JP2011149636A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の破損を防止しうるとともに、圧縮機に吸入される冷媒の温度の上昇を抑制しうる空調装置を提供する。
【解決手段】車両用空調装置１は、圧縮機２、圧縮機２で圧縮された冷媒を冷却するコンデンサ３、コンデンサ３で冷却された冷媒を減圧する膨張弁５、膨張弁５で減圧された冷媒を液相成分および気相成分に分離する気液分離器６、ならびに気液分離器６で得られた冷媒の液相成分を蒸発させるエバポレータ７を備えている。車両用空調装置１では、エバポレータ７から圧縮機２に流れる冷媒の気相成分に、気液分離器６で得られた冷媒の気相成分が合流させられる。車両用空調装置１に、コンデンサ３から流出するとともに膨張弁５により減圧される前の冷媒と、エバポレータ７から圧縮機２に送られる気相成分および気液分離器６で得られた気相成分からなる冷媒とを熱交換させる中間熱交換器８を設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、たとえば車両に搭載される空調装置に関する。

たとえば車両に搭載される車両用空調装置として、圧縮機、圧縮機で圧縮された冷媒を冷却するコンデンサ、コンデンサで冷却された冷媒を減圧する減圧器としての膨張弁、膨張弁で減圧された冷媒を液相成分および気相成分に分離する気液分離器、ならびに気液分離器で得られた冷媒の液相成分を蒸発させるエバポレータを備えており、エバポレータから圧縮機に流れる冷媒の気相成分に、気液分離器で得られた冷媒の気相成分が合流させられるようになされた車両用空調装置が知られている（特許文献１の図１参照）。

特許文献１記載の車両用空調装置によれば、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒は、コンデンサにおいて冷却された後膨張弁で減圧され、減圧された冷媒が気液分離器内に流入して液相成分と気相成分とに分離され、冷媒の液相成分がエバポレータに入るとともに、エバポレータ内を流れる間に通風間隙を流れる空気を冷却して蒸発し、エバポレータを通過した冷媒の気相成分が圧縮機に流れて圧縮される。そして、気液分離器で得られた冷媒の気相成分が、エバポレータから圧縮機に流れる冷媒の気相成分に合流させられるようになっている。

しかしながら、特許文献１記載の車両用空調装置においては、冷媒の流量や、膨張弁の開度が変動した場合に、気液分離器で得られ、かつエバポレータから圧縮機に流れる冷媒の気相成分に合流させられる冷媒の気相成分中に比較的多くの液相成分が混入するおそれがあり、この場合、圧縮機が破損するおそれがある。

また、車両に搭載される車両用空調装置として、圧縮機、圧縮機で圧縮された冷媒を冷却するコンデンサ、コンデンサで冷却された冷媒を減圧する減圧器としての膨張弁、減圧器で減圧された冷媒を蒸発させるエバポレータ、ならびにコンデンサから流出するとともに減圧器により減圧される前の冷媒と、エバポレータから圧縮機に送られる冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えた車両用空調装置も知られている（特許文献２の図１および図２参照）。

特許文献２記載の車両用空調装置によれば、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒は、コンデンサにおいて冷却された後膨張弁で減圧され、減圧された冷媒がエバポレータに入るとともに、エバポレータ内を流れる間に通風間隙を流れる空気を冷却して蒸発し、エバポレータを通過した冷媒の気相成分が圧縮機に流れて圧縮される。そして、コンデンサから流出するとともに減圧器により減圧される前の冷媒と、エバポレータから圧縮機に送られる冷媒とが、中間熱交換器において熱交換し、コンデンサから流出した冷媒が過冷却されるとともに、エバポレータから圧縮機に送られる冷媒が過熱されて温度が上昇させられるようになっている。

しかしながら、特許文献２記載の車両用空調装置においては、膨張弁を制御することによりエバポレータから流出する冷媒に過熱度が与えられているので、中間熱交換器においてさらに過熱されることによって、圧縮機に吸入される冷媒の温度が上昇する。その結果、圧縮機での圧縮効率が低下するとともに、圧縮機から吐出される冷媒の温度も上昇し、冷却性能が低下するおそれがある。

特開２００９−１７４７３８号公報 特開２００７−７１４６１号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、圧縮機の破損を防止しうるとともに、圧縮機に吸入される冷媒の温度の上昇を抑制しうる空調装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)圧縮機、圧縮機で圧縮された冷媒を冷却するコンデンサ、コンデンサで冷却された冷媒を減圧する減圧器、減圧器で減圧された冷媒を液相成分および気相成分に分離する気液分離器、ならびに気液分離器で得られた冷媒の液相成分を蒸発させるエバポレータを備えており、エバポレータから圧縮機に流れる冷媒の気相成分に、気液分離器で得られた冷媒の気相成分が合流させられるようになされた空調装置であって、
コンデンサから流出するとともに減圧器により減圧される前の冷媒と、エバポレータから圧縮機に送られる気相成分および気液分離器で得られた気相成分からなる冷媒とを熱交換させる中間熱交換器が設けられている空調装置。

2)中間熱交換器が高温側冷媒通路および低温側冷媒通路を有しており、圧縮機の吐出口とコンデンサの冷媒入口、コンデンサの冷媒出口と中間熱交換器の高温側冷媒通路の冷媒入口、中間熱交換器の高温側冷媒通路の冷媒出口と、減圧器の冷媒入口、減圧器の冷媒出口と気液分離器の冷媒入口、気液分離器の液相成分出口とエバポレータの冷媒入口、エバポレータの冷媒出口と中間熱交換器の低温側冷媒通路の冷媒入口、および中間熱交換器の低温側冷媒通路の冷媒出口と圧縮機の吸入口とがそれぞれ配管により接続され、気液分離器の気相成分出口と、エバポレータの冷媒出口および中間熱交換器の低温側冷媒通路の冷媒入口を接続する配管とがバイパス管を介して通じさせられている上記1)記載の空調装置
3)中間熱交換器が、外管と、外管内に間隔をおいて配置された内管とを備えた二重管式であり、外管と内管との間の間隙が高温側冷媒通路となっているとともに、内管内が低温側冷媒通路となっている上記1)または2)記載の空調装置。

上記1)〜3)の空調装置によれば、コンデンサから流出するとともに減圧器により減圧される前の冷媒と、エバポレータから圧縮機に送られる気相成分および気液分離器で得られた気相成分からなる冷媒とを熱交換させる中間熱交換器が設けられているので、冷媒の流量や、減圧器としての膨張弁の開度が変動した場合に、気液分離器で得られ、かつエバポレータから圧縮機に流れる冷媒の気相成分に合流させられる冷媒の気相成分中に比較的多くの液相成分が混入したとしても、エバポレータから圧縮機に送られる気相成分および気液分離器で得られた気相成分からなる冷媒は、中間熱交換器においてコンデンサから流出するとともに減圧器により減圧される前の冷媒により加熱されることになるので、気液分離器で得られ、かつエバポレータから圧縮機に流れる冷媒の気相成分に合流させられた冷媒の気相成分中の液相成分は蒸発する。したがって、圧縮機に吸入される冷媒中の液相成分が減少し、圧縮機の破損が防止される。

また、膨張弁を制御することによりエバポレータから流出する冷媒に過熱度が与えられていたとしても、エバポレータから流出する冷媒の気相成分に、気液分離器で得られた冷媒の比較的低温の気相成分が合流させられるので、圧縮機に吸入される冷媒の温度の上昇を抑制することが可能になる。したがって、圧縮機での圧縮効率の低下、および圧縮機から吐出される冷媒の温度上昇が抑制され、冷却性能の低下が抑制される。

この発明を適用した車両用空調装置の構成を示す図である。 図１に示す車両用空調装置の中間熱交換器を示す一部を省略した垂直縦断面図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明の空調装置を、車両に搭載される車両用空調装置に適用したものである。

以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

図１はこの発明を適用した車両空調装置の構成を示し、図２は図１の車両用空調装置に用いられる中間熱交換器を示す。

図１において、車両用空調装置(1)は、圧縮機(2)、圧縮機(2)で圧縮された冷媒を冷却するコンデンサ(3)、コンデンサ(3)で冷却された冷媒中の液相成分を溜めるともに当該液相成分を流出させる受液器(4)、受液器(4)から流出した冷媒を減圧する減圧器としての膨張弁(5)、膨張弁(5)で減圧された冷媒を液相成分および気相成分に分離する気液分離器(6)、ならびに気液分離器(6)で得られた冷媒の液相成分を蒸発させるエバポレータ(7)を備えており、エバポレータ(7)から圧縮機(2)に流れる冷媒の気相成分に、気液分離器(6)で得られた冷媒の気相成分が合流させられるようになされたものである。

車両用空調装置(1)には、コンデンサ(3)から流出して受液器(4)を通過するとともに、膨張弁(5)により減圧される前の冷媒と、エバポレータ(7)から圧縮機(2)に送られる気相成分および気液分離器(6)で得られた気相成分からなる冷媒とを熱交換させる中間熱交換器(8)が設けられている。中間熱交換器(8)は、コンデンサ(3)から流出して受液器(4)を通過した冷媒が通る高温側冷媒通路(9)、およびエバポレータ(7)から圧縮機(2)に送られる気相成分に気液分離器(6)で得られた気相成分が合流させられた冷媒が通る低温側冷媒通路(11)を有している。

図２に示すように、中間熱交換器(8)は、両端が閉鎖されたアルミニウム製外管(12)と、外管(12)内に間隔をおいて配置され、かつ両端部が外管(12)の両端閉鎖部(12a)を貫通して外管(12)外に突出したアルミニウム製内管(13)とを備えた二重管式であり、外管(12)と内管(13)との間の間隙が高温側冷媒通路(9)となっているとともに、内管(13)内が低温側冷媒通路(11)となっている。中間熱交換器(8)の高温側冷媒通路(9)の一端部、すなわち外管(12)の一端部に冷媒入口(14)が設けられ、他端部、すなわち外管(12)の他端部に冷媒出口(15)が設けられている。

そして、圧縮機(2)の吐出口とコンデンサ(3)の冷媒入口、コンデンサ(3)の冷媒出口と受液器(4)の冷媒入口、受液器(4)の冷媒出口と中間熱交換器(8)の高温側冷媒通路(9)の冷媒入口(14)、中間熱交換器(8)の高温側冷媒通路(9)の冷媒出口(15)と膨張弁(5)の冷媒入口、膨張弁(5)の冷媒出口と気液分離器(6)の冷媒入口、気液分離器(6)の液相成分出口とエバポレータ(7)の冷媒入口、エバポレータ(7)の冷媒出口と中間熱交換器(8)の低温側冷媒通路(11)の冷媒入口、および中間熱交換器(8)の低温側冷媒通路(11)の冷媒出口と圧縮機(2)の吸入口とがそれぞれ配管(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)(P7)(P8)により接続され、さらに気液分離器(6)の気相成分出口と、エバポレータ(7)の冷媒出口および圧縮機(2)の吸入口を接続する配管(P7)とがバイパス管(PB)を介して通じさせられることによって、車両用空調装置(1)が構成されている。

図１に示す車両用空調装置(1)において、圧縮機(2)で圧縮された高温高圧の気液混相の冷媒は、コンデンサ(3)において冷却されて受液器(4)内に流入し、冷媒の液相成分が受液器(4)において溜められた後受液器(4)から流出する。受液器(4)から流出した冷媒の液相成分は、中間熱交換器(8)の外管(12)の冷媒入口(14)から高温側冷媒通路(9)内に入り、高温側冷媒通路(9)内を流れて、外管(12)の冷媒出口(15)から流出し、膨張弁(5)において減圧される。減圧された冷媒は気液分離器(6)内に入り、液相成分および気相成分に分離される。

気液分離器(6)で得られた冷媒の液相成分はエバポレータ(7)に入り、エバポレータ(7)内を流れる間に通風間隙を流れる空気を冷却して気相となる。一方、気液分離器(6)で得られた冷媒の気相成分は、バイパス管(PB)を通って、エバポレータ(7)から中間熱交換器(8)に送られる冷媒の気相成分に合流させられる。エバポレータ(7)から中間熱交換器(8)に送られる冷媒の気相成分に、気液分離器(6)からの冷媒の気相成分が合流した冷媒は、中間熱交換器(8)の内管(13)内の低温側冷媒通路(11)を通過し、高温側冷媒通路(9)内を流れる冷媒の液相成分により加熱された後に、圧縮機(1)に送られて圧縮される。

ここで、冷媒の流量や、減圧器としての膨張弁の開度が変動した場合に、気液分離器(6)で得られた冷媒の気相成分中に比較的多くの液相成分が混入したとしても、エバポレータ(7)から圧縮機(2)に送られる気相成分および気液分離器(6)で得られた気相成分からなる冷媒は、中間熱交換器(8)においてコンデンサ(3)から流出して受液器(4)を通過するとともに膨張弁(5)により減圧される前の冷媒により加熱されることになるので、気液分離器(6)で得られた冷媒の気相成分中に含まれる液相成分は蒸発する。したがって、圧縮機(2)に吸入される冷媒中の液相成分が減少し、圧縮機(2)の破損が防止される。

また、膨張弁(5)を制御することによりエバポレータ(7)から流出する冷媒に過熱度が与えられていたとしても、エバポレータ(7)から流出する冷媒の気相成分に、気液分離器(6)で得られた冷媒の比較的低温の気相成分が合流させられるので、圧縮機(2)に吸入される冷媒の温度上昇を抑制することが可能になる。

上記実施形態において、通常のコンデンサ(3)の代わりに、凝縮部および過冷却部を有するサブクールコンデンサが用いられることがある。この場合、受液器(4)は、凝縮部と過冷却部との間に配置され、凝縮部を通過した冷媒が受液器内に流入し、受液器内において液相成分が溜められ、溜められた液相成分が過冷却部に流出し、過冷却部を通過した冷媒が減圧器としての膨張弁に送られるようになされる。

この発明による空調装置は、車両に搭載される空調装置に好適に用いられる。

(1)：車両用空調装置
(2)：圧縮機
(3)：コンデンサ
(5)：膨張弁（減圧器）
(6)：気液分離器
(7)：エバポレータ
(8)：中間熱交換器
(9)：高温側冷媒通路
(11)：低温側冷媒通路
(12)：外管
(13)：内管
(14)：高温側冷媒通路の冷媒入口
(15)：高温側冷媒通路の冷媒出口
(P1)〜(P8)：配管
(PB)：バイパス管

Claims (3)

1. 圧縮機、圧縮機で圧縮された冷媒を冷却するコンデンサ、コンデンサで冷却された冷媒を減圧する減圧器、減圧器で減圧された冷媒を液相成分および気相成分に分離する気液分離器、ならびに気液分離器で得られた冷媒の液相成分を蒸発させるエバポレータを備えており、エバポレータから圧縮機に流れる冷媒の気相成分に、気液分離器で得られた冷媒の気相成分が合流させられるようになされた空調装置であって、
   コンデンサから流出するとともに減圧器により減圧される前の冷媒と、エバポレータから圧縮機に送られる気相成分および気液分離器で得られた気相成分からなる冷媒とを熱交換させる中間熱交換器が設けられている空調装置。
2. 中間熱交換器が高温側冷媒通路および低温側冷媒通路を有しており、圧縮機の吐出口とコンデンサの冷媒入口、コンデンサの冷媒出口と中間熱交換器の高温側冷媒通路の冷媒入口、中間熱交換器の高温側冷媒通路の冷媒出口と、減圧器の冷媒入口、減圧器の冷媒出口と気液分離器の冷媒入口、気液分離器の液相成分出口とエバポレータの冷媒入口、エバポレータの冷媒出口と中間熱交換器の低温側冷媒通路の冷媒入口、および中間熱交換器の低温側冷媒通路の冷媒出口と圧縮機の吸入口とがそれぞれ配管により接続され、気液分離器の気相成分出口と、エバポレータの冷媒出口および中間熱交換器の低温側冷媒通路の冷媒入口を接続する配管とがバイパス管を介して通じさせられている請求項１記載の空調装置
3. 中間熱交換器が、外管と、外管内に間隔をおいて配置された内管とを備えた二重管式であり、外管と内管との間の間隙が高温側冷媒通路となっているとともに、内管内が低温側冷媒通路となっている請求項１または２記載の空調装置。

Images