JP2017058070A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アキュムレータ内の冷媒の突沸を抑制することができる空気調和装置を提供する。
【解決手段】空気調和装置は、室内熱交換器と、室外熱交換器と、コンプレッサと、アキュムレータ３３とを備えている。アキュムレータ３３は、冷媒回路のコンプレッサの上流部に介装されて、冷媒の液体分を貯留して主に冷媒の気体分をコンプレッサの吸入部に戻す。アキュムレータ３３は、冷媒貯留部７１と、冷媒流入部と、冷媒流出部と、撹拌装置９０と、を有する。撹拌装置９０は、冷媒流入部から冷媒貯留部７１に流入する冷媒の流動エネルギーを受けて駆動され、冷媒貯留部７１の内部に貯留されている冷媒の液体分を撹拌する。
【選択図】図２

Description

この発明は、空気調和装置に関するものである。

電気自動車等のエンジンを具備しない車両等においては、ヒートポンプサイクルを利用して暖房運転を行う空気調和装置が用いられることがある。

車両等で用いられるヒートポンプ式の空気調和装置の多くは、暖房用冷媒回路と冷房用冷媒回路を有し、両冷媒回路でコンプレッサや室外熱交換器が共用されている。また、コンプレッサの上流部（吸入側）には、暖房用冷媒回路と冷房用冷媒回路で共用されるアキュムレータが設けられることがある。アキュムレータは、冷媒回路内を循環する冷媒の余剰な液体分を貯留して、主に冷媒の気体分をコンプレッサの吸入部に戻すように機能する。このコンプレッサの上流部に配置されるアキュムレータは、暖房運転時に主に機能し、空気調和装置の運転停止時に多量の冷媒が液体となって内部に貯留される。また、冷媒には、少量の潤滑油が混入され、冷媒が冷媒回路内を循環するときにコンプレッサ等の機器内の摺動部に潤滑油が供給されるようになっている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平９−１４８００号公報 特開２０００−２３４８２２号公報

上記従来の空気調和装置においては、コンプレッサの吸入側にアキュムレータが接続され、運転の停止時には、多くの冷媒が液体となってアキュムレータ内に貯留される。そして、この状態から空気調和装置が起動されると、アキュムレータの内部が低圧になり、アキュムレータの内部に貯留されている冷媒の液体分が次第に気化して、コンプレッサに吸入される。

しかしながら、アキュムレータ内に貯留されている冷媒の液体分は、空気調和装置の起動時等に、液面下にあるものが過熱状態（何時でも液冷媒から気体冷媒に相変化する状態）で滞留することになる。このため、冷媒の温度がある過熱度を超えたときに冷媒の突沸を生じ、冷媒とともにコンプレッサに流入する潤滑油の量が過剰になる状況が考えられる。

そこでこの発明は、アキュムレータ内の冷媒の突沸を抑制することができる空気調和装置を提供しようとするものである。

この発明に係る空気調和装置は、上記課題を解決するために、内部を通過する冷媒と空調空気とが熱交換される室内熱交換器（例えば、実施形態の室内熱交換器５５）と、内部を通過する冷媒と外気とが熱交換される室外熱交換器（例えば、実施形態の室外熱交換器２４）と、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器を接続する冷媒回路に介装され、吸入した冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサ（例えば、実施形態のコンプレッサ２１）と、前記冷媒回路の前記コンプレッサの上流部に介装され、冷媒の液体分を貯留して主に冷媒の気体分を前記コンプレッサの吸入部に戻すアキュムレータ（例えば、実施形態のアキュムレータ３３）と、を備え、前記アキュムレータは、冷媒の液体分を貯留する冷媒貯留部（例えば、実施形態の冷媒貯留部７１）と、冷媒を前記冷媒貯留部に流入させる冷媒流入部（例えば、実施形態の流入側接続口６６）と、前記冷媒貯留部から冷媒の主に気体分を前記コンプレッサに戻す冷媒流出部（例えば、実施形態の流出側接続口６７）と、前記冷媒流入部から前記冷媒貯留部に流入する冷媒の流動エネルギーを受けて駆動され、前記冷媒貯留部の内部に貯留されている冷媒の液体分を撹拌する撹拌装置（例えば、実施形態の撹拌装置９０）と、を有する構成とした。

上記の構成により、コンプレッサが作動すると、アキュムレータ内の冷媒の気体分が冷媒流出部を通してコンプレッサに吸い込まれるとともに、アキュムレータの上流側に存在する冷媒が冷媒流入部を通して冷媒貯留部内に流入する。このとき、アキュムレータの冷媒貯留部に貯量されている冷媒の液体分は次第に気化してコンプレッサに吸い込まれる。また、冷媒流入部から冷媒貯留部内に冷媒が流入すると、その流入する冷媒の流動エネルギーを受けて撹拌装置が駆動される。撹拌装置は、冷媒貯留部の内部において貯留されている冷媒の液体分を撹拌する。これにより、冷媒の液体分が冷媒貯留部内で対流し、冷媒貯留部内の冷媒の液体分が過熱度の高まらない早期の段階で気化するようになる。

前記撹拌装置は、前記冷媒流入部から前記冷媒貯留部に流入する冷媒の流動エネルギーを受けて回転駆動される駆動翼（例えば、実施形態の駆動翼９１）と、前記冷媒貯留部の内部で前記駆動翼と一体に回転する撹拌翼（例えば、実施形態の撹拌翼９２）と、を有する構成としても良い。
この場合、駆動翼で受けた回転力によって冷媒貯留部内の撹拌翼を回転させ、撹拌翼によって冷媒貯留部内の冷媒の液体分を撹拌することができる。したがって、製造の容易な簡単な構成でありながら、冷媒貯留部内の冷媒の液体分を確実に対流させることができる。

前記室内熱交換器は、暖房運転時に前記コンプレッサから吐出された冷媒と空調空気とが熱交換される熱交換器であり、前記室外熱交換器は、暖房運転時に前記室内熱交換器の内部を通過した冷媒と外気とが熱交換される熱交換器であり、前記アキュムレータの冷媒流入部は、前記室外熱交換器の下流部に接続されるようにしても良い。
この場合、コンプレッサの停止時に、アキュムレータの冷媒貯留部内に多量の冷媒が液体となって貯留するため、撹拌装置の作動が、再始動時における冷媒の突沸を抑制するうえで特に有効になる。

この発明によれば、アキュムレータが撹拌装置を有し、その撹拌装置が、冷媒流入部から冷媒貯留部に流入する冷媒の流動エネルギーを受けて駆動して、冷媒貯留部内の冷媒の液体分を対流させることができる。したがって、この発明によれば、冷媒貯留部内の冷媒の液体分を過熱度の高まらない早期の段階で気化させ、冷媒の突沸を抑制することができる。

この発明の一実施形態に係る空気調和装置の構成図である。 この発明の一実施形態に係るアキュムレータの縦断面図である。 この発明の一実施形態に係る空気調和装置の構成図である。 この発明の一実施形態に係る空気調和装置の構成図である。 この発明の他の実施形態に係る空気調和装置の構成図である。 この発明の他の実施形態に係る空気調和装置の三方弁の構成図である。 この発明の他の実施形態に係る空気調和装置の三方弁の構成図である。 比較例の三方弁の構成図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る空気調和装置の構成図である。

以下、この発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１は、この実施形態に係る空気調和装置１０の構成図である。
この実施形態に係る空気調和装置１０は、車両の駆動源としてのエンジン（内燃機関）を具備していない電気自動車等に搭載され、ヒートポンプサイクルを利用して暖房運転を行う。空気調和装置１０は、空調ユニット１１と、冷媒が循環可能なヒートポンプサイクル１２と、制御装置１３と、を備えている。

空調ユニット１１は、空調空気が流通するダクト５１と、このダクト５１内に収容されたブロワ５２と、エバポレータ５３（冷房用の室内熱交換器）と、エアミックスドア５４と、暖房用の室内熱交換器５５と、ヒータコア５６と、を備えている。
ダクト５１は、空調空気の流通方向における上流側に位置する空気取込口５７、及び下流側に位置する空気吹き出し口５８を有している。そして、上述したブロワ５２、エバポレータ５３、エアミックスドア５４、暖房用の室内熱交換器５５、及び、ヒータコア５６は、空調空気の流通方向の上流側から下流側に向けてこの順で配置されている。

ブロワ５２は、例えば制御装置１３の制御により印加される駆動電圧に応じて駆動し、空気取込口５７を通してダクト５１内に取り込まれた空調空気（内気及び外気の少なくとも一方）を、下流側に向けて送出する。

エバポレータ５３は、内部に流入した低圧の冷媒と周囲を通過する空調空気（ダクト５１内を流れる空気）との間で熱交換を行い、冷媒が蒸発する際の吸熱によって、エバポレータ５３の周囲を通過する空調空気を冷却する。

暖房用の室内熱交換器５５は、内部を通過する高温かつ高圧の冷媒によって放熱可能であって、暖房用の室内熱交換器５５の周囲を通過する空調空気を加熱する。

ヒータコア５６は、ダクト５１内における暖房用の室内熱交換器５５よりも下流側に配置されている。ヒータコア５６は、配管６１を通して水加熱電気ヒータ６２とウォータポンプ６３に接続されている。ヒータコア５６は、ウォータポンプ６３の動作により、水加熱電気ヒータ６２との間で水が循環する。そして、水加熱電気ヒータ６２により加熱された水がヒータコア５６に供給されることで、ヒータコア５６の周囲を通過する空調空気を加熱する。

エアミックスドア５４は、制御装置１３の制御により駆動する不図示の駆動手段によって回動可能とされる。具体的に、エアミックスドア５４は、ダクト５１内のうち、暖房用の室内熱交換器５５とヒータコア５６に向かう通風経路（加熱経路）を開放する加熱位置（図３参照）と、加熱経路を迂回する通風経路（冷却経路）を開放する冷却位置（図４参照）と、の間で回動する。

ヒートポンプサイクル１２は、例えば、上述したエバポレータ５３及び暖房用の室内熱交換器５５と、コンプレッサ２１、暖房用膨張弁２２、バイパス弁２３、室外熱交換器２４、冷房弁２６、レシーバタンク２５、サブコンデンサ２７、逆止弁２８、冷房用膨張弁２９、冷房用補助熱交換器３１、暖房弁３２、アキュムレータ３３、除湿弁３４、及び蒸発能力制御弁３５と、を備え、これら各構成部材が冷媒流路を介して接続されている。

コンプレッサ２１は、吸入部がアキュムレータ３３に接続され、吐出部が暖房用の室内熱交換器５５に接続されている。コンプレッサ２１は、制御装置１３の制御によって駆動する駆動手段の駆動力を受けて駆動され、アキュムレータ３３から冷媒の主に気体分を吸入するとともに、この冷媒を圧縮した後、高温かつ高圧の冷媒として上述した暖房用の室内熱交換器５５側に吐出する。

暖房用膨張弁２２は、いわゆる絞り弁であって、暖房用の室内熱交換器５５から吐出された冷媒を膨張させた後、低温かつ低圧で気液２相（液相リッチ）の噴霧状の冷媒として室外熱交換器２４に吐出する。
なお、コンプレッサ２１の吐出部から暖房用の室内熱交換器５５を経由して暖房用膨張弁２２に至る通路は、高圧側主通路４１とされている。

バイパス弁２３は、暖房用の室内熱交換器５５の下流部において、高圧側主通路４１の暖房用膨張弁２２を迂回して室外熱交換器２４に接続される冷房用バイパス通路４２上に設けられ、制御装置１３により開閉制御される。なお、バイパス弁２３は、暖房運転の実行時には閉状態とされ、冷房運転の実行時には開状態とされる。
これにより、暖房運転の実行時には、暖房用の室内熱交換器５５から流出した冷媒は暖房用膨張弁２２を通過して低温かつ低圧の状態で室外熱交換器２４に流入する。一方、冷房運転の実行時には、暖房用の室内熱交換器５５から流出した冷媒はバイパス弁２３を通過して高温の状態で室外熱交換器２４に流入する。

室外熱交換器２４は、内部に流入した冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行なう。また、室外熱交換器２４の前方には、室外熱交換器２４に向けて送風可能なファン２４ａが配設されている。なお、ファン２４ａは、制御装置１３の制御により駆動される。
室外熱交換器２４は、暖房運転の実行時には、内部を通過する低温かつ低圧の冷媒によって室外雰囲気から吸熱可能であって、室外雰囲気からの吸熱によって冷媒を気化させる。一方、冷房運転の実行時には、室外熱交換器２４は、内部を通過する高温の冷媒によって室外雰囲気へと放熱可能であって、例えば室外雰囲気への放熱及びファン２４ａの送風によって冷媒を冷却する。

冷房弁２６は、冷媒流路のうち、室外熱交換器２４の下流部に接続された冷房用主通路４３上に設置され、制御装置１３により開閉制御される。冷房弁２６は、冷房運転の実行時には開状態とされ、暖房運転の実行時には閉状態とされる。

レシーバタンク２５は、冷房用主通路４３のうち、冷房弁２６の下流側に設置されている。レシーバタンク２５は、冷房運転時に、室外熱交換器２４を通過して冷房用主通路４３内に流入した冷媒のうち、余剰の冷媒を貯留する。
サブコンデンサ２７は、冷房用主通路４３のうち、レシーバタンク２５よりも下流側に設置され、内部に流入した冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行う。
逆止弁２８は、冷房用主通路４３のうち、サブコンデンサ２７よりも下流側に設置されている。逆止弁２８は、冷房運転の実行時において、サブコンデンサ２７を通過した冷媒を下流側に向けて流通させ、除湿運転の実行時において、冷房用主通路４３のうち、逆止弁２８よりも上流側（サブコンデンサ２７側）への冷媒の逆流を防止する。

冷房用膨張弁２９は、いわゆる絞り弁であって、冷房用主通路４３のうちの、逆止弁２８とエバポレータ５３の流入口との間に接続されている。冷房用膨張弁２９は、制御装置１３によって制御される弁開度に応じて逆止弁２８を通過した冷媒を、膨張させた後、低温かつ低圧で気液２相（気相リッチ）の噴霧状の冷媒としてエバポレータ５３に吐出する。

冷房用補助熱交換器３１は、冷房用主通路４３のうち、冷房用膨張弁２９よりも上流側に位置する上流部分と、エバポレータ５３よりも下流側に位置する下流部分と、の間を跨るように配置されている。冷房用補助熱交換器３１は、冷房運転の実行時において、上述した上流部分及び下流部分の間で熱交換を行い、上流部分の冷媒をエバポレータ５３内に流入する前に冷却する。
なお、この実施形態における冷房用主通路４３は、室外熱交換器２４の下流部から冷房弁２６、レシーバタンク２５、サブコンデンサ２７、逆止弁２８、冷房用補助熱交換器３１、冷房用膨張弁２９、エバポレータ５３、蒸発能力制御弁３５を経由してアキュムレータ３３に接続される通路である。

暖房弁３２は、冷房用主通路４３を迂回して室外熱交換器２４の下流部とアキュムレータ３３を接続する暖房用バイパス通路４４上に設置されている。暖房弁３２は、制御装置１３により開閉制御される。暖房弁３２は、暖房運転の実行時には開状態とされ、冷房運転の実行時には閉状態とされる。

アキュムレータ３３は、冷房用主通路４３の下流端と暖房用バイパス通路４４の下流端を接続する合流部４６と、上述したコンプレッサ２１と、の間に接続されている。アキュムレータ３３は、合流部４６から流入した冷媒を気液に分離し、冷媒の余剰の液体分（液相）を内部に貯留するとともに、冷媒の主に気体分（気相）をコンプレッサ２１に吸入させる。
図２は、アキュムレータ３３の内部の詳細構造を示す図である。このアキュムレータ３３の内部構造については後に詳述する。

除湿弁３４は、冷房用主通路４３における逆止弁２８よりも下流側に位置する部分と、高圧側主通路４１における暖房用の室内熱交換器５５よりも下流側に位置する部分と、を接続する除湿流路４８上に設置され、制御装置１３により開閉制御される。除湿弁３４は、除湿運転の実行時に開状態とされ、それ以外の運転（冷房運転及び暖房運転）の実行時には閉状態とされる。

蒸発能力制御弁３５は、冷房用主通路４３のうち、エバポレータ５３と冷房用補助熱交換器３１との間に設置され、制御装置１３によって開閉制御される。蒸発能力制御弁３５は、除湿運転の実行時において、冷房運転の実行時に比べて開度が小さくなるように制御される。

ここで、この実施形態においては、暖房運転時に冷媒が内部を循環する暖房用冷媒回路と、冷房運転時に冷媒が内部を循環する冷房用冷媒回路と、を備え、両冷媒回路が、コンプレッサ２１と室外熱交換器２４とアキュムレータ３３を共用している。
暖房用冷媒回路は、暖房用の室内熱交換器５５と暖房用膨張弁２２を経由して、コンプレッサ２１の吐出部と室外熱交換器２４の上流部を接続する高圧側主通路４１と、冷房用主通路４３を迂回して室外熱交換器２４の下流部とアキュムレータ３３を接続する暖房用バイパス通路４４と、を有している。また、冷房用冷媒回路は、冷房用膨張弁２９やエバポレータ５３を経由して室外熱交換器２４の下流部とアキュムレータ３３を接続する冷房用主通路４３と、暖房用の室内熱交換器５５を経由する高圧側主通路４１の一部と冷房用バイパス通路４２とから成り暖房用膨張弁２２を迂回してコンプレッサ２１の吐出部と室外熱交換器２４の上流部を接続する通路と、を有している。

また、暖房用冷媒回路と冷房用冷媒回路を含む冷媒回路内には、内部を循環する冷媒が充填されているが、その冷媒には、コンプレッサ２１等の回路内の機器の摺動部を潤滑するための潤滑油が混入されている。潤滑油は、コンプレッサ２１を高回転で作動する必要のある暖房運転時を想定し、暖房運転時にコンプレッサ２１を充分に潤滑し得る量が冷媒に混入されている。

次に、上述した空気調和装置１０の動作について説明する。図３は、暖房運転時における空気調和装置１０の動作を示す説明図であり、図４は、冷房運転時における空気調和装置１０の動作を示す説明図である。なお、図中において、鎖線は冷媒の高圧状態、実線は冷媒の低圧状態を示し、破線は冷媒の流通しない部分を示している。

（暖房運転）
暖房運転時には、図３に示すように、エアミックスドア５４は加熱経路を開放する加熱位置とされ、暖房弁３２は開状態とされる。なお、暖房運転時において、バイパス弁２３、冷房弁２６、除湿弁３４、及び蒸発能力制御弁３５は閉状態とされる。

この場合、コンプレッサ２１から吐出された高温かつ高圧の冷媒は、暖房用の室内熱交換器５５における放熱によってダクト５１内の空調空気を加熱する。
そして、暖房用の室内熱交換器５５を通過した冷媒は、暖房用膨張弁２２によって膨張させられて液相リッチの気液２相の噴霧状とされ、その後、室外熱交換器２４において室外雰囲気から吸熱して気相リッチの気液２相の噴霧状となる。室外熱交換器２４を通過した冷媒は、暖房用バイパス通路４４と合流部４６を通ってアキュムレータ３３に流入する。アキュムレータ３３に流入した冷媒は、その内部において気液分離され、主に気相の冷媒（冷媒の液体分）がコンプレッサ２１に吸入される。

このとき、空調ユニット１１のダクト５１内を流れる空調空気は、エバポレータ５３を通過した後、加熱経路内で暖房用の室内熱交換器５５及びヒータコア５６を通過する。そして、空調空気は、暖房用の室内熱交換器５５及びヒータコア５６を通過する際に加熱された後、吹き出し口５８を通って車室内に暖房として供給される。

（冷房運転）
冷房運転時には、図４に示すように、エアミックスドア５４は、エバポレータ５３を通過した空調空気が冷却経路を通過する冷却位置とされ、バイパス弁２３、冷房弁２６、及び蒸発能力制御弁３５は開状態とされる。なお、暖房用膨張弁２２、暖房弁３２及び除湿弁３４は閉状態とされる。

この場合、コンプレッサ２１から吐出された高温かつ高圧の冷媒は、暖房用の室内熱交換器５５とバイパス弁２３とを通過して、室外熱交換器２４において室外雰囲気へと放熱された後、冷房用主通路４３内に流入する。そして、冷媒は、レシーバタンク２５で余剰分を回収された後、サブコンデンサ２７において室外雰囲気へと再び放熱される。その後、冷媒は冷房用膨張弁２９によって膨張させられて液相リッチの気液２相の噴霧状とされ、次に、エバポレータ５３における吸熱によってダクト５１内の空調空気を冷却する。
そして、エバポレータ５３を通過した気相リッチの気液２相の冷媒は、冷房用補助熱交換器３１において熱交換された後、アキュムレータ３３内に流入する。アキュムレータ３３に流入した気相リッチの冷媒は、その内部において気液分離され、主に気相の冷媒（冷媒の気体分）がコンプレッサ２１に吸入される。

このとき、空調ユニット１１のダクト５１内を流れる空調空気は、エバポレータ５３を通過する際に冷却された後、暖房用の室内熱交換器５５を迂回して吹き出し口５８から車室内に冷房として供給される。

つづいて、この実施形態の空気調和装置１０で用いられるアキュムレータ３３の詳細構造について図２を参照して説明する。
アキュムレータ３３は、円柱状の筒状容器によってハウジング６５が構成され、そのハウジング６５の上壁６５Ａに、冷房用主通路４３や暖房用バイパス通路４４に接続される流入側接続口６６と、コンプレッサ２１の吸入部に接続される流出側接続口６７とが設けられている。
この実施形態においては、流入側接続口６６がアキュムレータ３３の冷媒流入部を構成し、流出側接続口がアキュムレータ３３の冷媒流出部を構成している。

ハウジング６５内の上壁６５Ａの直下位置には、上壁６５Ａとの間に設定隙間をもって支持壁６８が取り付けられている。支持壁６８には、流入側接続口６６から流入した冷媒をハウジング６５内の支持壁６８の下方の空間に導入する導入口が６８ａが形成されている。
この実施形態においては、ハウジング６５内の支持壁６８よりも下方側の空間部を形成する部分が、気液分離された冷媒の液体分を貯留するアキュムレータ３３の冷媒貯留部７１を構成している。

支持壁６８には、上端部が流出側接続口６７に接続され下端側がハウジング６５内の底壁の近傍部まで延出する流出パイプ６９が取り付けられている。流出パイプ６９の下端には、流出パイプ６９の内外を連通する複数の貫通孔７０ａを有する端部部品７０が取り付けられている。また、流出パイプ６９の径方向外側には、流出パイプ６９よりも径の大きいガイドパイプ７２が流出パイプ６９と同軸に配置されている。ガイドパイプ７２は、下端部がハウジング６５内の底面に固定されるとともに、上端部が支持壁６８の直下の空間部に開口している。流入側接続口６６と導入口６８ａを通して冷媒貯留部７１の上方空間に流入した冷媒の気体分は、ガイドパイプ７２の上端部からガイドパイプ７２と流出パイプ６９の間の隙間と、端部部品７０の貫通孔７０ａを通り、流出パイプ６９の内部と流出側接続口６７を通ってコンプレッサ２１の吸入部に吸入される。
なお、ガイドパイプ７２の下端近傍の周壁部には連通孔７３が形成されている。

また、ハウジング６５内の支持壁６８には、冷媒貯留部７１の内部に貯留されている冷媒の液体分を撹拌する撹拌装置９０が設置されている。撹拌装置９０は、流入側接続口６６から冷媒貯留部７１に流入する冷媒の流動エネルギーを受けて回転駆動される駆動翼９１と、冷媒貯留部７１の内部で駆動翼９１と一体に回転する撹拌翼９２と、を有している。駆動翼９１と撹拌翼９２は、支持壁６８を貫通する連結ロッド９３によって同軸に、かつ一体に連結されている。連結ロッド９３は、流入側接続口６６の直下位置において、軸受９４を介して支持壁６８に回転自在に支持されている。

駆動翼９１は、流入側接続口６６の直下位置に配置され、流入側接続口６６から導入口６８ａを通って冷媒貯留部７１内に流れ込む冷媒の流れによって回転力を付与される。また、撹拌翼９２は、冷媒貯留部７１内のうちの、暖房運転時に貯留される冷媒の液体分の液面下に没する高さに配置されている。
なお、図２中の符号９５は、冷媒貯留部７１内に設置されて冷媒中に混入している水分を乾燥させるための乾燥剤であり、符号Ｌは、冷媒貯留部７１内に貯留されている冷媒の液体分である。

つづいて、アキュムレータ３３の機能について説明する。
暖房運転後にコンプレッサ２１が長時間停止すると、冷媒回路内の冷媒がアキュムレータ３３の冷媒貯留部７１内に液化した状態で貯留される。このため、アキュムレータ３３の冷媒貯留部７１内には冷媒の液体分が多量に貯留される。
この状態からコンプレッサ２１が起動されると、アキュムレータ３３内の冷媒の気体分が流出側接続口６７を通してコンプレッサ２１の吸入部に吸い込まれるとともに、暖房用バイパス通路４４内に存在する冷媒が流入側接続口６６を通して冷媒貯留部７１内に流入する。このとき、アキュムレータ３３の冷媒貯留部７１内は低圧になり、冷媒貯留部７１内に貯留されている冷媒の液体分は次第に気化してコンプレッサ２１の吸入部に吸い込まれる。

また、アキュムレータ３３の流入側接続口６６から冷媒貯留部７１内に冷媒が流入すると、流入側接続口６６から導入口６８ａに向かう冷媒の流れが、撹拌装置９０の駆動翼９１を回転させる。こうして撹拌装置９０の駆動翼９１が回転すると、冷媒貯留部７１内の撹拌翼９２が駆動翼９１に連動して回転する。これにより、撹拌翼９２が冷媒貯留部７１内に貯留されている冷媒の液体分を撹拌するようになる。この結果、冷媒貯留部７１内の冷媒の液体分は、撹拌翼９２によって撹拌されて冷媒貯留部７１内を対流するようになり、過熱度が大きく高まらない早期の段階で速やかに気化するようになる。

以上のように、この実施形態に係る空気調和装置１０は、アキュムレータ３３内の撹拌装置９０が、流入側接続口６６から冷媒貯留部７１に流入する冷媒の流動エネルギーを受けて冷媒貯留部７１内の冷媒の液体分を対流させることができるため、冷媒貯留部７１内の冷媒の液体分を過熱度の高まらない早期の段階で気化させ、冷媒の突沸を抑制することができる。したがって、実施形態に係る空気調和装置１０においては、冷媒貯留部７１内の冷媒が突沸することにより、冷媒に混入している潤滑油が過剰にコンプレッサ２１内に入り込むのを防止することができる。

また、この実施形態に係る空気調和装置１０では、アキュムレータ３３内に設置する撹拌装置９０が、冷媒の流動エネルギーを受けて回転駆動される駆動翼９１と、冷媒貯留部７１の内部で駆動翼９１と一体に回転する撹拌翼９２と、を有する構成とされている。このため、製造の容易な簡単な構造でありながら、冷媒貯留部７１内の冷媒の液体分を確実に対流させることができる。

次に、図５〜図７に示す他の実施形態について説明する。
この他の実施形態は、冷媒回路の構成だけが異なり、アキュムレータ３３等の回路内の機器の基本構成はほぼ同様とされている。なお、図５〜図７においては、上記の実施形態と共通部分に同一符号を付してある。

図５は、他の実施形態に係る空気調和装置１１０の全体構成を示す図である。
この空気調和装置１１０の冷媒回路は、上記の実施形態と同様に暖房用冷媒回路と冷房用冷媒回路で、コンプレッサ２１と室外熱交換器２４とアキュムレータ３３とを共用している。

室外熱交換器２４の下流部には、冷房用膨張弁２９とエバポレータ５３を経由してアキュムレータ３３に接続される冷房用主通路４３と、冷房用膨張弁２９とエバポレータ５３を迂回してアキュムレータ３３に接続される暖房用バイパス通路４４とが、冷房弁２６と暖房弁３２によって切り換え可能に接続されている。

また、コンプレッサ２１の吐出部には、暖房用の室内熱交換器５５と暖房用膨張弁２２を経由して室外熱交換器２４の上流部に接続される暖房用主通路９７と、暖房用の室内熱交換器５５と暖房用膨張弁２２を迂回して室外熱交換器２４の上流部に接続される冷房用バイパス通路９９とが、コンプレッサ２１の吐出部に設けられた三方弁９８を介して切り換え可能に接続されている。

この実施形態では、冷房運転時には、三方弁９８がコンプレッサ２１の吐出部を冷房用バイパス通路９９側に接続し、暖房弁３２が閉じ冷房弁２６が開くことにより、室外熱交換器２４の下流部を冷房用主通路４３側に接続する。これにより、冷房運転時には、コンプレッサ２１の吐出部から吐出された冷媒が、冷房用バイパス通路９９と冷房用主通路４３を通ってアキュムレータ３３に流入する。
また、暖房運転時には、三方弁９８がコンプレッサ２１の吐出部を暖房用主通路９７側に接続し、冷房弁２６が閉じ暖房弁３２が開くことにより、室外熱交換器２４の下流部を暖房用バイパス通路４４側に接続する。これにより、暖房運転時には、コンプレッサ２１の吐出部から吐出された冷媒が、暖房用主通路９７と暖房用バイパス通路４４を通ってアキュムレータ３３に流入する。

この実施形態の場合、上記の実施形態と異なり、冷房運転時には、三方弁９８による通路の切り換えによってコンプレッサ２１から吐出された冷媒が暖房用の室内熱交換器５５の内部を通過することなく直接室外熱交換器２４の上流部に流入する。このため、冷房運転時に暖房用室内熱交換器５５で不要な熱損失を生じないため、冷房効率をより高めることができる。
さらに、この実施形態では、冷房運転時に暖房用の室内熱交換器５５内に冷媒が流れないことから、冷房運転時に暖房用の室内熱交換器５５での放熱によって暖房用の室内熱交換器５５の内部に液化した冷媒や潤滑油が滞留するのを防ぐことができる。また、この実施形態の場合、冷房運転時には、冷媒が通路長の短い冷房用バイパス通路９９を通過するため、通路長の長い通路を冷媒が流通することによる不要な圧力損失を低減することができる。

図６，図７は、空気調和装置１１０で用いられる三方弁９８の内部構造を示す図である。以下、図６，図７に示す三方弁９８の具体的な構造について説明する。
三方弁９８は、コンプレッサ２１の吐出部に接続される第１通路１１１と、暖房用主通路９７に接続される第２通路１１２と、冷房用バイパス通路９９に接続される第３通路１１３と、第１通路１１１を第２通路１１２と第３通路１１３のいずれかに選択的に接続する電磁弁１１４と、第３通路１１３に介装されて、第３通路１１３の上流部１１３ａと下流部１１３ｂの接続部を開閉する開閉弁１１５と、開閉弁１１５にパイロット圧を導入するパイロット弁１１６と、を備えている。

開閉弁１１５は、常閉型の弁であり、第３通路１１３の上流部１１３ａの圧力と、パイロット弁１１６によって制御されるパイロット圧との差圧に応じて開閉作動する。具体的には、開閉弁１１５は、第３通路１１３の上流部１１３ａの圧力とパイロット圧との圧力差が所定値に達するまでは、第３通路１１３の上流部１１３ａと下流部１１３ｂの間を遮断状態に維持し、第３通路１１３の上流部１１３ａの圧力とパイロット圧との圧力差が所定値以上になったときに、第３通路１１３の上流部１１３ａと下流部１１３ｂの間を接続状態に維持する。

パイロット弁１１６は、第３通路１１３の上流部１１３ａと、外部の低圧通路１１７（例えば、冷媒回路内のコンプッサ２１の吸入側の通路）を接続するパイロット圧生成通路１１８内に介装されている。パイロット圧生成通路１１８には、オリフィス１１９が設けられており、パイロット弁１１６は、オリフィス１１９の下流側に配置されている。

また、パイロット弁１１６は、常閉型の開閉弁であり、電磁弁１１４に対して機械的に連動可能に構成されている。具体的には、パイロット弁１１６は、電磁弁１１４が第１通路１１１と第２通路１１２を接続する弁位置にあるときに、パイロット圧生成通路１１８を閉じ、電磁弁１１４が第１通路１１１と第３通路１１３を接続する弁位置に切り換わったときにパイロット圧生成通路１１８を開くように、電磁弁１１４と連動する。

以上のように構成された三方弁９８は、図６に示すように、電磁弁１１４がＯＦＦ状態のときには、電磁弁１１４が第１通路１１１と第２通路１１２を接続状態に維持している。このとき、パイロット弁１１６はパイロット圧生成通路１１８を閉じているため、オリフィス１１９の前後差圧は所定値よりも小さくなっている。このため、第３通路１１３は、開閉弁１１５によって閉じられている。
この結果、コンプレッサ２１の吐出部は、暖房用主通路９７に対して接続状態に維持される。

また、三方弁９８は、図７に示すように、電磁弁１１４がＯＮ状態になると、電磁弁１１４が第１通路１１１の接続を第３通路１１３側に切り換える。このとき、パイロット弁１１６は、電磁弁１１４の切り換え作動に連動してパイロット圧生成通路１１８を開く。これにより、オリフィス１１９の前後差圧が所定値以上に大きくなり、第３通路１１３が開閉弁１１５によって開かれる。
この結果、コンプレッサ２１の吐出部は、冷房用バイパス通路９９側に接続が切り換えられる。

ところで、この実施形態に係る三方弁９８は、パイロット圧生成通路１１８の下流部が三方弁９８の外部の低圧通路１１７に接続されている。このため、パイロット圧生成通路１１８の下流部を、三方弁９８内の開閉弁１１５の下流位置に接続する場合と異なり、第３通路１１３内での圧力損失を小さくすることができる。

このことについて、図８に示す比較例を参照して説明する。
図８に示す比較例の三方弁９８Ａは、パイロット圧生成通路１１８Ａの下流部が、第３通路１１３内の開閉弁１１５よりも下流位置（下流部１１３ｂ）に接続されている。この比較例の三方弁９８Ａは、開閉弁１１５の内部の冷媒の流通抵抗を利用してオリフィス１１９の前後に差圧を作るものである。この三方弁９８Ａは、特に、第３通路１１３を流れる冷媒が低流量かつ低圧であるときにも開閉弁１１５を開弁状態に維持できるように、開閉弁１１５の内部の流通抵抗（圧力損失）を大きく設定せざるを得ない。

これに対し、図６，図７に示す実施形態に係る三方弁９８は、パイロット圧生成通路１１８の下流部が三方弁９８の外部の低圧通路１１７に接続されているため、開閉弁１１５の内部の流通抵抗（圧力損失）を小さく設定することができる。
したがって、この実施形態に係る空気調和装置１１０は、冷房運転時に、冷媒が通路長の短い冷房用バイパス通路９９を通過するとともに、三方弁９８の内部を冷媒が通過するときの流通抵抗も小さくなるため、冷房運転時における不要な圧力損失をより低減することができる。

また、図５〜図７に示した他の実施形態に係る空気調和装置１１０においては、暖房用の室内熱交換器５５と暖房用膨張弁２２を経由する暖房用主通路９７と、暖房用の室内熱交換器５５と暖房用膨張弁２２を迂回する冷房用バイパス通路９９とが三方弁９８によって切り換えられるようになっているが、暖房用主通路９７と冷房用バイパス通路９９とは、図９に示すさらに他の実施形態のように、一対の開閉弁１２０，１２１によって切り換えるようにしても良い。

図９に示すさらに他の実施形態に係る空気調和装置２１０は、コンプレッサ２１の吐出側の暖房用主通路９７と冷房用バイパス通路９９との分岐部の近傍に、暖房用主通路９７を開閉する電磁式の開閉弁１２０と、冷房用バイパス通路９９を開閉する電磁式の開閉弁１２１が介装されている。そして、冷房運転時には、暖房用主通路９７を開閉弁１２０によって閉じ、かつ冷房用バイパス通路９９を開閉弁１２１によって開くことにより、コンプレッサ２１の吐出部を冷房用バイパス通路９９を通して室外熱交換器２４側に接続する。また、暖房運転時には、冷房用バイパス通路９９を開閉弁１２１によって閉じ、かつ暖房用主通路９７を開閉弁１２０によって開くことにより、コンプレッサ２１の吐出部を暖房用主通路９７を通して室外熱交換器２４側に接続する。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

１０，１１０…空気調和装置
２１…コンプレッサ
２４…室外熱交換器
３３…アキュムレータ
５５…室内熱交換器５５
６６…流入側接続口（冷媒流入部）
６７…流出側接続口（冷媒流出部）
７１…冷媒貯留部
９０…撹拌装置
９１…駆動翼
９２…撹拌翼

Claims (3)

1. 内部を通過する冷媒と空調空気とが熱交換される室内熱交換器と、
   内部を通過する冷媒と外気とが熱交換される室外熱交換器と、
   前記室内熱交換器と前記室外熱交換器を接続する冷媒回路に介装され、吸入した冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサと、
   前記冷媒回路の前記コンプレッサの上流部に介装され、冷媒の液体分を貯留して主に冷媒の気体分を前記コンプレッサの吸入部に戻すアキュムレータと、
   を備え、
   前記アキュムレータは、
   冷媒の液体分を貯留する冷媒貯留部と、
   冷媒を前記冷媒貯留部に流入させる冷媒流入部と、
   前記冷媒貯留部から冷媒の主に気体分を前記コンプレッサに戻す冷媒流出部と、
   前記冷媒流入部から前記冷媒貯留部に流入する冷媒の流動エネルギーを受けて駆動され、前記冷媒貯留部の内部に貯留されている冷媒の液体分を撹拌する撹拌装置と、
   を有することを特徴とする空気調和装置。
2. 前記撹拌装置は、前記冷媒流入部から前記冷媒貯留部に流入する冷媒の流動エネルギーを受けて回転駆動される駆動翼と、前記冷媒貯留部の内部で前記駆動翼と一体に回転する撹拌翼と、を有していることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記室内熱交換器は、暖房運転時に前記コンプレッサから吐出された冷媒と空調空気とが熱交換される熱交換器であり、
   前記室外熱交換器は、暖房運転時に前記室内熱交換器の内部を通過した冷媒と外気とが熱交換される熱交換器であり、
   前記アキュムレータの冷媒流入部は、前記室外熱交換器の下流部に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。

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