JP4346538B2 - 冷凍サイクル及びアキュムレータ - Google Patents
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Description
この超臨界冷凍サイクルは、冷媒を超臨界域まで昇圧する圧縮機101と、昇圧された冷媒を冷却するガスクーラ102と、ガスクーラ102から送られた冷媒を減圧する膨張装置103と、減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器104と、余剰の冷媒を溜めておくアキュムレータ105(低圧受液器)と、ガスクーラ102にて冷却された冷媒を、アキュムレータ105から圧縮機101に送られる冷媒によってさらに冷却する内部熱交換器106とを備えている。
この冷凍サイクルは、例えば本発明のアキュムレータを採用することで具体的に実現することができる。
[第1の実施の形態]
本実施の形態は、本発明の冷凍サイクルを自動車用空調装置に適用したものであり、二酸化炭素を冷媒として用いる超臨界冷凍サイクルとして構成されている。図1は、本実施の形態に係る冷凍サイクルを表すシステム構成図である。
膨張装置3は、流路断面が固定されたオリフィス(絞り流路)として構成されている。
図2に示すように、アキュムレータ5は、蒸発器4から送出された冷媒を収容するタンク10と、タンク10内に収容されて気液分離されたガス冷媒を圧縮機1へ導くU字管20(内部配管)と、タンク10内の液冷媒の一部をU字管20へ流出させる際の液冷媒の流量を制御する制御弁30とから構成されている。
プランジャ41は、スリーブ47の内径よりやや小さな外径を有する円柱状の本体を備え、その下端部中央に所定深さの円形の収容溝が凹設されており、この収容溝には、プランジャ41とコア42との間に介装されてプランジャ41をコア42と離間する方向に付勢する圧縮コイルスプリング48が収容されている。プランジャ41の上端面からは、長尺状の弁体32が上方に向かって延出しており、プランジャ41の下端部は、下方に向かって外方に傾斜するテーパ状に形成されている。
以上の構成において、プランジャ41,コア42,ヨーク44,プレート46等によって電磁コイル43を取り囲むソレノイド33の磁気回路が構成されている。そして、上記演算制御部7によって電磁コイル43への通電制御が行われる。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る冷凍サイクルは、アキュムレータ周辺の構成が異なる以外は第1の実施の形態の構成と同様であるため、第1の実施の形態の構成とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図3は、本実施の形態に係る冷凍サイクルを表すシステム構成図である。
アキュムレータ205において、U字管220(内部配管)の本体221の下端中央部には円孔224が形成され、リング部材236が嵌入されている。このリング部材236の内部通路がオリフィス231を構成している。
制御弁230は、電磁弁として構成されており、ボディ31の内部に配置された弁体232と、弁体232を駆動制御するソレノイド33とを備えている。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る冷凍サイクルは、アキュムレータ周辺の構成と膨張装置の構成がやや異なる以外は第2の実施の形態の構成と同様であるため、第2の実施の形態の構成とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付す等してその説明を省略する。図5は、本実施の形態に係る冷凍サイクルを表すシステム構成図である。
以上に説明したように、本実施の形態の冷凍サイクルによれば、アキュムレータ305の液冷媒の一部が内部熱交換器6を迂回して圧縮機1に供給されるため、内部熱交換器6における熱交換量とは独立して、圧縮機1の入口の冷媒温度を調整することができる。
2 ガスクーラ
3,303 膨張装置
4 蒸発器
5,205,305 アキュムレータ
6 内部熱交換器
7 演算制御部
8 バイパス管
10 タンク
14 気相部
15 液相部
20,220 U字管
30,230 制御弁
31 ボディ
32 弁体
33 ソレノイド
36 冷媒通路形成部
37 弁座
38 連通孔
39 弁座
40 バイパス通路
41 プランジャ
42 コア
43 電磁コイル
70 配管
231 オリフィス
232 弁体
331,332 電磁弁
Claims (18)
- 空調装置を構成する冷凍サイクルにおいて、
潤滑オイルが含まれた冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却する外部熱交換器と、
前記外部熱交換器から送出された冷媒を減圧する膨張装置と、
前記膨張装置にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器から送出された冷媒を気液分離して溜めておくアキュムレータと、
前記アキュムレータから前記圧縮機に送られる冷媒と、前記外部熱交換器から前記膨張装置に送られる冷媒との熱交換を行う内部熱交換器と、
前記アキュムレータの液相部の液冷媒を所定量導出し、前記アキュムレータの気相部から前記内部熱交換器の入口に向けて送出されるガス冷媒に混合させる液冷媒混合手段と、
前記アキュムレータの液相部の液冷媒の一部を、前記内部熱交換器の入口側を経由せずに出口側に直接導くことが可能な液冷媒バイパス手段と、
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル。 - 前記液冷媒混合手段及び前記液冷媒バイパス手段は、それぞれ前記液相部から導出する液冷媒の流量を調整する制御弁又は絞り流路を備えたことを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル。
- 前記液冷媒混合手段及び前記液冷媒バイパス手段は、前記アキュムレータと前記内部熱交換器とを接続する冷媒流路に設けられた前記制御弁としての三方電磁弁からなることを特徴とする請求項2記載の冷凍サイクル。
- 前記アキュムレータは、
前記蒸発器から送出された冷媒を収容するタンクと、
前記タンク内に収容された本体を有し、前記本体の一端が前記タンク内の前記気相部に開口するとともに、前記本体の他端が前記タンクを貫通して前記内部熱交換器の入口側につながり、さらに前記本体に前記タンク内の前記液相部に連通する所定の大きさの弁孔が形成された内部配管と、
を備え、
前記三方電磁弁は、
前記タンクに一体形成されたボディと、
前記ボディの内部に形成され、前記アキュムレータの出口側に接続されたバイパス管に連通するバイパス通路と、
前記弁孔に接離して前記弁孔を開閉する第1弁部と、
前記バイパス通路に接離して前記バイパス通路を開閉する第2弁部と、
前記第1弁部を動作させて前記液相部の液冷媒が前記弁孔を介して前記内部配管内へ流出する流量を制御するとともに、前記第2弁部を動作させて前記液相部の液冷媒が前記バイパス通路を介して前記バイパス管内へ流出する流量を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項3記載の冷凍サイクル。 - 前記第1弁部及び前記第2弁部は、それぞれ前記三方電磁弁を構成するプランジャに一体に設けられたことを特徴とする請求項4記載の冷凍サイクル。
- 前記三方電磁弁は、前記タンクの下端部に接続して設けられ、
前記内部熱交換器は、前記アキュムレータに並設され、前記タンクの上端部近傍に対向する位置に前記入口側が配置され、前記三方電磁弁にほぼ対向する位置に前記出口側が配置されたことを特徴とする請求項4記載の冷凍サイクル。 - 前記制御手段は、前記圧縮機から吐出される冷媒の温度が、前記潤滑オイルが劣化しない温度範囲の上限温度近傍となる予め設定した流量の液冷媒を送出できるように、前記第1弁部及び前記第2弁部のそれぞれを動作制御することを特徴とする請求項4記載の冷凍サイクル。
- 前記アキュムレータは、
前記蒸発器から送出された冷媒を収容するタンクと、
前記タンク内に収容された本体を有し、前記本体の一端が前記タンク内の前記気相部に開口するとともに、前記本体の他端が前記タンクを貫通して前記内部熱交換器の入口側につながり、さらに前記本体に前記タンク内の前記液相部に連通する前記絞り流路としてのオリフィスが形成された内部配管と、
前記液冷媒バイパス手段を構成する前記制御弁としての電磁弁と、
を備え、
前記電磁弁は、
前記タンクに一体形成されたボディと、
前記ボディの内部に形成され、前記アキュムレータの出口側に接続されたバイパス管に連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路に接離して前記バイパス通路を開閉する弁体と、
前記弁体を動作させて、前記液相部の液冷媒が前記バイパス通路を介して前記バイパス管内へ流出する流量を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項2記載の冷凍サイクル。 - 前記弁体は、前記電磁弁を構成するプランジャに一体に設けられたことを特徴とする請求項8記載の冷凍サイクル。
- 前記制御手段は、前記圧縮機から吐出される冷媒の温度が、前記潤滑オイルが劣化しない温度範囲の上限温度近傍となる予め設定した流量の液冷媒を送出できるように、前記弁体を動作制御することを特徴とする請求項8記載の冷凍サイクル。
- 前記膨張装置にて減圧される前の冷媒圧力が、前記冷媒の臨界圧力以上となることを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル。
- 前記膨張装置は、流路断面が固定された絞り流路からなることを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル。
- 潤滑オイルが含まれた冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却する外部熱交換器と、前記外部熱交換器から送出された冷媒を減圧する膨張装置と、前記膨張装置にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から送出された冷媒を気液分離して溜めておくアキュムレータと、前記アキュムレータから前記圧縮機に送られる冷媒と、前記外部熱交換器から前記膨張装置に送られる冷媒との熱交換を行う内部熱交換器と、を備えた冷凍サイクルに適用される前記アキュムレータであって、
前記蒸発器から送出された冷媒を収容するタンクと、
前記タンク内に収容された本体を有し、前記本体の一端が前記タンク内の気相部に開口するとともに、前記本体の他端が前記タンクを貫通して前記内部熱交換器の入口側につながり、さらに前記本体に前記タンク内の液相部に連通する所定の大きさの弁孔が形成された内部配管と、
前記タンクに接続された三方電磁弁と、
を備え、
前記三方電磁弁は、
前記タンクに一体形成されたボディと、
前記ボディの内部に形成され、当該アキュムレータの出口側に接続されたバイパス管に連通するバイパス通路と、
前記弁孔に接離して前記弁孔を開閉する第1弁部と、
前記バイパス通路に接離して前記バイパス通路を開閉する第2弁部と、
前記第1弁部を動作させて前記液相部の液冷媒が前記弁孔を介して前記内部配管内へ流出する流量を制御するとともに、前記第2弁部を動作させて前記液相部の液冷媒が前記バイパス通路を介して前記バイパス管内へ流出する流量を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするアキュムレータ。 - 前記第1弁部及び前記第2弁部は、それぞれ前記三方電磁弁を構成するプランジャに一体に設けられたことを特徴とする請求項13記載のアキュムレータ。
- 前記制御手段は、前記圧縮機から吐出される冷媒の温度が、前記潤滑オイルが劣化しない温度範囲の上限温度近傍となる予め設定した流量の液冷媒を送出できるように、前記第1弁部及び前記第2弁部のそれぞれを動作制御することを特徴とする請求項13記載のアキュムレータ。
- 潤滑オイルが含まれた冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却する外部熱交換器と、前記外部熱交換器から送出された冷媒を減圧する膨張装置と、前記膨張装置にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から送出された冷媒を気液分離して溜めておくアキュムレータと、前記アキュムレータから前記圧縮機に送られる冷媒と、前記外部熱交換器から前記膨張装置に送られる冷媒との熱交換を行う内部熱交換器と、を備えた冷凍サイクルに適用される前記アキュムレータであって、
前記蒸発器から送出された冷媒を収容するタンクと、
前記タンク内に収容された本体を有し、前記本体の一端が前記タンク内の気相部に開口するとともに、前記本体の他端が前記タンクを貫通して前記内部熱交換器の入口側につながり、さらに前記本体に前記タンク内の液相部に連通するオリフィスが形成された内部配管と、
前記タンクに接続された電磁弁と、
を備え、
前記電磁弁は、
前記タンクに一体形成されたボディと、
前記ボディの内部に形成され、前記アキュムレータの出口側に接続されたバイパス管に連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路に接離して前記バイパス通路を開閉する弁体と、
前記弁体を動作させて、前記液相部の液冷媒が前記バイパス通路を介して前記バイパス管内へ流出する流量を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするアキュムレータ。 - 前記弁体は、前記電磁弁を構成するプランジャに一体に設けられたことを特徴とする請求項16記載のアキュムレータ。
- 前記制御手段は、前記圧縮機から吐出される冷媒の温度が、前記潤滑オイルが劣化しない温度範囲の上限温度近傍となる予め設定した流量の液冷媒を送出できるように、前記弁体を動作制御することを特徴とする請求項16記載のアキュムレータ。
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