JP2020106174A - Refrigeration cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle device.
圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器等が配管で環状に接続された冷凍サイクル装置では、サイクル内を冷媒が循環する。冷媒には、圧縮機を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクル内を循環する。このような冷凍サイクル装置を長時間停止すると、外気温の変動によって圧縮機内から冷凍機油が流出し、圧縮機の起動時に圧縮機内の冷凍機油が不足するおそれがある。 In a refrigeration cycle device in which a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, and the like are connected in an annular shape by pipes, a refrigerant circulates in the cycle. Refrigerant oil for lubricating the compressor is mixed in the refrigerant, and a part of the refrigerator oil circulates in the cycle together with the refrigerant. If such a refrigeration cycle apparatus is stopped for a long time, the refrigerating machine oil may flow out from the compressor due to the fluctuation of the outside air temperature, and the refrigerating machine oil in the compressor may run short when the compressor is started.
これに対し、特許文献1では、圧縮機と凝縮器との間に、圧縮機から流出した冷凍機油を回収する貯留タンクを設け、貯留タンクで回収された冷凍機油を自重によって圧縮機に戻すことが提案されている。 On the other hand, in Patent Document 1, a storage tank for recovering refrigerating machine oil flowing out from the compressor is provided between the compressor and the condenser, and the refrigerating machine oil recovered in the storage tank is returned to the compressor by its own weight. Is proposed.
しかしながら、特許文献1のように、冷凍サイクル装置に冷凍機油を回収する貯留タンクを設ける場合には、装置全体の体格が大きくなる。このため、冷凍サイクル装置の設置スペースが大きくなり、周辺部品と両立させることが困難になる。また、重量物である貯留タンクを設ける場合には、振動耐久性を満足させるために、取り付けブラケットが必要となる。 However, in the case where the refrigeration cycle apparatus is provided with a storage tank for recovering refrigerating machine oil as in Patent Document 1, the size of the entire apparatus becomes large. For this reason, the installation space of the refrigeration cycle apparatus becomes large, and it becomes difficult to make it compatible with peripheral parts. Further, when a heavy storage tank is provided, a mounting bracket is required to satisfy vibration durability.
本発明は上記点に鑑み、簡易な構成で、長時間停止後の起動時に圧縮機で冷凍機油が不足することを回避することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to avoid a shortage of refrigerating machine oil in a compressor at the time of start-up after a long time stop.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、室外熱交換器(11)と、圧縮機(10)とを含む複数の構成機器(10〜13)が配管(14)によって環状に接続され、圧縮機が作動することで冷媒が所定の冷媒流れ方向に循環する冷凍サイクル装置であって、圧縮機と、圧縮機よりも冷媒流れ方向の上流側に位置する構成機器である上流側構成機器(13)とを接続する配管に、冷媒流れ方向の下流側に向かって高くなるように傾斜した傾斜部(14a)が設けられている。 In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1, a plurality of constituent devices (10 to 13) including an outdoor heat exchanger (11) and a compressor (10) are annularly formed by a pipe (14). A refrigeration cycle device which is connected and in which a refrigerant circulates in a predetermined refrigerant flow direction when the compressor operates, and is a compressor and an upstream side that is a component device located upstream of the compressor in the refrigerant flow direction. A pipe connecting the constituent device (13) is provided with an inclined portion (14a) inclined so as to become higher toward the downstream side in the refrigerant flow direction.
この傾斜部により、圧縮機の作動停止時に圧縮機の冷媒流れ方向上流側に存在する冷凍機油を、圧縮機が起動するまで、外気温の変動による影響を受けることなく、圧縮機と上流側構成機器を接続する配管の内部に保持することができる。 With this inclined portion, the refrigerating machine oil existing on the upstream side in the refrigerant flow direction of the compressor when the operation of the compressor is stopped is not affected by the fluctuation of the outside temperature until the compressor is started, and the compressor and the upstream side configuration are It can be held inside the piping that connects the equipment.
圧縮機と上流側構成機器を接続する配管に保持された冷凍機油は、冷媒流れ方向において、圧縮機に近い位置に存在している。このため、圧縮機を長時間停止後に起動した場合に、速やかに圧縮機に冷凍機油が供給され、圧縮機で冷凍機油が不足することを回避できる。 The refrigerating machine oil held in the pipe connecting the compressor and the upstream-side component device is present at a position close to the compressor in the refrigerant flow direction. Therefore, when the compressor is started after being stopped for a long time, the refrigerating machine oil is promptly supplied to the compressor, and it is possible to avoid a shortage of the refrigerating machine oil in the compressor.
なお、上記各構成要素の括弧内の符号は、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ものである。 It should be noted that the reference numerals in parentheses of the above-mentioned respective constituent elements show the corresponding relationship with the concrete means described in the embodiments described later.
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。本実施形態は、本発明の冷凍サイクル装置1を車両用空調装置に適用している。本実施形態の冷凍サイクル装置1は、車両用空調装置において、空調対象空間である車室内の空調を行うために、車室内へ送風される送風空気を冷却する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, the refrigeration cycle device 1 of the present invention is applied to a vehicle air conditioner. In the vehicle air conditioner, the refrigeration cycle apparatus 1 of the present embodiment cools blown air that is blown into the vehicle interior in order to perform air conditioning of the vehicle interior that is the air conditioning target space.
図1に示すように、冷凍サイクル装置1は、圧縮機10、凝縮器11、膨張弁12、蒸発器13を含んだ構成機器を備えている。各構成機器10〜13は配管14で環状に接続されており、圧縮機10が作動することで冷媒が所定の冷媒流れ方向に循環する。具体的には、圧縮機10の作動によって、冷媒は圧縮機10→凝縮器11→膨張弁12→蒸発器13の順に循環する。本明細書における冷媒流れ方向は、圧縮機10の作動中における冷媒流れ方向を示している。
As shown in FIG. 1, the refrigeration cycle apparatus 1 includes constituent devices including a
冷媒としては、例えばR134aといったHFC系冷媒やR1234yfといったHFO系冷媒を用いることができる。冷媒には、圧縮機10を潤滑するための冷凍機油が混入されている。冷凍機油としては、例えばPAGオイル(ポリアルキレングリコールオイル)を用いることができる。PAGオイルは、液相冷媒に相溶性を有している。冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクル内を循環する。
As the refrigerant, for example, an HFC refrigerant such as R134a or an HFO refrigerant such as R1234yf can be used. Refrigerant oil for lubricating the
圧縮機10は、吸入口から吸入した冷媒を圧縮し、高圧冷媒として吐出口から吐出する。圧縮機10の吸入側は蒸発器13に接続され、圧縮機10の吸入側は凝縮器11に接続されている。圧縮機10の作動中は、冷媒に含まれる冷凍機油によって圧縮機10の摺動部分が潤滑される。
The
圧縮機10は、エンジン20とともにエンジンルーム内に配置されている。本実施形態の圧縮機10は、プーリ、ベルト等を介してエンジン20から出力される回転駆動力によって駆動される。
The
凝縮器11は、圧縮機10で圧縮された高温の高圧冷媒と、冷却ファン11aにより送風される外気とを熱交換させることで、高圧冷媒を放熱させて冷却する。放熱器12は、エンジンルーム内の車両の前方側において、図示しないラジエータの前面側に配置される室外熱交換器である。凝縮器11は、圧縮機10よりも車両外部に近い位置に配置される。
The
膨張弁12は、放熱器11から流出した冷媒を減圧させる。膨張弁12は、蒸発器13出口側冷媒の温度および圧力に基づいて蒸発器13出口側冷媒の過熱度を検知する感温部を有し、蒸発器13出口側冷媒の過熱度が予め定めた基準範囲内となるように機械的機構によって絞り開度を調整する温度式膨張弁を用いることができる。
The
蒸発器13は、膨張弁12にて減圧された低圧冷媒と送風空気とを熱交換させ、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる。なお、蒸発器13が本発明の上流側構成機器に相当している。
The
蒸発器13は、室内空調ユニット30のケーシング31内に配置された室内熱交換器である。ケーシング31内には、空気流れ上流側から送風ファン32、蒸発器13、ヒータコア21の順に配置されている。送風ファン32で送風された空調風は、蒸発器13及びヒータコア21で温度調整され、車室内に供給される。
The
ここで、冷凍サイクル装置1を長時間作動停止させた場合における圧縮機10からの冷凍機油の流出について図2を用いて説明する。
Here, the outflow of refrigerating machine oil from the
圧縮機10の作動停止によって、サイクル内の冷媒は循環を停止する。気相冷媒は冷却されて凝縮し、液相冷媒となる。冷凍機油と液相冷媒は、相溶した状態となっている。圧縮機10が停止した状態で、例えば夜間に外気温が低下すると、凝縮器11側は圧縮機10側よりも雰囲気温度が低くなり、凝縮器11側の冷媒圧力は圧縮機10側の冷媒圧力より低くなる。この冷媒圧力差によって、図2(a)に示すように、圧縮機10内の液相冷媒が冷凍機油とともに凝縮器11側に流出する。
By stopping the operation of the
続いて、例えば日中に外気温が上昇すると、凝縮器11、蒸発器13側は圧縮機10側よりも雰囲気温度が高くなり、凝縮器11、蒸発器13側の冷媒圧力は圧縮機10側の冷媒圧力より高くなる。この冷媒圧力差によって、図2(b)に示すように、気相冷媒が圧縮機10に流入する。気相冷媒は冷凍機油と分離しているため、気相冷媒のみが圧縮機10に流入する。
Then, for example, when the outside air temperature rises during the daytime, the ambient temperature of the
その後、図2(c)、図2(d)に示すように、外気温の低下及び上昇が繰り返されることで、圧縮機10からの液相冷媒及び冷凍機油の流出と、圧縮機10への気相冷媒の流入が繰り返される。このため、圧縮機10の停止時間が長くなるほど、圧縮機10内の冷凍機油が少なくなる。
After that, as shown in FIGS. 2C and 2D, the outside air temperature is repeatedly decreased and increased, so that the liquid-phase refrigerant and the refrigerating machine oil flow out from the
上述したように、外気温の変動によって、圧縮機10内の冷凍機油は凝縮器11側に流出する。圧縮機10から流出した冷凍機油は、冷媒流れ方向において、圧縮機10から最も遠い位置に存在する。このため、圧縮機10から流出した冷凍機油は、圧縮機10を起動した後に圧縮機10に循環するまでに時間がかかる。
As described above, the refrigerating machine oil in the
次に、圧縮機10と蒸発器13を接続する配管14について説明する。図3に示すように、圧縮機10と蒸発器13を接続する配管14には、冷媒流れ方向下流側に向かって高くなるように傾斜した第1傾斜部14aが設けられている。第1傾斜部14aは、圧縮機10よりも冷媒流れ方向上流側に設けられている。なお、第1傾斜部14aが本発明の傾斜部に相当している。
Next, the
配管14における第1傾斜部14aの冷媒流れ方向下流側の端部には、鉛直方向上方に向かって突出した第1上端部14bが設けられている。配管14における第1傾斜部14aの冷媒流れ方向上流側の端部には、鉛直方向下方に向かって突出した下端部14cが設けられている。第1上端部14bは、下端部14cよりも高い位置に設けられている。本実施形態の圧縮機10は、第1上端部14bよりも下方に位置している。
A first
配管14における下端部14cの冷媒流れ方向上流側には、冷媒流れ方向上流側に向かって高くなるように傾斜した第2傾斜部14dが設けられている。下端部14cを挟んだ第1傾斜部14aと第2傾斜部14dは、鉛直方向下方に突出するV字状に形成されている。なお、第2傾斜部14dが本発明の上流側傾斜部に相当している。
On the upstream side of the
配管14における第2傾斜部14dの冷媒流れ方向上流側には、鉛直方向上方に向かって突出する第2上端部14eが設けられている。第2上端部14eは、下端部14cよりも上方に位置している。本実施形態の蒸発器13は、第2上端部14eよりも下方に位置している。
A second
圧縮機10の作動中は、冷凍サイクル装置1の全体に冷媒及び冷凍機油が循環している。圧縮機10の作動停止時に圧縮機10の冷媒流れ方向上流側に存在する冷凍機油は、配管14の第1傾斜部14aによって、圧縮機10側への移動が妨げられる。このため、圧縮機10の作動停止時に圧縮機10の冷媒流れ方向上流側に存在する冷凍機油は、圧縮機10と蒸発器13を接続する配管14の内部に貯留される。
During operation of the
第1傾斜部14aの鉛直方向高さHが高いほど、圧縮機10と蒸発器13を接続する配管14の内部に貯留できる冷凍機油の量を多くすることができる。また、第1傾斜部14aの鉛直方向高さHが高いほど、冷凍機油の圧縮機10側への移動が妨げられる。第1傾斜部14aの鉛直方向高さHは、下端部14cから第1上端部14bまでの鉛直方向高さである。
As the vertical height H of the first
第1傾斜部14aの鉛直方向高さHは、圧縮機10の作動時に圧縮機10で必要とされる冷凍機油の量に応じて任意に設定することができる。本実施形態では、第1傾斜部14aの鉛直方向高さHを80mmとしている。また、水平方向に対する第1傾斜部14aの傾斜角度は、第1傾斜部14aができるだけ長くなるように設定すればよい。
The vertical height H of the first
以上説明した本実施形態では、圧縮機10と蒸発器13を接続する配管14において、冷媒流れ下流側に向かって高くなるように傾斜する第1傾斜部14aを設けている。これにより、圧縮機10の停止後に、圧縮機10と蒸発器13を接続する配管14に冷凍機油を貯留することができる。圧縮機10と蒸発器13を接続する配管14に貯留された冷凍機油は、圧縮機10が起動するまで、外気温の変動による影響を受けることなく、配管14内に保持される。
In the embodiment described above, the
圧縮機10と蒸発器13を接続する配管14に保持された冷凍機油は、冷媒流れ方向において、圧縮機10に近い位置に存在している。このため、圧縮機10を長時間停止後に起動した場合に、速やかに圧縮機10に冷凍機油が供給されるため、圧縮機10で冷凍機油が不足することを回避できる。これにより、第1傾斜部14aを設けるという簡易な構成で、起動直後に圧縮機10で冷凍機油が不足することを回避できる。
The refrigerating machine oil held in the
また、本実施形態では、下端部14cよりも冷媒流れ上流側において、冷媒流れ上流側に向かって高くなるように傾斜する第2傾斜部14dが設けられている。このため、圧縮機10と蒸発器13を接続する配管14に存在する冷凍機油が蒸発器13に流入することを防ぐことができ、冷凍機油を配管14内に保持することができる。これにより、圧縮機10の起動直後に圧縮機10に冷凍機油をより速やかに供給することができる。
Further, in the present embodiment, the second
また、本実施形態では、下端部14cを挟んだ第1傾斜部14aと第2傾斜部14dとがV字状になっているので、圧縮機10と蒸発器13を接続する配管14に貯留できる冷凍機油の量を多くすることができる。
In addition, in the present embodiment, since the first
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.
(1)上記実施形態では、圧縮機10の冷媒流れ方向上流側に位置する上流側構成機器が蒸発器13である例について説明したが、これに限らず、上流側構成機器が蒸発器13とは異なる構成機器であってもよい。この場合には、圧縮機10と、蒸発器13とは異なる上流側構成機器とを接続する配管14に傾斜部14a、14d等を設ければよい。
(1) In the above-described embodiment, an example in which the upstream component device located upstream in the refrigerant flow direction of the
(2)上記実施形態では、第1上端部14bよりも圧縮機10が低い位置に設けられているが、第1上端部14bと圧縮機10を同じ高さとしてもよく、第1上端部14bよりも圧縮機10が高くなるようにしてもよい。
(2) In the above embodiment, the
(3)上記実施形態では、第2上端部14eよりも蒸発器13が低い位置に設けられているが、第2上端部14eと蒸発器13を同じ高さとしてもよく、第2上端部14eよりも蒸発器13が高くなるようにしてもよい。
(3) In the above embodiment, the
10 圧縮機
11 凝縮器(室外熱交換器)
12 膨張弁
13 蒸発器(上流側構成機器、室内熱交換器)
14 配管
14a 第1傾斜部(傾斜部)
14c 下端部
14d 第2傾斜部(上流側傾斜部)
10
12
14
14c
Claims (3)
前記圧縮機と、前記圧縮機よりも前記冷媒流れ方向の上流側に位置する前記構成機器である上流側構成機器(13)とを接続する前記配管に、前記冷媒流れ方向の下流側に向かって高くなるように傾斜した傾斜部(14a)が設けられている冷凍サイクル装置。 Plural component devices (10 to 13) including an outdoor heat exchanger (11) that condenses the refrigerant and a compressor (10) that compresses the refrigerant and discharges the refrigerant toward the outdoor heat exchanger are pipes (14). ) Is connected in a ring shape, the refrigerant is circulated in a predetermined refrigerant flow direction by operating the compressor, a refrigeration cycle device,
In the pipe that connects the compressor and the upstream-side component device (13) that is the component device located upstream of the compressor in the refrigerant flow direction, toward the downstream side in the refrigerant flow direction. A refrigeration cycle apparatus provided with an inclined portion (14a) inclined so as to be higher.
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