JP2011007463A

JP2011007463A - 冷却装置

Info

Publication number: JP2011007463A
Application number: JP2009153977A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Takada; 和昌高田
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2011-01-13

Abstract

【課題】製造コストを低減すると共に設置スペースの省スペース化を図ることのできる冷却装置を提供する。
【解決手段】蒸発器ユニット１０に、蒸発部１１から流出した低圧冷媒を膨張弁４の冷媒流路４ｂに流通させる低圧冷媒流路１３と、凝縮器３から流出した高圧冷媒が流通するように設けられ、低圧冷媒流路１３を流通する低圧冷媒と高圧冷媒とを熱交換可能な高圧冷媒流路１５を設け、低圧冷媒流路１３の冷媒流出側の冷媒の温度に基づいて膨張弁４の弁開度を調整するようにしたので、冷媒回路１に別途内部熱交換器を必要とすることなく、冷凍能力の向上を図ることができ、製造コストを低減すると共に設置スペースの省スペース化を図ることが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば車両の室内の冷房に用いられる車両用空調装置等の冷却装置に関するものである。

従来、この種の冷却装置として、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮した冷媒を膨張させる膨張機構と、膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、凝縮器から流出する高圧冷媒と蒸発器から流出する低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１２２０３４号公報

前記冷却装置では、部品点数が増加の増加に伴い組み付け工数も増加するため、製造コストが高くなる。また、前記冷却装置では、部品点数が増加すると広い設置スペースが必要となる。例えば、車両用空調装置として前記冷却装置を適用する場合、車両のエンジンルーム等、限られたスペースに冷却装置を設置しなければならないため、各機器の配置が複雑となると共に各機器を接続する配管が複雑となり、更に製造コストが高くなるおそれがある。

本発明の目的とするところは、製造コストを低減すると共に設置スペースの省スペース化を図ることのできる冷却装置を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮した冷媒を膨張させる膨張機構と、膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えた冷却装置において、前記蒸発器を、膨張した冷媒を蒸発させる蒸発部と、蒸発部から流出した低圧冷媒が流通する低圧冷媒流路と、凝縮器から流出した高圧冷媒が流通するように設けられ、低圧冷媒流路を流通する低圧冷媒と高圧冷媒とを熱交換可能な高圧冷媒流路とから構成し、膨張機構を、低圧冷媒流路の冷媒流出側の冷媒の温度に基づいて絞り量を調整するように構成している。

これにより、低圧冷媒流路を流通する低圧冷媒と高圧冷媒流路を流通する高圧冷媒が熱交換されることから、別途内部熱交換器を必要とすることなく、冷凍能力の向上を図ることが可能となる。また、高圧冷媒流路を流通する高圧冷媒と熱交換後の低圧冷媒の温度に基づいて膨張機構の絞り量が調整されることから、膨張機構の過熱度の設定を変更することなく、圧縮機に吸入される冷媒が適切な過熱度となる。

本発明によれば、別途内部熱交換器を必要とすることなく、冷凍能力の向上を図ることができるので、製造コストを低減すると共に設置スペースの省スペース化を図ることが可能となる。また、高圧冷媒流路を流通する高圧冷媒と熱交換した後の低圧冷媒の温度に基づいて弁開度が調整されるため、膨張機構の過熱度の設定を変更することなく、圧縮機に吸入される冷媒を適切な過熱度とすることができるので、製造コストの低減を図ることが可能となる。

本発明の一実施形態を示す冷却装置の概略構成図蒸発器ユニットの正面図蒸発器ユニットの側面図本発明の他の実施形態を示す蒸発器ユニットの要部斜視図蒸発器ユニットの要部分解斜視図

図１乃至図３は本発明の一実施形態を示すものである。

本発明の冷却装置は、車室Ａ内を冷房するための車両用空調装置に適用されるものであり、図１に示す冷媒回路１を備えている。冷媒回路１は、圧縮機２、凝縮器３、膨張機構としての膨張弁４及び蒸発器としての蒸発器ユニット１０を有し、例えばアルミニウム等の金属からなる冷媒管によって順次接続されている。また、この冷却装置は、蒸発器ユニット１０の一部及び空気を車室Ａ内に向かって送風するための送風機１０ａが車室Ａ内の空調ユニットの内部に設けられ、圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４及び蒸発器ユニット１０のその他の部分は、車室Ａ外のエンジンルームＢに設けられている。

蒸発器ユニット１０は、膨張弁４で減圧膨張した冷媒と車室Ａ内に供給される空気とを熱交換するための蒸発部１１と、蒸発部１１の一端面に設けられ、蒸発部１１から流出した冷媒と凝縮器から流出した冷媒とを熱交換するための内部熱交換部１２とを有している。また、蒸発器ユニット１０は、蒸発部１１が車室Ａ内側に位置し、内部熱交換部１２がエンジンルームＢ側に位置するように配置されている。

蒸発部１１は、プレート積層型の熱交換器からなり、一端面の上部の前面側に冷媒流入口１１ａが設けられ、冷媒流入口１１ａの背面側に冷媒流出口１１ｂが設けられている。

内部熱交換部１２は、蒸発部１１の冷媒流入口１１ａ及び冷媒流出口１１ｂを含む蒸発部１１の一端面全体に設けられ、蒸発部１１から流出した冷媒を流通させるための低圧冷媒流路１３と、低圧冷媒流路１３内に設けられ、膨張弁４で断熱膨張した冷媒を蒸発部１１の冷媒流入口１１ａに導くための膨張冷媒流路１４と、低圧冷媒流路１３内に設けられ、低圧冷媒流路１３内を流通する冷媒と熱交換可能に凝縮器３から流出した冷媒を流通させるための高圧冷媒流路１５とを有している。

低圧冷媒流路１３の上部には、低圧冷媒流路１３を流通する低圧冷媒が流出する低圧冷媒流出口１２ａが設けられ、低圧冷媒流路１３内の冷媒流出口１１ｂには、蒸発部１１から流出する冷媒を低圧冷媒流路１３内の下部側に案内するためのガイド管１６が下方に延びるように設けられている。また、低圧冷媒流出口１２ａの下方には、膨張冷媒流入口１２ｂが設けられ、低圧冷媒流路１３の内側から膨張冷媒流路１４が接続されている。更に、膨張冷媒流入口１２ｂの下方には、高圧冷媒流出口１２ｃが設けられ、低圧冷媒流路１３の内側から高圧冷媒流路１５の冷媒流出側の端部が接続されている。また、高圧冷媒流入口１２ｃの下方には、高圧冷媒流入口１２ｄが設けられ、低圧冷媒流路１３の内側から高圧冷媒流路１５の冷媒流入側の端部が接続されている。

ここで、膨張弁４は、弁体が設けられた冷媒流路４ａと感温部が設けられた冷媒流路４ｂを有する周知のボックス型の温度膨張弁からなり、冷媒流路４ｂを流通する冷媒の温度に基づいて冷媒流路４ａの絞り量が調整されるようになっている。膨張弁４は、冷媒流路４ａの冷媒流出側が膨張冷媒流入口１２ｂに接続され、低圧冷媒流路４ｂの冷媒流入側が低圧冷媒流出口１２ａに接続されている。また、膨張弁４は、冷媒流路４ａの冷媒流入側が高圧冷媒流出口１２ｃに接続され、冷媒流路４ｂの冷媒流出側が圧縮機２の冷媒吸入側に接続されている。

以上のように構成された冷却装置において、圧縮機２が駆動すると、圧縮機２から吐出された冷媒は、凝縮器３、内部熱交換部１２の高圧冷媒流路１５、膨張弁４の膨張冷媒流路４ａ、内部熱交換部１２の膨張冷媒流路１４、蒸発部１１、内部熱交換部１２の低圧冷媒流路１３、膨張弁４の低圧冷媒流路４ｂを順に流通して、圧縮機２に吸入される。

内部熱交換部１２の高圧冷媒流路１５を流通する冷媒は、低圧冷媒流路１３を流通する冷媒と熱交換することにより過冷却度が大きくなる。また、低圧冷媒流路１３を流通する冷媒は、高圧冷媒流路１５を流通する冷媒と熱交換することにより過熱度が大きくなる。これにより、蒸発部１１の流入側と圧縮機２の吸入側との間のエンタルピ差が大きくなり、冷却装置の冷凍能力が向上する。

また、膨張弁４は、内部熱交換部１２の低圧冷媒流路１３を流通し、高圧冷媒流路１５を流通する高圧冷媒と熱交換した後の低圧冷媒の温度に基づいて弁開度が調整されるため、圧縮機２に吸入される冷媒が適切な過熱度となる。

また、内部熱交換部１２の側面には、低圧冷媒流路１３を流通する低圧冷媒が流出する低圧冷媒流出口１２ａと、膨張冷媒流路１４が接続された膨張冷媒流入口１２ｂとが上下に設けられているので、ボックス式の温度膨張弁からなる膨張弁４を内部熱交換部１２に直接取り付けることが可能となる。

このように、本実施形態の冷却装置によれば、蒸発器ユニット１０に、蒸発部１１から流出した低圧冷媒を膨張弁４の冷媒流路４ｂに流通させる低圧冷媒流路１３と、凝縮器３から流出した高圧冷媒が流通するように設けられ、低圧冷媒流路１３を流通する低圧冷媒と高圧冷媒とを熱交換可能な高圧冷媒流路１５を設け、低圧冷媒流路１３の冷媒流出側の冷媒の温度に基づいて膨張弁４の弁開度を調整するようにしたので、冷媒回路１に別途内部熱交換器を必要とすることなく、冷凍能力の向上を図ることができ、製造コストを低減すると共に設置スペースの省スペース化を図ることが可能となる。また、高圧冷媒流路１５を流通する高圧冷媒と熱交換した後の低圧冷媒の温度に基づいて弁開度が調整されるため、膨張弁４の過熱度の設定の変更を行うことなく、圧縮機２に吸入される冷媒を適切な過熱度とすることができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、内部熱交換部１２に、蒸発部１１から流出した低圧冷媒を膨張弁４の感温部に流通させる低圧冷媒流路１３と、膨張弁４において膨張した冷媒が流通する膨張冷媒流路１４とを設けたので、低圧冷媒流出口１２ａ及び膨張冷媒流入口１２ｂを介して内部熱交換部１２に直接膨張弁４を取り付けることが可能となるため、冷媒回路１の構成が簡単となる。

また、内部熱交換部１２を、蒸発部１１の一端面に設けたので、蒸発部１１を車室Ａ内に位置し、内部熱交換部１２を車室Ａ外のエンジンルームＢに位置するように配置することができ、高圧冷媒を車室Ａ外に配置することにより安全性を確保することが可能となる。

図４及び図５は本発明の他の実施形態を示すものである。尚、前記実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して示す。

この冷却装置は、蒸発器ユニット１０の内部熱交換部２０が、複数の金属製のプレート２１，２２，２３，２４を積層することにより構成され、各プレート２１，２２，２３，２４の間に、低圧冷媒流路２５、膨張冷媒流路２６及び高圧冷媒流路２７が形成されている。また、内部熱交換部２０の外側に位置するプレート２１には、上から低圧冷媒流出口２０ａ、膨張冷媒流入口２０ｂ、高圧冷媒流出口２０ｃ、高圧冷媒流入口２０ｄが設けられている。

低圧冷媒流路２５は、プレート２１とプレート２２との間、プレート２３とプレート２４との間にそれぞれ上下方向に延びるように形成されている。蒸発部１１の冷媒流出口１１ｂから流出する低圧冷媒は、プレート２４の上部に設けられた開口部２４ａからプレート２３とプレート２４との間に流入し、プレート２２，２３の下部に設けられた開口部２２ａ，２３ａを介してプレート２１とプレート２２との間に流入し、低圧冷媒流出口２０ａから流出するようになっている。

膨張冷媒流路２６は、プレート２３とプレート２４との間に形成されている。膨張冷媒流入口２０ｂから流入する冷媒は、プレート２２，２３に設けられた開口部２２ｂ，２３ｂを介して膨張冷媒流路２６に流入し、プレート２４に設けられた開口部２４ｂを介して冷媒流入口１１ａから蒸発部１１に流入するようになっている。

高圧冷媒流路２７は、プレート２２とプレート２３との間に蛇行しながら上下方向に延びるように形成されている。高圧冷媒流入口２０ｄから流入する冷媒は、プレート２２に設けられた開口部２２ｃを介して高圧冷媒流路２７に流入し、プレート２２に設けられた開口部２２ｄを介して高圧冷媒流出口２０ｃから流出するようになっている。また、高圧冷媒流路２７のプレート２２側及びプレート２４側には、それぞれ低圧冷媒流路２５が隣り合うように設けられ、高圧冷媒流路２７を流通する高圧冷媒と低圧冷媒流路２５を流通する低圧冷媒が熱交換可能に設けられている。

以上のように構成された冷却装置において、圧縮機２が駆動すると、圧縮機２から吐出された冷媒は、凝縮器３、内部熱交換部２０の高圧冷媒流路２７、膨張弁４の膨張冷媒流路４ａ、内部熱交換部２０の膨張冷媒流路２６、蒸発部１１、内部熱交換部２０の低圧冷媒流路２５、膨張弁４の低圧冷媒流路４ｂを順に流通して、圧縮機２に吸入される。

内部熱交換部２０の高圧冷媒流路２７を流通する冷媒は、低圧冷媒流路２５を流通する冷媒と熱交換することにより過冷却度が大きくなる。また、低圧冷媒流路２５を流通する冷媒は、高圧冷媒流路２７を流通する冷媒と熱交換することにより過熱度が大きくなる。これにより、蒸発部１１の流入側と圧縮機２の吸入側との間のエンタルピ差が大きくなり、冷却装置の冷凍能力が向上する。

このように本実施形態の冷却装置によれば、前記実施形態と同様に、冷媒回路１に別途内部熱交換器を必要とすることなく、冷凍能力の向上を図ることができ、製造コストを低減すると共に設置スペースの省スペース化を図ることが可能となる。また、高圧冷媒流路２７を流通する高圧冷媒と熱交換した後の低圧冷媒の温度に基づいて膨張弁４の弁開度が調整されるため、膨張弁４の過熱度の設定の変更を行うことなく、圧縮機２に吸入される冷媒を適切な過熱度とすることができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、内部熱交換部２０を、冷媒流路２５，２６，２７が形成された複数のプレート２１，２２，２３，２４を積層することによって設けたので、内部熱交換部２０の厚さ寸法を小さくすることができ、蒸発器ユニット１０の設置スペースの省スペース化を図ることが可能となる。

１…冷媒回路、２…圧縮機、３…凝縮器、４…膨張弁、４ａ,４ｂ…冷媒流路、１０…蒸発器ユニット、１１…蒸発部、１２…内部熱交換部、１３…低圧冷媒流路、１４…膨張冷媒流路、１５…高圧冷媒流路、２０…内部熱交換部、２１，２２，２３，２４…プレート、２５…低圧冷媒流路、２６…膨張冷媒流路、２７…高圧冷媒流路。

Claims

冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮した冷媒を膨張させる膨張機構と、膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えた冷却装置において、
前記蒸発器を、膨張した冷媒を蒸発させる蒸発部と、蒸発部から流出した低圧冷媒が流通する低圧冷媒流路と、凝縮器から流出した高圧冷媒が流通するように設けられ、低圧冷媒流路を流通する低圧冷媒と高圧冷媒とを熱交換可能な高圧冷媒流路とから構成し、
膨張機構を、低圧冷媒流路の冷媒流出側の冷媒の温度に基づいて絞り量を調整するように構成した
ことを特徴とする冷却装置。
前記蒸発器に、膨張弁において膨張した冷媒が流通する膨張冷媒流路を設けた
ことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
前記内部熱交換部を、蒸発器の一端面に設けた
ことを特徴とする請求項１または２記載の冷却装置。
前記内部熱交換部を、冷媒の流路が形成された板状部材を積層することにより構成した
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の冷却装置。