JP4112392B2 - Air conditioner for vehicles - Google Patents
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- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置として、冷媒が循環する冷凍サイクルの途中にオイルセパレータを設けることにより、サイクル効率を高めるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
すなわち、放熱器と第1減圧器との間にオイルセパレータを設け、そこで分離した潤滑油を第2減圧器で減圧した後、コンプレッサの吸入側に戻すようにしている。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−274890号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記車両用空調装置では、オイルセパレータが放熱器のヘッダに設けられている。このため、放熱器では、オイルセパレータの占有スペース分、放熱面積が減少し、所望の放熱能力を得るために大型化しなければならないという問題がある。
【0006】
また、放熱器は車両前方部に配置されるため、分離したオイルをコンプレッサに戻すためのオイル戻し管が長大化すると共に、耐振動性等を考慮した配管レイアウトとしなければならず、設計が非常に困難となり、コストアップを招来する。
【0007】
そこで、本発明は、簡単な構成であるにも拘わらず、所望の冷凍効率を確保することのできる冷凍サイクルを備えた車両用空調装置を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
コンプレッサから吐出させた冷媒を、車外側熱交換器、冷媒減圧手段、及び、車内側熱交換器を介してコンプレッサに戻して循環させる冷凍サイクルを備え、前記車外側熱交換器から前記冷媒減圧手段に向かって冷媒が流動する高圧部と、前記車内側熱交換器から前記コンプレッサに向かって冷媒が流動する低圧部との間で熱交換させる内部熱交換器を設けた車両用空調装置において、
前記内部熱交換器を、
前記車外側熱交換器から高圧冷媒が流入する第1ヘッダと、
前記第1ヘッダに隣接して設けられ、前記コンプレッサに低圧冷媒を流出する第4ヘッダと、
前記第1ヘッダに対して所定間隔で配置され、前記第1ヘッダから流入した冷媒を前記車内側熱交換器に流出する第2ヘッダと、
前記第2ヘッダに隣接して設けられ、前記車内側熱交換器から流入した冷媒を前記第4ヘッダに流出する第3ヘッダと、
前記第1ヘッダと前記第2ヘッダとを連通する第1チューブと、
前記第3ヘッダと前記第4ヘッダとを連通する第2チューブと、
を備えた構成とし、
前記各ヘッダは、一端から他端に向かって延びる筒状であり、
前記各チューブは、前記各ヘッダの外周壁の一端側から他端側に向かって連通する扁平状であり、
前記第1ヘッダ内に、その長手方向に沿って複数の貫通孔を形成された第1の遮蔽板を配置することにより、前記車外側熱交換器から高圧冷媒が流入する冷媒室と、冷媒室に流入した冷媒からオイルを分離し、前記第1チューブに連通するオイル分離室とに分離し、さらに、一端側に、前記第1の遮蔽板に直交する、複数の貫通孔を形成された第2の遮蔽板を配置することにより、前記オイル分離室で分離されたオイルを回収するオイル回収室を形成し、
前記第1ヘッダのオイル回収室と、前記第4ヘッダとを連通する連通部を設けることにより、前記オイル回収室に回収されたオイルを第4ヘッダに流出させたものである。
【0009】
この構成により、車外側熱交換器にオイル分離手段を設ける必要がなくなり、大型化することなく、所望の放熱性能を発揮させることができる。また、オイル分離手段で、内部熱交換器の高圧部を流動する冷媒からオイルを分離し、このオイルを高圧部に隣接する低圧部に還流するだけであるので、構成を非常に簡略化することができる。冷媒は、車外側熱交換器を通過する際、外気に放熱されることにより温度低下するので、オイルが分離されやすくなる。また、分離されたオイルがオイル減圧手段によって減圧されるため、コンプレッサへとスムーズに還流させることができる。このため、冷凍サイクルのサイクル効率が向上する。
【0011】
前記第1の遮蔽板に形成した複数の貫通孔は、前記第1チューブの連通位置に対して直接冷媒が流入しないように平行に位置をずらせて形成するのが好ましい。
【0012】
前記連通部は、前記第1ヘッダのオイル回収室と、第4ヘッダとの接触部分で連通し、オイル減圧手段を備えるのが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
【0016】
図1は、本実施形態に係る車両用空調装置の冷凍サイクル1を示す。この冷凍サイクル1では、コンプレッサ2から吐出された冷媒が、車外側熱交換器3、冷媒減圧手段である膨張弁4、及び、車内側熱交換器5を介してコンプレッサ2に戻って循環する。車外側熱交換器3から膨張弁4に向かう高圧冷媒と、車内側熱交換器5からコンプレッサ2に向かう低圧冷媒とは、内部熱交換器6によって熱交換可能となっている。
【0017】
コンプレッサ2は、エンジン7の駆動力が図示しないクラッチを介して伝達され、所定回転数で駆動することにより、冷媒を高温・高圧状態として吐出する。
【0018】
車外側熱交換器3は車両前方部に配設され、通過する高温・高圧の冷媒と外気との間で熱交換し、冷媒を冷却する。
【0019】
膨張弁4は、通過する冷媒を気化しやすい状態に減圧する。
【0020】
車内側熱交換器5は、車内前方部に配設した空調ユニット8内に設けられ、内部を通過する冷媒が気化することにより、空調ユニット8を通過する空気を冷却・除湿する。空調ユニット8には、車内側熱交換器5の下流側にエアミックスダンパ9が設けられ、通過する冷風が分流されている。分流された一方の冷風は、内部をエンジン冷却水が流動するヒータコア10で加熱され、残る他方の冷風と混合されて所望温度に温調された後、車内に送風される。
【0021】
内部熱交換器6は、図2に示すように、隣接して設けた第1ヘッダ11及び第4ヘッダ14と、第2ヘッダ12及び第3ヘッダ13とを所定間隔で配置し、第1ヘッダ11と第2ヘッダ12の間、及び、第3ヘッダ13と第4ヘッダ14との間を、扁平状の第1チューブ15、及び、第2チューブ16でそれぞれ接続したものである。第1ヘッダ11には、車外側熱交換器3側からの高圧冷媒が流入する。この高圧冷媒は、第1チューブ15を介して第2ヘッダ12に流入し、その後、車内側熱交換器5側へと流出する。第3ヘッダ13には、車内側熱交換器5からの低圧冷媒が流入する。この低圧冷媒は、第2チューブ16を介して第4ヘッダ14に流入し、その後、コンプレッサ2側へと流出する。
【0022】
第1ヘッダ11は第1遮蔽板17によって長手方向に2分割され、第1チューブ15が接続されるオイル分離室18と、冷媒室19とが形成されている。第1遮蔽板17には、長手方向に沿って2列で複数の貫通孔17aが形成されている。貫通孔17aは、流出する冷媒が第1チューブ15に直接流入しないように、その流動方向に対して平行に変位した両側に位置している。これにより、冷媒が一旦第1遮蔽板17に衝突し、冷媒からのオイルの分離を適切に行わせることが可能となる。
【0023】
また、第1ヘッダ11の下部には第2遮蔽板20が設けられ、オイル回収室21が形成されている。第2遮蔽板20には、前記冷媒室19に連通する複数の連通孔20aが形成され、冷媒から分離されたオイルが回収されるようになっている。オイル回収室21と第4ヘッダ14とは連通管22によって連通され、回収されたオイルは第4ヘッダ14を介してコンプレッサ2へと還流されるようになっている。連通管22内にはオイル減圧手段である絞り部(オリフィス)23が形成され、オイルは減圧される。
【0024】
第1チューブ15及び第2チューブ16は、熱伝導性に優れた金属材料等で形成される板状材に所定間隔で複数の連通孔15a及び16aをそれぞれ形成したもので、押出や鋳造等により加工され、耐圧性に優れている。第1チューブ15と第2チューブ16とは、両端の各ヘッダ11,12と13,14とへの接続部分を除き、互いに面接触するように一体化されている。この面接触部分で高圧冷媒と低圧冷媒との間での熱交換が行われるようになっている。第1ヘッダ11及び第1チューブ15から第2ヘッダ12に続くラインが高圧部であり、第3ヘッダ13及び第2チューブ16から第4ヘッダ14に続くラインが低圧部である。
【0025】
次に、前記構成の冷凍サイクル1を備えた車両用空調装置の動作について説明する。
【0026】
コンプレッサ2を駆動することにより、冷媒が圧縮されて高温・高圧状態となって吐出する。吐出した冷媒は、車外側熱交換器3に流入し、外気に放熱され、内部熱交換器6の高圧部を通過する。
【0027】
高圧部では、冷媒が第1ヘッダ11の冷媒室19に流入し、第1遮蔽板17の貫通孔17aを介してオイル分離室18へと流動する。このとき、冷媒中に含まれるオイルは、冷媒に比べて比重が大きいため、自重により下方へと移動する。そして、第2遮蔽板20の連通孔20aを介してオイル回収室21に回収される。オイル回収室21に回収されたオイルは、連通管22を介して第4ヘッダ14へと流出する。連通管22にはオイル減圧手段である絞り部23が形成されているため、オイルは減圧される。
【0028】
一方、オイル分離室18へと流動した冷媒は、第1チューブ15を介して第2ヘッダ12へと流動する。第1チューブ15は、前述の通り、第1遮蔽板17に対して垂直で、貫通孔17aに対して平行に位置がずれて第1ヘッダ11に接続されているため、冷媒室19に流入した冷媒が直接貫通孔17aを介してオイル分離室18へと流入することがない。このため、冷媒中に含まれるオイルを効果的にオイル回収室21へと回収することが可能である。
【0029】
第1チューブ15では、流動する高温・高圧の冷媒は面接触した第2チューブ16を流動する低温・低圧の冷媒に対して放熱し、さらに冷却されて第2ヘッダ12へと流入する。
【0030】
冷却された高温・高圧の冷媒は、その後、第2ヘッダ12から流出し、膨張弁4を通過して気化しやすい状態まで減圧された後、車内側熱交換器5に流入する。車内側熱交換器5では、冷媒が気化することにより、空調ユニット8内を流動する空気を冷却・除湿する。車内側熱交換器5で部分的に気化した冷媒は、内部熱交換器6の低圧部を通過し、低温・低圧となる。
【0031】
低圧部では、冷媒が第3ヘッダ13に流入し、第2チューブ16を介して第4ヘッダ14へと流動する。冷媒は、第2チューブ16を通過する際、前述のように、高圧部を流動する高温・高圧の冷媒から吸熱して温度上昇する。したがって、低温・低圧の冷媒が完全に気化して過熱状態となる。また、還流するオイルも、連通管22を流動する際、絞り部23を通過することにより減圧されるので、高圧のオイルがコンプレッサ2に還流することがなく、不具合を発生させることはない。
【0032】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、内部熱交換器にオイル分離手段とオイル減圧手段とを一体的に設けたので、構成を簡略化して配管レイアウトを容易に行うことができると共に、安価に制作することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態に係る車内側熱交換器の冷凍サイクルを示す概略図である。
【図2】 図1の内部熱交換器を示す斜視図である。
【図3】 図2の縦断面図である。
【符号の説明】
1…冷凍サイクル
2…コンプレッサ
3…車外側熱交換器
4…膨張弁(冷媒減圧手段)
5…車内側熱交換器
6…内部熱交換器
7…エンジン
8…空調ユニット
9…エアミックスダンパ
10…ヒータコア
11…第1ヘッダ
12…第2ヘッダ
13…第3ヘッダ
14…第4ヘッダ
15…第1チューブ
16…第2チューブ
17…第1遮蔽板
18…オイル分離室
19…冷媒室
20…第2遮蔽板
21…オイル回収室
22…連通管
23…絞り部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle air conditioner.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a vehicle air conditioner, there is one that improves cycle efficiency by providing an oil separator in the middle of a refrigeration cycle in which refrigerant circulates (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
That is, an oil separator is provided between the radiator and the first decompressor, and the separated lubricant is decompressed by the second decompressor and then returned to the suction side of the compressor.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-274890 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the vehicle air conditioner, an oil separator is provided on the header of the radiator. For this reason, in a heat radiator, there exists a problem that the thermal radiation area reduces by the occupied space of an oil separator, and must be enlarged in order to obtain desired heat radiation capability.
[0006]
In addition, since the radiator is located in the front part of the vehicle, the oil return pipe for returning the separated oil to the compressor is lengthened, and the piping layout must take into account vibration resistance, etc. It will be difficult and will increase the cost.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle air conditioner equipped with a refrigeration cycle that can ensure a desired refrigeration efficiency in spite of a simple configuration.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above problems, the present invention provides:
A refrigerant refrigeration cycle for circulating the refrigerant discharged from the compressor back to the compressor via the vehicle exterior heat exchanger, the refrigerant decompression means, and the vehicle interior heat exchanger; and the refrigerant decompression means from the vehicle exterior heat exchanger In the vehicle air conditioner provided with an internal heat exchanger for exchanging heat between the high-pressure portion where the refrigerant flows toward the compressor and the low-pressure portion where the refrigerant flows from the vehicle interior heat exchanger toward the compressor,
The internal heat exchanger,
A first header into which high-pressure refrigerant flows from the vehicle exterior heat exchanger;
A fourth header provided adjacent to the first header and for flowing out low-pressure refrigerant to the compressor;
A second header that is arranged at a predetermined interval with respect to the first header, and that flows out the refrigerant flowing from the first header to the vehicle interior heat exchanger;
A third header which is provided adjacent to the second header and flows out the refrigerant flowing in from the vehicle interior heat exchanger to the fourth header;
A first tube communicating the first header and the second header;
A second tube communicating the third header and the fourth header;
And a configuration with
Each of the headers has a cylindrical shape extending from one end toward the other end,
Each tube has a flat shape communicating from one end side to the other end side of the outer peripheral wall of each header,
A refrigerant chamber into which high-pressure refrigerant flows from the vehicle exterior heat exchanger, and a refrigerant chamber by disposing a first shielding plate having a plurality of through holes formed along the longitudinal direction in the first header. The oil is separated from the refrigerant that has flowed into the oil, separated into an oil separation chamber that communicates with the first tube, and a plurality of through holes that are orthogonal to the first shielding plate are formed on one end side. By arranging two shielding plates, an oil recovery chamber for recovering the oil separated in the oil separation chamber is formed,
By providing a communication portion that connects the oil recovery chamber of the first header and the fourth header, the oil recovered in the oil recovery chamber flows out to the fourth header .
[0009]
With this configuration, it is not necessary to provide oil separation means in the vehicle exterior heat exchanger, and desired heat dissipation performance can be exhibited without increasing the size. Also, the oil separation means only separates the oil from the refrigerant flowing in the high pressure part of the internal heat exchanger, and recirculates this oil to the low pressure part adjacent to the high pressure part, so the configuration is greatly simplified. Can do. When the refrigerant passes through the heat exchanger outside the vehicle, the temperature is reduced by radiating heat to the outside air, so that the oil is easily separated. Further, since the separated oil is depressurized by the oil depressurizing means, it can be smoothly recirculated to the compressor. For this reason, the cycle efficiency of the refrigeration cycle is improved.
[0011]
The plurality of through holes formed in the first shielding plate are preferably formed so as to be shifted in parallel so that the refrigerant does not directly flow into the communication position of the first tube.
[0012]
It is preferable that the communication portion communicates at a contact portion between the oil recovery chamber of the first header and the fourth header and includes an oil pressure reducing unit .
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0016]
FIG. 1 shows a
[0017]
The
[0018]
The vehicle
[0019]
The
[0020]
The vehicle
[0021]
As shown in FIG. 2, the
[0022]
The first header 11 is divided into two in the longitudinal direction by the
[0023]
A
[0024]
The
[0025]
Next, the operation of the vehicle air conditioner provided with the
[0026]
By driving the
[0027]
In the high pressure part, the refrigerant flows into the
[0028]
On the other hand, the refrigerant flowing into the
[0029]
In the
[0030]
The cooled high-temperature and high-pressure refrigerant then flows out from the second header 12, passes through the
[0031]
In the low pressure part, the refrigerant flows into the
[0032]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, since the oil separation means and the oil pressure reduction means are integrally provided in the internal heat exchanger, the configuration can be simplified and the piping layout can be easily performed. At the same time, it can be produced at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a refrigeration cycle of an in-vehicle heat exchanger according to the present embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing the internal heat exchanger of FIG.
3 is a longitudinal sectional view of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
5 ... Inside
Claims (3)
前記内部熱交換器を、
前記車外側熱交換器から高圧冷媒が流入する第1ヘッダと、
前記第1ヘッダに隣接して設けられ、前記コンプレッサに低圧冷媒を流出する第4ヘッダと、
前記第1ヘッダに対して所定間隔で配置され、前記第1ヘッダから流入した冷媒を前記車内側熱交換器に流出する第2ヘッダと、
前記第2ヘッダに隣接して設けられ、前記車内側熱交換器から流入した冷媒を前記第4ヘッダに流出する第3ヘッダと、
前記第1ヘッダと前記第2ヘッダとを連通する第1チューブと、
前記第3ヘッダと前記第4ヘッダとを連通する第2チューブと、
を備えた構成とし、
前記各ヘッダは、一端から他端に向かって延びる筒状であり、
前記各チューブは、前記各ヘッダの外周壁の一端側から他端側に向かって連通する扁平状であり、
前記第1ヘッダ内に、その長手方向に沿って複数の貫通孔を形成された第1の遮蔽板を配置することにより、前記車外側熱交換器から高圧冷媒が流入する冷媒室と、冷媒室に流入した冷媒からオイルを分離し、前記第1チューブに連通するオイル分離室とに分離し、さらに、一端側に、前記第1の遮蔽板に直交する、複数の貫通孔を形成された第2の遮蔽板を配置することにより、前記オイル分離室で分離されたオイルを回収するオイル回収室を形成し、
前記第1ヘッダのオイル回収室と、前記第4ヘッダとを連通する連通部を設けることにより、前記オイル回収室に回収されたオイルを第4ヘッダに流出させたことを特徴とする車両用空調装置。A refrigerant discharged from the compressor is provided with an outside heat exchanger, refrigerant decompression means, and a refrigeration cycle that circulates the refrigerant back to the compressor via the inside heat exchanger, and the refrigerant decompression means from the outside heat exchanger. In the vehicle air conditioner provided with an internal heat exchanger for exchanging heat between the high-pressure portion where the refrigerant flows toward the compressor and the low-pressure portion where the refrigerant flows from the vehicle interior heat exchanger toward the compressor,
The internal heat exchanger,
A first header into which high-pressure refrigerant flows from the vehicle exterior heat exchanger;
A fourth header which is provided adjacent to the first header and flows out low-pressure refrigerant to the compressor;
A second header that is arranged at a predetermined interval with respect to the first header, and that flows out the refrigerant flowing from the first header to the vehicle interior heat exchanger;
A third header that is provided adjacent to the second header and flows out the refrigerant flowing in from the vehicle interior heat exchanger to the fourth header;
A first tube communicating the first header and the second header;
A second tube communicating the third header and the fourth header;
And a configuration with
Each of the headers has a cylindrical shape extending from one end toward the other end,
Each tube has a flat shape communicating from one end side to the other end side of the outer peripheral wall of each header,
A refrigerant chamber into which a high-pressure refrigerant flows from the vehicle exterior heat exchanger, and a refrigerant chamber by disposing a first shielding plate having a plurality of through holes formed along the longitudinal direction in the first header. The oil is separated from the refrigerant that has flown into the oil separation chamber, separated into an oil separation chamber that communicates with the first tube, and a plurality of through holes that are orthogonal to the first shielding plate are formed on one end side. By arranging the two shielding plates, an oil recovery chamber for recovering the oil separated in the oil separation chamber is formed,
The vehicle air conditioner is characterized in that the oil recovered in the oil recovery chamber is caused to flow out to the fourth header by providing a communication portion that communicates the oil recovery chamber of the first header and the fourth header. apparatus.
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