JP2005016796A

JP2005016796A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2005016796A
Application number: JP2003180040A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Hirose; 幸裕広瀬; Takeshi Komeno; 剛米野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】過冷却用熱交換器を用いない簡単な冷媒回路でレシーバ９と膨張弁７との間の冷媒を過冷却状態にし、膨張弁７入口側の冷媒圧力を安定にすることで膨張弁７の脈動を防止し、冷凍能力を向上することのできる冷凍装置を提供する。
【解決手段】レシーバ９と膨張弁７との間に設けられる冷媒配管１８の一部を、エバポレータ１１で発生する凝縮水がかかる位置に配設した。
本発明は、バスエアコン等においては冷媒配管と同様にエバポレータ１１も長尺であるという点に着目し、レシーバ９と膨張弁７との間の冷媒配管１８をエバポレータ１１に沿わせて配設し、エバポレータ１１の凝縮水をかけて冷やすようにしたものである。これによれば、過冷却用熱交換器を用いない簡単な冷媒回路でレシーバ９と膨張弁７との間の冷媒を過冷却状態にし、膨張弁７入口側の冷媒圧力を安定にすることで膨張弁７の脈動を防止し、冷凍能力を向上することができる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍装置に関するものであり、例えば屋上装着型のバスエアコン等に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍装置を用いた車両用空調装置の一つとして、特許文献１に示すようなパッケージ（屋根置き）タイプのバスエアコンがある。これは屋根置きタイプのため、高さをできるだけ抑え、車両の前後・左右方向を使って各冷凍機器の設置スペースを確保している。また、大型バス車両等では、サブクールサイクルとして冷媒を専用熱交換器により過冷却状態にしたものが公知になっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３１８４２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のバスエアコン等においては、冷媒配管が長尺となり易い。図７は、従来の冷房ユニット１内の構成を示す平面模式図である（尚、図７中の符号は、後述する本発明の実施形態と対応する）。レシーバ９と膨張弁７との間の冷媒配管１８が長いと、圧力損失により冷媒が飽和状態から気液２相状態になり易くなるため、冷凍能力が低下するだけでなく、膨張弁７入口側圧力の変動により膨張弁７の弁体が開閉を繰り返すので、冷凍サイクルの圧力が脈動し、冷凍能力が不安定になるという問題点がある。また、サブクールサイクルとして過冷却用熱交換器を設けた場合、冷媒回路が複雑になるという問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、過冷却用熱交換器を用いない簡単な冷媒回路でレシーバと膨張弁との間の冷媒を過冷却状態にし、膨張弁入口側の冷媒圧力を安定にすることで膨張弁の脈動を防止し、冷凍能力を向上することのできる冷凍装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項４に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、冷媒圧縮機（６）、コンデンサ（８）、レシーバ（９）、減圧装置（７）およびエバポレータ（１１）を備えた冷凍装置において、レシーバ（９）と減圧装置（７）との間に設けられる冷媒配管（１８）の一部を、エバポレータ（１１）で発生する凝縮水がかかる位置に配設したことを特徴としている。
【０００７】
本発明は、バスエアコン等においては冷媒配管と同様にエバポレータ（１１）も長尺であるという点に着目し、レシーバ（９）と減圧装置（７）との間の冷媒配管（１８）をエバポレータ（１１）に沿わせて配設し、エバポレータ（１１）の凝縮水をかけて冷やすようにしたものである。この請求項１に記載の発明によれば、過冷却用熱交換器を用いない簡単な冷媒回路でレシーバ（９）と減圧装置（７）との間の冷媒を過冷却状態にし、減圧装置（７）入口側の冷媒圧力を安定にすることで減圧装置（７）の脈動を防止し、冷凍能力を向上することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明では、冷媒配管（１８）の一部を、エバポレータ（１１）の通風面の下辺に沿うように配設したことを特徴としている。この請求項２に記載の発明によれば、エバポレータ（１１）の通風面の下方に集まって来る凝縮水によって冷媒配管（１８）内の冷媒を冷やすことができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明では、冷媒配管（１８）の一部を、凝縮水を受けて集め排水部へと導く凝縮水受集部（１９）内面に沿わせて配設したことを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、冷媒配管（１８）は必ずしもエバポレータ（１１）に沿わせなくとも、凝縮水を受けて集め排水部へと導く凝縮水受集部（１９）内面に沿わせて配設することでも冷媒配管（１８）内の冷媒を冷やすことができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明では、冷凍装置を車両用屋上装着型空調装置に適用したことを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、冷却機器を比較的平面的に配置したバスエアコン等の車両用屋上装着型空調装置では、冷媒配管（１８）が長尺となって悪影響が出易い反面、長尺のエバポレータ（１１）にその長尺の冷媒配管（１８）を沿わせる構成は比較的容易であるうえ、効果も得易い。これにより、過冷却用熱交換器を用いない簡単な冷媒回路で大型バス車両等でのサブクールサイクルを実現することができる。尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るバス用空調装置の実装状態における概要構成を示すバスの斜視図であり、図２は、本発明に係る冷房ユニット１の概要構成を示す斜視図である。また、図３は、本発明の第１実施形態における冷房ユニット１内の構成を示す平面模式図である。尚、図２と図３とで一部の冷凍機器の配置が若干異なる。
【００１２】
まず、２は暖房ユニットであり、図示していない走行用のエンジンの冷却水を熱源するヒータコア３、及びそのヒータコア３にて加熱された空気の流路を成す温風ダクト４等からなり、バス車両の床下に配置されている。そして、温風ダクト４は車両の左右それぞれに配置されて車両の長手方向に延びると共に、この温風ダクト４の長手方向端部にはヒータコア３がそれぞれ配置されている。更に、温風ダクト４には複数個の温風吹出口５が形成されており、そこから車室内の乗員足元に向けて温風が吹き出される。
【００１３】
次に１は、後述するコンデンサ８・膨張弁（減圧手段）７およびエバポレータ１１等からなる周知の冷房ユニットであり、バス車両の屋上に配置されている。冷房ユニット１を構成する冷凍サイクルは、バス用空調装置に使用される周知のものであり、冷媒圧縮機６、及び図２に示すようにコンデンサ８・レシーバ９・ドライヤ１０・膨張弁７・エバポレータ１１等の各冷凍機能を冷媒配管によって環状に接続して構成される。
【００１４】
冷媒圧縮機６は、バス車両の後部床下に配置され、図示しない走行用エンジンから電磁クラッチを介して駆動される。（図１参照）。コンデンサ８は、冷媒圧縮機６にて圧縮された高温高圧の冷媒を凝縮させるものである。レシーバ９は、冷媒コンデンサ８の冷媒流出側に配置され、コンデンサ８から流出した冷媒のうち液相冷媒を膨張弁７に向けて流出する。また、このレシーバ９は、液相冷媒と気相冷媒との分離を行なうと共に、レシーバ９内に所定量の冷媒量を蓄えることにより、冷凍サイクル内を循環する冷媒量を調節している。
【００１５】
そのレシーバ９の液相冷媒流出側には、冷媒の過不足を見るためのサイトガラス１７と、冷媒の減圧装置をなす膨張弁７が配設されている。尚、この膨張弁７は温度式となっており、エバポレータ１１の冷媒流出側の冷媒温度に応じて、その弁開度を調節している。具体的には、エバポレータ１１の冷媒流出側に冷媒温度を感知する感温筒を配設し、冷媒温度（冷房負荷）が高い時には弁開度を増し、冷媒温度（冷房負荷）が低い時には弁開度を絞るものである。そして、その膨張弁７の冷媒流出側には、減圧されて低温低圧となった液相冷媒を蒸発させるエバポレータ１１が配設されている。
【００１６】
冷房ユニット１は、図２に示すようにコンデンシングユニット１２とクーリングユニット１３とを一体に構成したものである。コンデンシングユニット１２は、コンデンサ８と、このコンデンサ８に外気を送風するファン１４等より構成される。また、クーリングユニット１３は、エバポレータ１１と、このエバポレータ１１に内気（車室内の空気）を通風するためのブロワ１５等より構成される。
【００１７】
ブロワ１５によってエバポレータ１１に通風された空気は、エバポレータ１１を通過する際に低温冷媒との熱交換により冷却されて車室内の冷風ダクト２１（図１参照）へ供給される。冷風ダクト２１は車両の左右それぞれに配置されて車両の長手方向に延びている。更に、冷風ダクト２１には、複数個の冷風吹出口２０が形成されており、そこから車室内の乗員頭部に向けて冷風が吹き出される。
【００１８】
また、クーリングユニット１３が配置されるバス車両の天井には、矩形状に形成された車室内空気取入口１６（図２・３参照）が開口して、車室内とユニット内部とを連通している。そして、ブロワ１５が作動すると、車室内空気取入口１６を通じて車室内の空気がクーリングユニット１３内部へ導入されてエバポレータ１１へ通風される。
【００１９】
尚、図示しない空調用制御装置へは、乗員（運転手）が空調装置の運転・停止、及び設定温度等を設定する図示しない空調操作パネルからの操作信号等が入力され、それに応じて上述の冷房ユニット１・暖房ユニット２、および冷媒圧縮機６等の各冷凍装置が、この空調制御装置によって制御されている。
【００２０】
次に、図３・４を用いて本発明の特徴的な構造について説明する。尚図４は、図３（６）中のＡ−Ａ部断面模式図であり、冷房ユニット１内の車室内空気取入口１６からエバポレータ１１を通過して、ブロワ１５から車室内に吹き出される通風断面を表している。このユニット断面において、レシーバ９と膨張弁７との間に設けられる冷媒配管１８の一部１８ａを、エバポレータ１１で発生する凝縮水がかかる位置に配設している。より具体的には、エバポレータ１１の風上側通風面の下辺に沿わせて冷媒配管１８の一部１８ａを配設している。
【００２１】
図５は、本発明の効果を説明するためのモリエル線図である。図３において、コンデンサ８で熱交換された冷媒がレシーバ９に流入し、このレシーバ９に流入した冷媒の状態は図５中に示すＡの状態であり、飽和液線上にある。このため、レシーバ９から流れ出た冷媒は、冷媒配管１８による圧力損失などにより液冷媒の圧力が下がるとＢの状態の気液２相領域に入って泡が発生する。そこで、Ａの状態のレシーバ９の出口からの液冷媒を、冷媒配管１８にエバポレータ１１の凝縮水をかけることによって２〜３℃過冷却にし、図５に示すＣの状態の過冷却状態とする。
【００２２】
これにより、レシーバ９の出口や冷媒配管１８の圧力損失程度の圧力低下が発生する場合であっても冷媒配管１８を通過する冷媒は気液２相領域にはならないため、冷媒が安定した液冷媒状態を保つ。冷却した液冷媒が膨張弁７を通過すると、液冷媒は霧状になり、エバポレータ１１の入口では図５に示すＤの状態となる。エバポレータ１１で吸熱する冷媒は、エバポレータ１１の出口および冷媒圧縮機６の入口でＥの状態となる。そして、Ｅの状態から冷媒が冷媒圧縮機６で圧縮されると、冷媒圧縮機６の出口およびコンデンサ８の入口ではＦの状態となる。
【００２３】
次に、本実施形態での特徴について述べる。まず、レシーバ９と膨張弁７との間に設けられる冷媒配管１８の一部１８ａを、エバポレータ１１で発生する凝縮水がかかる位置に配設している。本発明は、バスエアコン等においては冷媒配管と同様にエバポレータ１１も長尺であるという点に着目し、レシーバ９と膨張弁７との間の冷媒配管１８をエバポレータ１１に沿わせて配設し、エバポレータ１１の凝縮水をかけて冷やすようにしたものである。
【００２４】
これにより、過冷却用熱交換器を用いない簡単な冷媒回路でレシーバ９と膨張弁７との間の冷媒を過冷却状態にし、膨張弁７入口側の冷媒圧力を安定にすることで膨張弁７の脈動を防止し、冷凍能力を向上することができる。また、冷媒配管１８の一部１８ａを、エバポレータ１１の通風面の下辺に沿うように配設している。これにより、エバポレータ１１の通風面の下方に集まって来る凝縮水によって冷媒配管１８内の冷媒を冷やすことができる。
【００２５】
また、本冷凍装置を車両用屋上装着型空調装置に適用している。これは、冷却機器を比較的平面的に配置したバスエアコン等の車両用屋上装着型空調装置では、冷媒配管１８が長尺となって悪影響が出易い反面、長尺のエバポレータ１１にその長尺の冷媒配管１８を沿わせる構成は比較的容易であるうえ、効果も得易い。これにより、過冷却用熱交換器を用いない簡単な冷媒回路で大型バス車両等でのサブクールサイクルを実現することができる。
【００２６】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態における冷房ユニット１内の構成を示す平面模式図である。上述した第１実施形態とは、レシーバ９と膨張弁７との間に設けられる冷媒配管１８の経路のみ異なる。本実施形態では、冷媒配管１８の一部１８ｂを、エバポレータ１１で発生する凝縮水を受けて集め排水部へと導くドレインパン（凝縮水受集部）１９の内面に沿わせて配設している（図４参照）。これにより、冷媒配管１８は必ずしもエバポレータ１１に沿わせなくとも、凝縮水を受けて集め排水部へと導くドレインパン１９の内面に沿わせて配設することでも冷媒配管１８内の冷媒を冷やすことができる。
【００２７】
（その他の実施形態）
上述の第１実施形態では、エバポレータ１１の風上側通風面の下辺に沿わせて冷媒配管１８を配設しているが、本発明はこれに限るものではなく、冷媒配管１８をエバポレータ１１の風下側通風面の下辺に沿わせて配設しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバス用空調装置の実装状態における概要構成を示すバスの斜視図である。
【図２】本発明に係る冷房ユニット１の概要構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態における冷房ユニット１内の構成を示す平面模式図である。
【図４】図３（６）中のＡ−Ａ部断面模式図である。
【図５】本発明の効果を説明するためのモリエル線図である。
【図６】本発明の第２実施形態における冷房ユニット１内の構成を示す平面模式図である。
【図７】従来の冷房ユニット１内の構成を示す平面模式図である。
【符号の説明】
６…冷媒圧縮機
７…膨張弁（減圧装置）
８…コンデンサ
６…レシーバ
１１…エバポレータ
１８…冷媒配管
１９…ドレインパン（凝縮水受集部）

Claims

冷媒圧縮機（６）、コンデンサ（８）、レシーバ（９）、減圧装置（７）およびエバポレータ（１１）を備えた冷凍装置において、
前記レシーバ（９）と前記減圧装置（７）との間に設けられる冷媒配管（１８）の一部を、前記エバポレータ（１１）で発生する凝縮水がかかる位置に配設したことを特徴とする冷凍装置。
前記冷媒配管（１８）の一部を、前記エバポレータ（１１）の通風面の下辺に沿うように配設したことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
前記冷媒配管（１８）の一部を、前記凝縮水を受けて集め排水部へと導く凝縮水受集部（１９）内面に沿わせて配設したことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
前記冷凍装置を車両用屋上装着型空調装置に適用したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の冷凍装置。