入口とを連結する配管へ導くことを特徴とする請求項2記載の冷凍サイクル。
- 前記オイルセパレータは、高圧ラインの圧力を感受し該高圧ラインの圧力が所定値以上になった時に開放し前記内部熱交換器の高圧側熱交換部の入口よりも上流側の冷媒を該内部熱交換器の低圧側熱交換部の出口よりも下流側へ逃がすリリーフ弁機構を備えていることを特徴とする請求項3記載の冷凍サイクル。
- 前記リリーフ弁機構は、前記オイルセパレータ内部と前記低圧側熱交換部の出口よりも下流側の配管とを連通させる油導孔の開口状態を変化させるものであることを特徴とする請求項4記載の冷凍サイクル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002251199A JP2004092933A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | 冷凍サイクル |
Applications Claiming Priority (1)
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