JP5861574B2 - Pressure reducing device and refrigeration cycle device - Google Patents
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Description
本発明は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に適用される減圧装置、および、これを備える冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a decompression device applied to a vapor compression refrigeration cycle apparatus, and a refrigeration cycle apparatus including the same.
従来、特許文献1に、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に適用される減圧装置として、温度式膨張弁の冷媒出口にエジェクタを接続したものが開示されている。
Conventionally,
この特許文献1の減圧装置では、エジェクタのノズル部へ沸騰核が生成された冷媒を流入させることによって、ノズル部における冷媒の沸騰を促進してノズル効率の低下を抑制している。なお、ノズル効率とは、ノズル部において冷媒の圧力エネルギを運動エネルギに変換する際のエネルギ変換効率である。
In the decompression device of
また、特許文献2には、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に適用される気液分離器として、内部に冷媒を旋回させる旋回空間が形成された遠心分離式の気液分離器が開示されている。
Further,
ところが、特許文献1の減圧装置では、放熱器にて凝縮した過冷却度を有する液相冷媒を温度式膨張弁の絞り通路へ流入させるので、絞り通路へ流入した冷媒に沸騰遅れが生じる。なお、沸騰遅れとは、冷媒が絞り通路に流入した後、冷媒通路面積が最も縮小した最小通路面積部付近で直ちに沸騰を開始せず、最小通路面積部の後流(下流側)で沸騰を開始する現象をいう。このような沸騰遅れが生じると、液滴(液相冷媒の粒)が微細化されず、冷媒が沸騰を開始する際の衝撃波が減衰しづらいため、冷媒が冷凍サイクル内で騒音を生じさせる原因となる。
However, in the decompression device of
これに対して、本発明者らは、先に、特願2011−69537号(以下、先願例という。)にて、絞り通路の上流側に冷媒を旋回させる旋回空間が設けられた減圧装置を提案している。 On the other hand, the inventors of the present invention previously described in Japanese Patent Application No. 2011-69537 (hereinafter referred to as the prior application example), a decompression device provided with a swirling space for swirling the refrigerant upstream of the throttle passage. Has proposed.
この先願例の減圧装置では、冷媒を旋回させて旋回中心側の冷媒圧力を飽和圧力より低い値となるまで低下させ、気液二相状態となった冷媒を絞り通路に流入させることによって、絞り通路の最小通路面積部で冷媒を減圧沸騰させるようにしている。これにより、冷媒の沸騰遅れによる騒音発生原因を抑制することができる。 In the decompression device of this prior application, the throttle is made by turning the refrigerant to lower the refrigerant pressure on the turning center side to a value lower than the saturation pressure, and flowing the refrigerant in a gas-liquid two-phase state into the throttle passage. The refrigerant is boiled under reduced pressure in the minimum passage area of the passage. Thereby, the cause of noise generation due to the boiling delay of the refrigerant can be suppressed.
しかしながら、冷媒を旋回させる旋回空間は比較的大きな容積を必要とするため、例えば、特許文献2に記載されているような遠心分離式の気液分離器および先願例の減圧装置の双方を備える冷凍サイクル装置では、2つの旋回空間が必要となるため冷凍サイクル装置全体としての体格が大型化してしまう。
However, since the swirling space for swirling the refrigerant requires a relatively large volume, for example, it includes both a centrifugal gas-liquid separator as described in
上記点に鑑み、本発明は、冷凍サイクル装置の大型化を招くことなく、冷媒減圧時の騒音発生原因を抑制可能な減圧装置を提供することを第1の目的とする。 In view of the above points, a first object of the present invention is to provide a decompression device that can suppress the cause of noise generation during refrigerant decompression without causing an increase in the size of the refrigeration cycle device.
また、本発明は、冷媒減圧時の騒音発生原因を抑制可能な減圧装置を備える冷凍サイクル装置の小型化を第2の目的とする。 A second object of the present invention is to reduce the size of a refrigeration cycle apparatus including a decompression device that can suppress the cause of noise generation during decompression of the refrigerant.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10)に適用される減圧装置であって、
冷媒を流入させる冷媒流入口(31)から流入した冷媒を旋回させる旋回空間(32)、旋回空間(32)から流出した冷媒を減圧させる絞り通路(33)、絞り通路(33)にて減圧された冷媒の気液を分離する気液分離空間(34)、気液分離空間(34)にて分離された液相冷媒を流出させる液相冷媒流出口(38)、および気液分離空間(34)にて分離された気相冷媒を流出させる気相冷媒流出口(39)が形成されたボデー部(30)と、絞り通路(33)の冷媒通路面積を変化させる弁体(35、35a)とを備え、
冷凍サイクル装置(10)の作動時に、旋回空間(32)内では絞り通路(33)へ流入させる旋回中心側の冷媒の圧力が外周側よりも低下するとともに、気液分離空間(34)へ流入する冷媒が旋回空間(32)内の冷媒と同じ方向に旋回して、気液分離空間(34)内では遠心力の作用によって冷媒の気液が分離され、気液分離空間(34)から液相冷媒流出口(38)に至る液相冷媒流出通路(38a)には、液相冷媒を減圧させる液相冷媒側減圧機構(38b)が配置されている減圧装置を特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to
The pressure is reduced in the swirling space (32) for swirling the refrigerant flowing in from the refrigerant inflow port (31) through which the refrigerant flows, the throttling passage (33) for depressurizing the refrigerant flowing out from the swirling space (32), and the throttling passage (33). The gas-liquid separation space (34) for separating the gas-liquid of the refrigerant, the liquid-phase refrigerant outlet (38) for discharging the liquid-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space (34), and the gas-liquid separation space (34) ) And a valve body (35, 35a) for changing the refrigerant passage area of the throttle passage (33). And
During operation of the refrigeration cycle device (10), the pressure of the refrigerant on the swirling center side flowing into the throttle passage (33) in the swirling space (32) is lower than that on the outer peripheral side and flows into the gas-liquid separation space (34). The refrigerant to be turned swirls in the same direction as the refrigerant in the swirl space (32), and in the gas-liquid separation space (34), the gas-liquid of the refrigerant is separated by the action of centrifugal force, and the liquid is separated from the gas-liquid separation space (34). The liquid phase refrigerant outflow passage (38a) leading to the phase refrigerant outlet (38) is characterized by a decompression device in which a liquid phase refrigerant side decompression mechanism (38b) for decompressing the liquid phase refrigerant is disposed .
これによれば、冷媒流入口(31)から流入した冷媒を旋回空間(32)にて旋回させるので、旋回空間(32)内の旋回中心側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生じる)圧力まで低下させることができる。そして、圧力の低下した旋回中心側の冷媒を絞り通路(33)へ流入させることで、絞り通路(33)の冷媒通路面積が最も縮小した最小通路面積部付近で冷媒を減圧沸騰させることができる。 According to this, since the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet (31) is swirled in the swirling space (32), the refrigerant pressure on the swirling center side in the swirling space (32) is changed to a pressure that becomes a saturated liquid phase refrigerant, Alternatively, the pressure can be reduced to a pressure at which the refrigerant boils under reduced pressure (causes cavitation). And by making the refrigerant | coolant of the turning center side in which the pressure fell flow into a throttle path (33), a refrigerant | coolant can be boiled under reduced pressure near the minimum channel | path area part where the refrigerant path area of the throttle path (33) was most reduced. .
従って、絞り通路(33)における冷媒の沸騰遅れを抑制でき、沸騰遅れによる騒音発生原因を抑制できる。さらに、安定的に最小通路面積部近傍で沸騰開始させることができるので、減圧装置から流出する冷媒の流量変動を抑制することもできる。 Accordingly, the boiling delay of the refrigerant in the throttle passage (33) can be suppressed, and the cause of noise generation due to the boiling delay can be suppressed. Furthermore, since boiling can be started stably in the vicinity of the minimum passage area, fluctuations in the flow rate of the refrigerant flowing out from the decompression device can be suppressed.
また、1つのボデー部(30)に旋回空間(32)および気液分離空間(34)の双方を形成し、冷凍サイクル装置(10)の作動時に、絞り通路(33)にて減圧されて気液分離空間(34)へ流入する冷媒が旋回空間(32)内の冷媒と同じ方向に旋回している。これにより、ボデー部(30)の外部に遠心分離式の気液分離器を配置する場合に対して、気液分離空間(34)の容積を効果的に小さくすることができる。 Further, both the swirl space (32) and the gas-liquid separation space (34) are formed in one body part (30), and the pressure is reduced in the throttle passage (33) when the refrigeration cycle apparatus (10) is operated. The refrigerant flowing into the liquid separation space (34) is swirling in the same direction as the refrigerant in the swirling space (32). Thereby, the volume of a gas-liquid separation space (34) can be effectively made small with respect to the case where a centrifugal-type gas-liquid separator is arrange | positioned outside the body part (30).
つまり、この気液分離空間(34)では、内部に流入する冷媒が既に旋回しているので、気液分離空間(34)内で冷媒の旋回流れを発生あるいは成長させるための空間を形成する必要がない。さらに、絞り通路(33)では、冷媒の圧力エネルギを速度エネルギに変換させるので、気液分離空間(34)へ流入する冷媒の旋回流速を、旋回空間(32)内を旋回する冷媒の旋回流速よりも増速させて遠心力の作用を強めることができる。 That is, in the gas-liquid separation space (34), since the refrigerant flowing into the inside has already swirled, it is necessary to form a space for generating or growing the swirling flow of the refrigerant in the gas-liquid separation space (34). There is no. Furthermore, since the pressure energy of the refrigerant is converted into velocity energy in the throttle passage (33), the swirl flow velocity of the refrigerant flowing into the gas-liquid separation space (34) is changed to the swirl flow velocity of the refrigerant swirling in the swirl space (32). It is possible to increase the action of centrifugal force by increasing the speed.
従って、ボデー部(30)の外部に遠心分離式の気液分離器を配置する場合に対して、気液分離空間(34)の容積を効果的に縮小することができる。延いては、気液分離機能付の減圧装置全体としての小型化を図ることができる。その結果、冷凍サイクル装置の大型化を招くことなく、冷媒減圧時の騒音発生原因を抑制可能な減圧装置を提供することができる。
また、請求項2に記載の発明では、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10)に適用される減圧装置であって、
冷媒を流入させる冷媒流入口(31)から流入した冷媒を旋回させる旋回空間(32)、旋回空間(32)から流出した冷媒を減圧させる絞り通路(33)、絞り通路(33)にて減圧された冷媒の気液を分離する気液分離空間(34)、気液分離空間(34)にて分離された液相冷媒を流出させる液相冷媒流出口(38)、および気液分離空間(34)にて分離された気相冷媒を流出させる気相冷媒流出口(39)が形成されたボデー部(30)と、絞り通路(33)の冷媒通路面積を変化させる弁体(35、35a)とを備え、
冷凍サイクル装置(10)の作動時に、旋回空間(32)内では絞り通路(33)へ流入させる旋回中心側の冷媒の圧力が外周側よりも低下するとともに、気液分離空間(34)へ流入する冷媒が旋回空間(32)内の冷媒と同じ方向に旋回して、気液分離空間(34)内では遠心力の作用によって冷媒の気液が分離され、気液分離空間(34)から気相冷媒流出口(39)に至る気相冷媒流出通路(39a)には、気相冷媒を減圧させる気相冷媒側減圧機構(39b)が配置されている減圧装置を特徴としている。これによれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
また、請求項3に記載の発明では、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10)に適用される減圧装置であって、
冷媒を流入させる冷媒流入口(31)から流入した冷媒を旋回させる旋回空間(32)、旋回空間(32)から流出した冷媒を減圧させる絞り通路(33)、絞り通路(33)にて減圧された冷媒の気液を分離する気液分離空間(34)、気液分離空間(34)にて分離された液相冷媒を流出させる液相冷媒流出口(38)、および気液分離空間(34)にて分離された気相冷媒を流出させる気相冷媒流出口(39)が形成されたボデー部(30)と、絞り通路(33)の冷媒通路面積を変化させる弁体(35、35a)とを備え、
冷凍サイクル装置(10)の作動時に、旋回空間(32)内では絞り通路(33)へ流入させる旋回中心側の冷媒の圧力が外周側よりも低下するとともに、気液分離空間(34)へ流入する冷媒が旋回空間(32)内の冷媒と同じ方向に旋回して、気液分離空間(34)内では遠心力の作用によって冷媒の気液が分離され、さらに、ボデー部(30)には、冷媒の気液を分離する第2気液分離空間(40)が形成されており、気相冷媒流出口(39)は、第2気液分離空間(40)に開口している減圧装置を特徴としている。これによれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
Therefore, the volume of the gas-liquid separation space (34) can be effectively reduced as compared with the case where a centrifugal gas-liquid separator is disposed outside the body part (30). As a result, it is possible to reduce the size of the entire decompression device with a gas-liquid separation function. As a result, it is possible to provide a decompression device that can suppress the cause of noise generation during decompression of the refrigerant without causing an increase in the size of the refrigeration cycle device.
The invention according to
The pressure is reduced in the swirling space (32) for swirling the refrigerant flowing in from the refrigerant inflow port (31) through which the refrigerant flows, the throttling passage (33) for depressurizing the refrigerant flowing out from the swirling space (32), and the throttling passage (33). The gas-liquid separation space (34) for separating the gas-liquid of the refrigerant, the liquid-phase refrigerant outlet (38) for discharging the liquid-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space (34), and the gas-liquid separation space (34) ) And a valve body (35, 35a) for changing the refrigerant passage area of the throttle passage (33). And
During operation of the refrigeration cycle device (10), the pressure of the refrigerant on the swirling center side flowing into the throttle passage (33) in the swirling space (32) is lower than that on the outer peripheral side and flows into the gas-liquid separation space (34). The refrigerant to be turned swirls in the same direction as the refrigerant in the swirling space (32), and in the gas-liquid separation space (34), the gas-liquid of the refrigerant is separated by the action of centrifugal force, and the gas-liquid separation space (34) The gas phase refrigerant outflow passage (39a) leading to the phase refrigerant outlet (39) is characterized by a decompression device in which a gas phase refrigerant side decompression mechanism (39b) for decompressing the gas phase refrigerant is disposed. According to this, the same effect as that of the first aspect of the invention can be obtained.
The invention according to
The pressure is reduced in the swirling space (32) for swirling the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet (31) through which the refrigerant flows, the throttle passage (33) for depressurizing the refrigerant flowing out of the swirling space (32), and the throttling passage (33). The gas-liquid separation space (34) for separating the gas-liquid of the refrigerant, the liquid-phase refrigerant outlet (38) for discharging the liquid-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space (34), and the gas-liquid separation space (34) ) And a valve body (35, 35a) for changing the refrigerant passage area of the throttle passage (33). And
During operation of the refrigeration cycle device (10), the pressure of the refrigerant on the swirling center side flowing into the throttle passage (33) in the swirling space (32) is lower than that on the outer peripheral side and flows into the gas-liquid separation space (34). The refrigerant to be turned turns in the same direction as the refrigerant in the swirling space (32), and the gas-liquid of the refrigerant is separated by the action of centrifugal force in the gas-liquid separation space (34). A second gas-liquid separation space (40) for separating the gas and liquid of the refrigerant is formed, and the gas-phase refrigerant outlet (39) is a decompression device opened to the second gas-liquid separation space (40). It is a feature. According to this, the same effect as that of the first aspect of the invention can be obtained.
さらに、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の減圧装置において、旋回空間(32)、絞り通路(33)および気液分離空間(34)は、それぞれ回転体形状に形成されて互いの中心軸が同軸上に配置されていてもよい。
Furthermore, in the decompression device according to any one of
これによれば、旋回空間(32)および絞り通路(33)が互いに同軸上に配置されるので、旋回空間(32)内の中心軸側の圧力の低下した冷媒を絞り通路(33)へ流入させやすくなる。さらに、絞り通路(33)および気液分離空間(34)が互いに同軸上に配置されるので、気液分離空間(34)へ流入する冷媒を旋回空間(32)内の冷媒と同じ方向に旋回させやすくなる。従って、冷凍サイクル装置の大型化を招くことなく、冷媒減圧時の騒音発生原因を抑制可能な減圧装置を容易に構成できる。 According to this, since the swirling space (32) and the throttle passage (33) are arranged coaxially with each other, the refrigerant having reduced pressure on the central axis side in the swirling space (32) flows into the throttling passage (33). It becomes easy to let you. Further, since the throttle passage (33) and the gas-liquid separation space (34) are coaxially arranged, the refrigerant flowing into the gas-liquid separation space (34) is swirled in the same direction as the refrigerant in the swirling space (32). It becomes easy to let you. Therefore, the decompression device that can suppress the cause of noise generation during decompression of the refrigerant can be easily configured without increasing the size of the refrigeration cycle device.
また、請求項8に記載の発明では、上記の特徴の減圧装置(13)と、液相冷媒流出口(38)から流出した冷媒を蒸発させる蒸発器(14)と、蒸発器(14)から流出した冷媒および気相冷媒流出口(39)から流出した冷媒を吸入する圧縮機(11)とを備える冷凍サイクル装置を特徴としている。 Further, in the invention described in claim 8 , the decompression device (13) having the above characteristics, the evaporator (14) for evaporating the refrigerant flowing out from the liquid-phase refrigerant outlet (38), and the evaporator (14). It is characterized by a refrigeration cycle apparatus including a refrigerant that has flowed out and a compressor (11) that sucks the refrigerant that has flowed out from the gas-phase refrigerant outlet (39).
これによれば、上記特徴の減圧装置(13)を備えているので、冷媒減圧時の騒音発生原因を抑制可能な減圧装置を備える冷凍サイクル装置の小型化を図ることができる。 According to this, since the decompression device (13) having the above characteristics is provided, it is possible to reduce the size of the refrigeration cycle device including the decompression device that can suppress the cause of noise generation during decompression of the refrigerant.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態のうち、第1、第5〜第9実施形態が特許請求の範囲に記載した発明の実施形態であり、第2〜第4実施形態は、参考例として示す形態である。
(第1実施形態)
図1〜3を用いて、本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態の減圧装置13は、図1に示すように、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置10に適用されている。さらに、この冷凍サイクル装置10は、車両用空調装置に適用されており、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. Of the embodiments described below, the first, fifth to ninth embodiments are embodiments of the invention described in the claims, and the second to fourth embodiments are shown as reference examples. It is.
(First embodiment)
1st Embodiment of this invention is described using FIGS. 1-3. The
まず、冷凍サイクル装置10において、圧縮機11は、冷媒を吸入して高圧冷媒となるまで昇圧して吐出するものである。具体的には、本実施形態の圧縮機11は、1つのハウジング内に固定容量型の圧縮機構11a、および圧縮機構11aを駆動する電動モータ11bを収容して構成された電動圧縮機である。
First, in the
この圧縮機構11aとしては、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。また、電動モータ11bは、後述する制御装置から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。
As the
圧縮機11の吐出口には、放熱器12の凝縮部12aの冷媒入口側が接続されている。放熱器12は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒と冷却ファン12dにより送風される車室外空気(外気)を熱交換させることによって、高圧冷媒を放熱させて冷却する放熱用の熱交換器である。
The refrigerant inlet side of the
より具体的には、この放熱器12は、圧縮機11から吐出された高圧気相冷媒と冷却ファン12dから送風された外気とを熱交換させ、高圧気相冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部12a、凝縮部12aから流出した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄えるレシーバ部12b、およびレシーバ部12bから流出した液相冷媒と冷却ファン12dから送風される外気とを熱交換させ、液相冷媒を過冷却する過冷却部12cを有して構成される、いわゆるサブクール型の凝縮器である。
More specifically, the
なお、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、冷媒としてHFC系冷媒(具体的には、R134a)を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクル装置を構成している。もちろん、亜臨界冷凍サイクル装置を構成する冷媒であれば、HFO系冷媒(具体的には、R1234yf)等を採用してもよい。
Note that the
また、この冷媒には圧縮機11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を循環している。冷却ファン12dは、制御装置から出力される制御電圧によって回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。放熱器12の過冷却部12cの冷媒出口側には、減圧装置13の冷媒流入口31が接続されている。
The refrigerant is mixed with refrigerating machine oil for lubricating the
減圧装置13は、放熱器12から流出した過冷却状態の高圧液相冷媒を減圧させて下流側へ流出させる減圧手段である。減圧装置13の具体的構成については、図2を用いて説明する。なお、図2における上下の各矢印は、冷凍サイクル装置10を車両用空調装置に搭載した状態における上下の各方向を示している。このことは以下の図面においても同様である。
The
この減圧装置13は、複数の構成部材を組み合わせることによって構成されたボデー部30を有している。ボデー部30には、放熱器12から流出した冷媒を内部へ流入させる冷媒流入口31、冷媒流入口31から流入した冷媒を旋回させる旋回空間32、旋回空間32から流出した冷媒を減圧させる絞り通路33、絞り通路にて減圧された冷媒の気液を分離する気液分離空間34等が形成されている。
The
これらの旋回空間32、絞り通路33、および気液分離空間34は、それぞれ回転体形状に形成されて互いの中心軸が同軸上に配置されている。回転体形状とは、平面図形を同一平面上の1つの直線(中心軸)の周りに回転させた際に形成される立体形状である。まず、旋回空間32は、円柱状に形成されている。もちろん、円錐あるいは円錐台と円柱とを結合させた形状等に形成されていてもよい。
The swirling
冷媒流入口31は、ボデー部30の側壁面に形成されて、冷媒流入通路31aを介して旋回空間32に接続されている。この冷媒流入通路31aは、旋回空間32の中心軸方向から見たときに旋回空間32の内壁面の接線方向に延びている。これにより、冷媒流入口31から冷媒流入通路31aを介して旋回空間32へ流入した冷媒は、旋回空間32の内壁面に沿って流れ、旋回空間32内を旋回する。
The
なお、冷媒流入通路31aは、旋回空間32の中心軸方向から見たときに、旋回空間32の接線方向と完全に一致するように形成されている必要はなく、少なくとも旋回空間32の接線方向の成分を含んでいれば、その他の方向の成分(例えば、旋回空間32の軸方向の成分)を含んで形成されていてもよい。
The
ここで、旋回空間32内で旋回する冷媒には遠心力が作用するので、旋回空間32内では中心軸側の冷媒圧力が外周側の冷媒圧力よりも低下する。そこで、本実施形態では、冷凍サイクル装置10の通常運転時に、旋回空間32内の中心軸側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生じる)圧力まで低下させるようにしている。
Here, since centrifugal force acts on the refrigerant swirling in the swirling
このような旋回空間32内の中心軸側の冷媒圧力の調整は、旋回空間32内で旋回する冷媒の旋回流速を調整することによって行うことができる。さらに、旋回流速の調整は、例えば、冷媒流入通路31aの通路断面積と旋回空間32の軸方向垂直断面積との面積比を調整すること等によって実現することができる。なお、本実施形態の旋回流速とは、旋回空間32の最外周部近傍における冷媒の旋回方向の流速を意味している。
Such adjustment of the refrigerant pressure on the central axis side in the swirling
次に、絞り通路33は、旋回空間32の鉛直方向下方側に配置されるとともに、円柱状の空間(ストレート部)、およびこの円柱状の空間から連続して冷媒流れ方向に向かって拡径する円錐台状の空間(テーパ部)が形成されている。そして、本実施形態では、ストレート部とテーパ部との接続部に最小通路面積部が形成されている。さらに、絞り通路33の内周側には、絞り通路33の冷媒通路面積を変化させる弁体35が配置されている。この弁体35も、回転体形状に形成されており、その中心軸が絞り通路33の中心軸と同軸上に配置されている。
Next, the
より具体的には、弁体35は冷媒流れ下流側へ向かって広がる円錐形状に形成されている。従って、絞り通路33の内周面と弁体35の外周面との間に形成される冷媒通路の中心軸方向垂直断面の形状は、ドーナツ形状(円形状から同軸上に配置された小径の円形状を除いた円環形状)となる。
More specifically, the
さらに、本実施形態の弁体35の広がり角度は、絞り通路33の広がり角度よりも小さくなっており、絞り通路33の冷媒通路面積は、冷媒流れ下流側に向かって徐々に拡大している。本実施形態では、この冷媒通路面積の拡大によって絞り通路33をノズルとして機能させ、絞り通路33にて減圧される冷媒の流速を音速に近づけるように増速させている。
Furthermore, the expansion angle of the
また、弁体35は、径方向へ延びる脚部36aおよび中心軸方向へ延びる連結棒36bを介して、ボデー部30の鉛直方向上方側に配置される電動アクチュエータ37の稼働部に連結されている。電動アクチュエータ37は、ステッピングモータにて構成されており、制御装置から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
Further, the
連結棒36bは、旋回空間32の径方向外周側に形成された連結穴36cを貫通して弁体35の脚部36aと電動アクチュエータ37の稼働部とを連結している。これにより、連結棒36bが旋回空間32における冷媒の旋回流れを妨げてしまうことが抑制される。
The connecting
なお、図2では、脚部36aおよび連結棒36bを、それぞれ2つ設けた例を図示しているが、脚部36aおよび連結棒36bの数はこれに限定されない。脚部36aおよび連結棒36bを複数個設ける場合には、中心軸方向からみたときに、それぞれの連結棒36bが中心軸を中心として等角度間隔で配置されていることが望ましい。
In FIG. 2, an example in which two
次に、気液分離空間34は、絞り通路33の鉛直方向下方側に配置されるとともに、円柱状に形成されている。前述の如く、本実施形態では、絞り通路33の冷媒通路の断面形状がドーナツ形状に形成されているので、旋回空間32にて旋回する冷媒が、このドーナツ形状に沿って旋回しながら絞り通路33へ流入し、さらに、旋回方向の速度成分を有したまま気液分離空間34へ流出していく。
Next, the gas-
従って、気液分離空間34へ流入する冷媒は、旋回空間32内で旋回する冷媒と同じ方向に旋回して、気液分離空間34内では遠心力の作用によって冷媒の気液が分離されることになる。さらに、本実施形態のボデー部30には、気液分離空間34にて分離された液相冷媒を流出させる液相冷媒流出口38、および気液分離空間34にて分離された気相冷媒を流出させる気相冷媒流出口39が形成されている。
Therefore, the refrigerant flowing into the gas-
液相冷媒流出口38は、ボデー部30の側壁面に形成されており、液相冷媒流出通路38aを介して気液分離空間34の下方側に接続されている。さらに、液相冷媒流出通路38aには、気液分離空間34から流出した液相冷媒を減圧させる液相冷媒側減圧機構38bが配置されている。
The liquid-phase
なお、液相冷媒流出通路38aは、気液分離空間34の中心軸方向から見たときに、気液分離空間34の内壁面の接線方向に延びるように設けられていてもよい。このように配置することで、気液分離空間34にて旋回する液相冷媒の速度エネルギを有効に活用して気液分離空間34内の液相冷媒を液相冷媒流出口38から流出させることができる。
The liquid-phase
一方、気相冷媒流出口39は、ボデー部30の底面に形成されており、気液分離空間34に対して同軸上に延びるパイプ状部材(円筒状部材)からなる気相冷媒流出通路39aを介して気液分離空間34の上方側空間に接続されている。さらに、気相冷媒流出通路39aには、気液分離空間34から流出した気相冷媒を減圧させる気相冷媒側減圧機構39bが配置されている。
On the other hand, the gas-phase
なお、液相冷媒側減圧機構38bおよび気相冷媒側減圧機構39bとしては、オリフィス等の固定絞りを採用できる。また、後述する図3のモリエル線図から明らかなように気相冷媒側減圧機構39bの減圧量は、液相冷媒側減圧機構38bにおける減圧量と冷媒が蒸発器14を通過する際の圧力損失分の合計値となるように設定されている。
As the liquid-phase refrigerant
減圧装置13の液相冷媒流出口38には、蒸発器14の入口側が接続されている。蒸発器14は、減圧装置13にて減圧された低圧冷媒と送風ファン14aから車室内へ送風される送風空気とを熱交換させることによって、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。送風ファン14aは、制御装置から出力される制御電圧によって回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。
The inlet side of the
蒸発器14の出口側には、内部に流入した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄えるアキュムレータ15の冷媒入口側が接続されている。また、アキュムレータ15の気相冷媒流出口には、圧縮機11の吸入側が接続されている。さらに、減圧装置13の気相冷媒流出口39には、アキュムレータ15の冷媒入口側が接続されている。
The outlet side of the
次に、図示しない制御装置は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。この制御装置は、そのROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行って、上述の各種電気式のアクチュエータ11b、12d、37、14a等の作動を制御する。
Next, a control device (not shown) includes a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like and peripheral circuits thereof. The control device performs various calculations and processes based on a control program stored in the ROM, and controls the operations of the various
また、制御装置には、車室内温度を検出する内気温センサ、外気温を検出する外気温センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、蒸発器14の吹出空気温度(蒸発器温度)を検出する蒸発器温度センサ、放熱器12出口側冷媒の温度を検出する出口側温度センサおよび放熱器12出口側冷媒の圧力を検出する出口側圧力センサ等の空調制御用のセンサ群が接続され、これらのセンサ群の検出値が入力される。
In addition, the control device includes an internal air temperature sensor that detects the temperature inside the vehicle, an external air temperature sensor that detects the outside air temperature, a solar radiation sensor that detects the amount of solar radiation in the vehicle interior, and an air temperature (evaporator temperature) of the
さらに、制御装置の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネルに設けられた各種操作スイッチからの操作信号が制御装置へ入力される。操作パネルに設けられた各種操作スイッチとしては、車室内空調を行うことを要求する空調作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ、空調運転モードの選択スイッチ等が設けられている。 Furthermore, an operation panel (not shown) disposed near the instrument panel in the front part of the vehicle interior is connected to the input side of the control device, and operation signals from various operation switches provided on the operation panel are input to the control device. The As various operation switches provided on the operation panel, there are provided an air conditioning operation switch for requesting air conditioning in the vehicle interior, a vehicle interior temperature setting switch for setting the vehicle interior temperature, an air conditioning operation mode selection switch, and the like.
なお、本実施形態の制御装置は、その出力側に接続された各種の制御対象機器の作動を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、制御装置のうち、各制御対象機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が各制御対象機器の制御手段を構成している。例えば、本実施形態では、圧縮機11の電動モータ11bの作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が吐出能力制御手段を構成している。
Note that the control device of the present embodiment is configured integrally with control means for controlling the operation of various control target devices connected to the output side of the control device. The configuration (hardware and software) for controlling the operation constitutes the control means of each control target device. For example, in this embodiment, the structure (hardware and software) which controls the action | operation of the
次に、上記構成における本実施形態の作動を図3のモリエル線図を用いて説明する。まず、操作パネルの作動スイッチが投入(ON)されると、制御装置が圧縮機11の電動モータ11b、冷却ファン12d、送風ファン14a、減圧装置13の電動アクチュエータ37等を作動させる。これにより、圧縮機11が冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。
Next, the operation of the present embodiment in the above configuration will be described using the Mollier diagram of FIG. First, when the operation switch of the operation panel is turned on (ON), the control device operates the
圧縮機11から吐出された高温高圧状態の気相冷媒(図3のa3点)は、放熱器12の凝縮部12aへ流入し、冷却ファン12dから送風された送風空気(外気)と熱交換し、放熱して凝縮する。凝縮部12aにて放熱した冷媒は、レシーバ部12bにて気液分離される。レシーバ部12bにて気液分離された液相冷媒は、過冷却部12cにて冷却ファン12dから送風された送風空気と熱交換し、さらに放熱して過冷却液相冷媒となる(図3のa3点→b3点)。
The high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the compressor 11 (point a3 in FIG. 3) flows into the
放熱器12の過冷却部12cから流出した過冷却液相冷媒は、減圧装置13にて減圧膨張される(図3のb3点→c3点)。より具体的には、減圧装置13では、冷媒流入口31から流入した冷媒が冷媒流入通路31aを介して旋回空間32内へ流入する。旋回空間32内では、冷媒が旋回することによって、中心軸側の冷媒圧力が、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する圧力まで低下する。
The supercooled liquid phase refrigerant that has flowed out of the
そして、中心軸側の圧力が低下した冷媒が、絞り通路33にて減圧される。この際、制御装置は、出口側温度センサの検出温度および出口側圧力センサの検出圧力から算出される放熱器12出口側冷媒の過冷却度が予め定めた所定値に近づくように、電動アクチュエータ37の作動を制御して絞り通路33の冷媒通路面積を調整する。
Then, the refrigerant whose pressure on the central axis side is reduced is reduced in the
さらに、本実施形態では、絞り通路33の冷媒通路の断面形状がドーナツ形状に形成されているとともに、絞り通路33がノズルとして機能するので、絞り通路33では冷媒が旋回しながら増速して気液分離空間34へ噴射される。気液分離空間34へ流入した冷媒は、旋回流れの遠心力の作用によって気液分離される(図3のc3点→d3点およびc3点→g3点)。
Furthermore, in this embodiment, the cross-sectional shape of the refrigerant passage of the
気液分離空間34にて分離された液相冷媒は、液相冷媒側減圧機構38bにて減圧されて液相冷媒流出口38から流出する(図3のd3点→e3点)。液相冷媒流出口38から流出した冷媒は蒸発器14へ流入して、送風ファン14aによって送風された送風空気から吸熱して蒸発する(図3のe3点→f3点)。これにより、車室内へ送風される送風空気が冷却される。蒸発器14から流出した冷媒は、アキュムレータ15へ流入する。
The liquid phase refrigerant separated in the gas-
一方、気液分離空間34にて分離された気相冷媒は、気相冷媒側減圧機構39bにて減圧され、気相冷媒流出口39を介してアキュムレータ15へ流入する(図3のg3点→h3点)。そして、アキュムレータ15にて分離された気相冷媒(図3のi3点)は、圧縮機11に吸入されて再び圧縮される。
On the other hand, the gas-phase refrigerant separated in the gas-
本実施形態の冷凍サイクル装置10は、上述の如く作動するので、蒸発器14にて冷媒に吸熱作用を発揮させて送風ファン14aから車室内へ向けて送風される送風空気を冷却することができる。さらに、本実施形態の減圧装置13によれば、冷凍サイクル装置10全体としての大型化を招くことなく、冷媒減圧時の騒音発生原因を抑制することができる。
Since the
このことをより詳細に説明すると、本実施形態の減圧装置13では、冷媒流入口31から流入した冷媒を旋回空間32にて旋回させるので、旋回空間32内の旋回中心側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生じる)圧力まで低下させることができる。そして、旋回中心側の圧力が低下した冷媒を絞り通路33へ流入させることで、絞り通路33の最小通路面積部付近で冷媒を減圧沸騰させることができる。
This will be described in more detail. In the
従って、絞り通路33における冷媒の沸騰遅れを抑制でき、沸騰遅れによる騒音発生原因を抑制できる。さらに、安定的に最小通路面積部近傍で沸騰開始させることができるので、減圧装置から流出する冷媒の流量変動を抑制することもできる。
Therefore, the boiling delay of the refrigerant in the
また、共通する1つのボデー部30に旋回空間32および気液分離空間34の双方を形成し、冷凍サイクル装置10の作動時に、絞り通路33にて減圧されて気液分離空間34へ流入する冷媒が旋回空間32内の冷媒と同じ方向に旋回させている。従って、ボデー部30の外部に遠心分離式の気液分離器を配置する場合に対して、気液分離空間34の容積を効果的に小さくすることができる。
Further, both the
つまり、この気液分離空間34では、内部に流入する冷媒が既に旋回しているので、気液分離空間34内で冷媒の旋回流れを発生あるいは成長させるための空間を形成する必要がない。さらに、絞り通路33では、冷媒の圧力エネルギが速度エネルギに変換されるので、気液分離空間34へ流入する冷媒の旋回流速を、旋回空間32内を旋回する冷媒の旋回流速よりも増速させて遠心力の作用を強めることができる。
That is, in the gas-
従って、ボデー部30の外部に遠心分離式の気液分離器を配置する場合に対して、気液分離空間34の容積を効果的に小さくすることができる。その結果、本実施形態の減圧装置13によれば、冷凍サイクル装置の大型化10を招くことなく、冷媒減圧時の騒音発生原因の抑制と流量変動の抑制とを実現することができる。
Accordingly, the volume of the gas-
換言すると、本実施形態の減圧装置13では、弁体35が絞り通路33の冷媒通路面積を変化させることによって、旋回空間32にて旋回する冷媒の旋回流速と気液分離空間34にて旋回する冷媒の旋回流速とを異なる流速にすることを特徴として、気液分離空間34の容積の少容量化を図っていると表現することもできる。
In other words, in the
また、本実施形態の減圧装置13では、絞り通路33にて冷媒の圧力エネルギが速度エネルギに変換されることによって、気液分離空間34にて旋回する冷媒の旋回流速を旋回空間32にて旋回する冷媒の旋回流速よりも増速させることを特徴として、気液分離空間34の容積の少容量化を図っていると表現することもできる。
In the
さらに、本実施形態の減圧装置13では、旋回空間32、絞り通路33および気液分離空間34を、それぞれ回転体形状に形成し、互いの中心軸を同軸上に配置しているので、旋回空間32内の中心軸側の圧力の低下した冷媒を絞り通路33へ流入させやすく、気液分離空間34へ流入する冷媒を旋回空間32内の冷媒と同じ方向に旋回させやすくなる。
Furthermore, in the
加えて、絞り通路33の冷媒通路の断面形状がドーナツ形状(円環形状)に形成されるので、より一層、気液分離空間34へ流入する冷媒を旋回空間32内の冷媒と同じ方向に旋回させやすくなる。その結果、冷凍サイクル装置10の大型化を招くことなく、冷媒減圧時の騒音発生原因の抑制と流量変動の抑制とを実現可能な減圧装置を容易に実現できる。
In addition, since the cross-sectional shape of the refrigerant passage of the
さらに、本実施形態の減圧装置13では、弁体35として、冷媒流れ下流側へ向かって中心軸方向垂直断面積が徐々に拡大する円錐形状のものを採用しているので、旋回流れを気液分離空間34の外周側に広げることができる。従って、気液分離空間34における気液分離効率を向上させることができる。
Further, in the
さらに、本実施形態の減圧装置13では、液相冷媒側減圧機構38bおよび気相冷媒側減圧機構39bをボデー部30内に配置しているので、冷凍サイクル装置10全体としての小型化を図ることができる。
Furthermore, in the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、図4の全体構成図に示すように、気相冷媒流出口39からアキュムレータ15の冷媒入口側へ至る冷媒通路に、オリフィスまたはキャピラリチューブからなる気相冷媒側固定絞り39cを追加している。さらに、図5の断面図に示すように、減圧装置13の液相冷媒側減圧機構38bおよび気相冷媒側減圧機構39bを廃止している。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, as compared with the first embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 4, the refrigerant passage extending from the gas-phase
また、本実施形態の気相冷媒側固定絞り39cにおける減圧量は、冷媒が蒸発器14を通過する際の圧力損失分に相当する値となるように設定されている。その他の構成は第1実施形態と同様である。なお、図4〜6は、第1実施形態の図1〜3に対応する図面である。さらに、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面でも同様である。
Further, the amount of pressure reduction in the gas-phase refrigerant side fixed
従って、本実施形態の冷凍サイクル装置10を作動させると、図6のモリエル線図に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(図6のa6点)が第1実施形態と同様に放熱器12にて冷却される(図6のa6点→b6点)。そして、放熱器12にて冷却された液相冷媒は、減圧装置13の絞り通路33にて減圧され(図6のb6点→c6点)、気液分離空間34にて気液分離される(図6のc6点→d6点およびc6点→g6点)。
Therefore, when the
さらに、本実施形態では、液相冷媒側減圧機構38bが廃止されているので、気液分離空間34にて分離された液相冷媒は、減圧されることなく液相冷媒流出口38から流出して蒸発器14へ流入する。蒸発器14へ流入した冷媒は、送風ファン14aによって送風された送風空気から吸熱して蒸発する(図6のd6点→f6点)。これにより、車室内へ送風される送風空気が冷却される。蒸発器14から流出した冷媒は、アキュムレータ15へ流入する。
Furthermore, in this embodiment, since the liquid-phase refrigerant
一方、減圧装置13の気液分離空間34にて分離された気相冷媒は、気相冷媒流出口39から流出し、気相冷媒側固定絞り39cにて減圧され(図6のg6点→h6点)、アキュムレータ15へ流入する。その他の作動は第1実施形態と同様である。
On the other hand, the gas-phase refrigerant separated in the gas-
従って、本実施形態のように減圧装置13を用いて冷凍サイクル装置10を構成しても、冷凍サイクル装置10全体としての大型化を招くことなく、冷媒減圧時の騒音発生原因を抑制することができる。なお、第1実施形態の減圧装置13から、気相冷媒側減圧機構39bを廃止することなく液相冷媒側減圧機構38bを廃止しても、本実施形態と同様の冷凍サイクル装置10を構成することができる。
Therefore, even if the
(第3実施形態)
本実施形態では、第2実施形態と同様に液相冷媒側減圧機構38bおよび気相冷媒側減圧機構39bを廃止した減圧装置13を採用し、図7の全体構成図に示すように、液相冷媒流出口38から蒸発器14の冷媒入口側へ至る冷媒通路に、オリフィスまたはキャピラリチューブからなる液相冷媒側固定絞り38cを追加している。さらに、本実施形態では、圧縮機11として、二段昇圧式の圧縮機を採用している。
(Third embodiment)
In the present embodiment, as in the second embodiment, the
具体的には、この圧縮機11は、その外殻を形成するハウジングの内部に、固定容量型の圧縮機構からなる低段側圧縮機構11cおよび高段側圧縮機構11dの2つの圧縮機構、並びに、双方の圧縮機構を回転駆動する電動モータ11bを収容して構成された二段昇圧式の電動圧縮機である。
Specifically, the
さらに、圧縮機11のハウジングには、ハウジングの外部から低段側圧縮機構11cへ低圧冷媒を吸入させる吸入ポート、ハウジングの外部からハウジングの内部へ中間圧冷媒を流入させる中間圧ポート、および、高段側圧縮機構11dから吐出された高圧冷媒をハウジングの外部へ吐出させる吐出ポートが設けられている。
Further, the housing of the
より詳細には、中間圧ポートは、ハウジング内部で低段側圧縮機構の冷媒吐出口側(すなわち、高段側圧縮機構の冷媒吸入口側)に接続されており、高段側圧縮機構11dでは、低段側圧縮機構11cから吐出された冷媒および中間圧ポートから流入した冷媒の混合冷媒を吸入して圧縮し、吐出ポートから吐出する。
More specifically, the intermediate pressure port is connected to the refrigerant discharge port side of the low-stage compression mechanism (that is, the refrigerant suction port side of the high-stage compression mechanism) inside the housing, and in the high-
また、圧縮機11の吐出ポートには、放熱器12の冷媒入口側が接続され、減圧装置13の液相冷媒流出口38には液相冷媒側固定絞り38cを介して蒸発器14の冷媒入口側が接続され、減圧装置13の気相冷媒流出口39には圧縮機11の中間圧ポートが接続されている。さらに、アキュムレータ15の気相冷媒流出口には、圧縮機11の吸入ポートが接続されている。その他の構成は、第1実施形態と同様である。
Further, the refrigerant inlet side of the
従って、本実施形態の冷凍サイクル装置10を作動させると、図8のモリエル線図に示すように、圧縮機11から吐出された高温高圧冷媒(図8のa8点)が第1実施形態と同様に放熱器12にて冷却される(図8のa8点→b8点)。そして、放熱器12にて冷却された液相冷媒は、減圧装置13の絞り通路33にて中間圧冷媒となるまで減圧され(図8のb8点→c8点)、気液分離空間34にて気液分離される(図8のc8点→d8点およびc8点→g8点)。
Therefore, when the
さらに、本実施形態では、液相冷媒流出口38から流出した液相冷媒が、液相冷媒側固定絞り38cにて減圧されて蒸発器14へ流入する(図8のd8点→e8点)。蒸発器14へ流入した冷媒は、送風ファン14aによって送風された送風空気から吸熱して蒸発する(図8のe8点→f8点)。これにより、車室内へ送風される送風空気が冷却される。蒸発器14から流出した冷媒は、アキュムレータ15へ流入して気液分離される。
Further, in the present embodiment, the liquid phase refrigerant flowing out from the liquid phase
アキュムレータ15にて分離された気相冷媒(図8のi8点)は、圧縮機11の吸入ポートから吸入されて低段側圧縮機構11cにて中間圧となるまで昇圧される(図8のi8点→j8点)。一方、減圧装置13の気液分離空間34にて分離された気相冷媒は、圧縮機11の中間圧ポートから吸入されて、低段側圧縮機構11cにて昇圧された冷媒と合流して(図8のg8→k8点およびj8点→k8点)、高段側圧縮機構11dへ吸入される。
The gas-phase refrigerant (point i8 in FIG. 8) separated by the
その他の作動は第1実施形態と同様である。従って、本実施形態のように減圧装置13を用いて冷凍サイクル装置10を構成しても、冷凍サイクル装置10全体としての大型化を招くことなく、冷媒減圧時の騒音発生原因を抑制することができる。
Other operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, even if the
さらに、本実施形態では、冷凍サイクル装置10を、いわゆるガスインジェクションサイクル(エコノマイザ式冷凍サイクル)として構成することができるので、冷凍サイクル装置10の成績係数(COP)の向上を図ることができる。なお、第1実施形態の減圧装置13から、液相冷媒側減圧機構38bを廃止することなく気相冷媒側減圧機構39bを廃止しても、本実施形態と同様の冷凍サイクル装置10を構成することができる。
Furthermore, in this embodiment, since the
(第4実施形態)
本実施形態では、第3実施形態に対して、さらに、液相冷媒側固定絞り38cを廃止している。本実施形態のように冷凍サイクル装置10を構成すると、図9のモリエル線図に示すように、気液分離空間34にて分離された液相冷媒(図9のd9点)が、減圧されることなく液相冷媒流出口38から流出して蒸発器14へ流入し、送風ファン14aによって送風された送風空気から吸熱して蒸発する(図9のd9点→f9点)。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, the liquid-phase refrigerant side fixed
その他の作動は第3実施形態と同様である。従って、本実施形態の如く減圧装置13を用いて冷凍サイクル装置10を構成しても、冷凍サイクル装置10全体としての大型化を招くことなく、冷媒減圧時の騒音発生原因を抑制することができ、第3実施形態と同様の効果を得ることができる。
Other operations are the same as in the third embodiment. Therefore, even if the
(第5実施形態)
本実施形態では、第1実施形態の減圧装置13に対して、図10、図11に示すように、ボデー部30に、蒸発器14から流出した冷媒を内部へ流入させる第2冷媒流入口41、第2冷媒流入口41から流入した冷媒の気液を分離する第2気液分離空間40、および第2気液分離空間40にて分離された気相冷媒を圧縮機11の吸入側へ流出させる第2気相冷媒流出口42を追加している。
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIGS. 10 and 11, the second
なお、本実施形態では、第1実施形態の冷媒流入口31、気液分離空間34、気相冷媒流出口39等と、第2冷媒流入口41、第2気液分離空間40、第2気相冷媒流出口42との相違を明確化するため、第1実施形態にて説明した構成に対して「第1」を付して、例えば、第1冷媒流入口31、第1気液分離空間34、第1気相冷媒流出口39等のように記載している。
In the present embodiment, the
第2気液分離空間40は、回転体形状(具体的に円柱形状)に形成されて、その中心軸が第1気液分離空間34の中心軸と同軸上に配置されている。このため、本実施形態の第1気相冷媒流出口39は、第2気液分離空間40の中心軸側の上方に開口している。第2冷媒流入口41は、第1冷媒流入口31と同様にボデー部30の側壁面に形成されて、第2冷媒流入通路41aを介して第2気液分離空間40に接続されている。
The second gas-
第2冷媒流入通路41aは、第1冷媒流入通路31aと同様に旋回空間32の中心軸方向から見たときに旋回空間32の内壁面の接線方向に延びている。従って、第2冷媒流入口41から第2気液分離空間40へ流入した冷媒は、第2気液分離空間40の内壁面に沿って流れ、第2気液分離空間40内を旋回する。つまり、本実施形態の第2気液分離空間40では、遠心力の作用で冷媒の気液が分離される。
The second
第2気相冷媒流出口42は、ボデー部30の底面に形成されており、第2気液分離空間40に対して同軸上に延びるパイプ状部材(円筒状部材)からなる第2気相冷媒流出通路42aを介して第2気液分離空間40の上方側空間に接続されている。つまり、本実施形態の第2気液分離空間40は、第1実施形態で説明したアキュムレータ15と同様の機能を果たす。このため、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、図10に示すように、アキュムレータ15が廃止されている。その他の構成は第1実施形態と同様である。
The second gas-phase
従って、本実施形態の冷凍サイクル装置10を作動させると、第1実施形態と全く同様に作動させることができる。さらに、本実施形態の減圧装置では、第2気液分離空間40をボデー部30内に配置しているので、冷凍サイクル装置10全体としてより一層の小型化を図ることができる。また、本実施形態の減圧装置13の液相冷媒側減圧機構38bを廃止すれば、第2実施形態と全く同様に作動させることもできる。
Therefore, when the
(第6実施形態)
上述の第5実施形態の第2気液分離空間40では、遠心力の作用によって冷媒の気液を分離した例を説明したが、本実施形態では、図12に示すように、第2気液分離空間40内に有底円筒状に形成された衝突用部材40aを配置して重力の作用によって冷媒の気液を分離している。
(Sixth embodiment)
In the second gas-
より具体的には、本実施形態では、第2冷媒流入口41を介して第2気液分離空間40へ流入した蒸発器14流出冷媒を、衝突用部材40aの筒状側面に衝突させ、筒状側面に付着した液相冷媒を重力の作用によって第2気液分離空間40の下方側に落下させる。その他の構成は、第5実施形態と同様である。従って、本実施形態においても第5実施形態と同様の効果を得ることができる。
More specifically, in the present embodiment, the refrigerant flowing out of the
(第7実施形態)
上述の実施形態では、冷媒流れ下流側へ向かって広がる円錐形状に形成された弁体35を採用した例を説明したが、本実施形態では、図13に示すように、弁体として球形状に形成された弁体35aを採用している。
(Seventh embodiment)
In the above-described embodiment, the example in which the
このような弁体35aを採用しても、絞り通路33の内周面と弁体35aの外周面との間に形成される冷媒通路の中心軸方向垂直断面の形状を、ドーナツ形状とすることができる。さらに、絞り通路33の冷媒通路面積を、冷媒流れ下流側に向かって徐々に拡大させることができる。従って、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Even if such a
(第8実施形態)
本実施形態では、図14に示すように、第1実施形態の弁体35を拡大している。より詳細には、弁体35の冷媒流れ最下流部に位置付けられる部位の外径(すなわち、軸方向からみたときの弁体35の最大外径)が、絞り通路33の冷媒流れ最下流部に位置付けられる部位の外径(すなわち、軸方向からみたときの絞り通路33の最大外径)よりも大きくなるように円錐形状の弁体35を拡大している。
(Eighth embodiment)
In this embodiment, as shown in FIG. 14, the
これによれば、絞り通路33から流出した冷媒の旋回流れを弁体35の外周面に沿って気液分離空間34の外周側に効果的に広げることができ、気液分離空間34における気液分離効率を向上させることができる。
According to this, the swirling flow of the refrigerant flowing out from the
(第9実施形態)
上述の各実施形態では、電動アクチュエータ37によって弁体35を電気的に変位させる減圧装置13について説明したが、本実施形態では、圧力応動部材であるダイアフラム43bによって弁体35aを機械的に変位させる例を説明する。
(Ninth embodiment)
In each of the above-described embodiments, the
より具体的には、本実施形態の減圧装置13では、図15の断面図に示すように、電動アクチュエータ37が廃止され、旋回空間32の鉛直方向下方側に、旋回空間32内の冷媒の温度に応じて連結棒36bを変位させるエレメント部43が取り付けられている。エレメント部43の内部には、圧力応動部材であるダイアフラム43bによって密閉された密閉空間43a(図15の点ハッチングで示す領域)が形成されている。
More specifically, in the
この密閉空間43aには、冷凍サイクル10を循環する冷媒と同一組成の感温媒体が予め定めた密度となるように封入されている。従って、本実施形態における感温媒体は、R134aである。
A temperature sensitive medium having the same composition as the refrigerant circulating in the
さらに、密閉空間43aは、旋回空間32内の冷媒の温度が伝達されるように配置されており、密閉空間43aの内圧は、放熱器12流出冷媒の温度に応じた圧力となる。そして、ダイアフラム43bは密閉空間43aの内圧に応じて変形する。このため、ダイアフラム43bは弾性に富み、かつ熱伝導が良好で、強靱な材質にて形成することが好ましく、例えば、ステンレス(SUS304)等の金属薄板にて形成される。
Furthermore, the sealed
また、ダイアフラム43bには、連結棒36bの一端側(鉛直方向上方側)が溶接等の接合手段にて接合されている。これにより、本実施形態では、ダイアフラム43bの変形に伴って連結棒36bおよび弁体35aが変位し、絞り通路33における冷媒通路面積が調整される。
Further, one end side (vertical direction upper side) of the connecting
さらに、本実施形態の弁体35aは、絞り通路33の最小通路面積部の冷媒流れ上流側で変位するように配置されている。従って、弁体35aが冷媒流れ上流側(鉛直方向上方側)へ変位すると、絞り通路33における冷媒通路面積が拡大し、弁体35aが冷媒流れ下流側(鉛直方向下方側)へ変位すると、絞り通路33における冷媒通路面積が縮小する。
Furthermore, the
次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。本実施形態の減圧装置13では、旋回空間32へ流入した冷媒の過冷却度が上昇すると、密閉空間43aに封入された感温媒体の飽和圧力が低下する。これにより、ダイアフラム43bは、絞り通路33における冷媒通路面積を拡大させる方向(鉛直方向上方側)に弁体35aを変位させる。
Next, the operation of this embodiment in the above configuration will be described. In the
逆に、旋回空間32へ流入した冷媒の過冷却度が低下すると、密閉空間43aに封入された感温媒体の飽和圧力が上昇する。これにより、ダイアフラム43bは、絞り通路33における冷媒通路面積を縮小させる方向(鉛直方向下方側)に弁体35aを変位させる。
Conversely, when the degree of supercooling of the refrigerant flowing into the swirling
このように放熱器12流出冷媒の過冷却度に応じてエレメント部43(具体的には、ダイアフラム43b)が弁体35aを変位させることによって、放熱器12出口側冷媒の過冷却度が予め定めた所定値に近づくように、絞り通路33における冷媒通路面積が調整される。
As described above, the element portion 43 (specifically, the
その他の冷凍サイクル10の作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、送風ファン14aから車室内へ向けて送風される送風空気を冷却することができる。さらに、本実施形態の減圧装置13においても、冷凍サイクル装置10全体としての大型化を招くことなく、冷媒減圧時の騒音発生原因を抑制することができる。
Other operations of the
(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 embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.
(1)上述の各実施形態では、弁体35、35aとして円錐形状、球形状の弁体を採用した例を説明したが、弁体の形状はこれに限定されない。第7、第8実施形態にて説明した弁体の他にも、少なくとも絞り通路33の内周面と弁体の外周面との間に形成される冷媒通路の中心軸方向垂直断面の形状を、ドーナツ形状とすることのできる形状の弁体を採用できる。例えば、円錐形状や円錐台形状を組み合わせた形状(中心軸方向断面が多角形となる形状)の弁体等を採用できる。
(1) In each of the above-described embodiments, examples have been described in which conical and spherical valve bodies are employed as the
(2)上述の各実施形態では、液相冷媒側減圧機構38bおよび気相冷媒側減圧機構39bとしてオリフィス等からなる固定絞りを採用しているが、もちろん可変絞り機構を採用してもよい。
(2) In each of the embodiments described above, a fixed throttle composed of an orifice or the like is employed as the liquid-phase refrigerant-
(3)上述の第5、第6実施形態のようにボデー部30に第2気液分離空間40を形成する場合は、パイプ状部材(円筒状部材)からなる第2気相冷媒流出通路42aに内外を貫通する小径穴を設けて、この小径穴を介して冷凍機油を圧縮機11の吸入側へ戻すようにしてもよい。
(3) When the second gas-
(4)上述の各実施形態では、放熱器12出口側冷媒の過冷却度が予め定めた所定値に近づくように弁体35を変位させた例を説明したが、弁体35の変位はこれに限定されない。例えば、蒸発器14出口側冷媒の過熱度が予め定めた所定値に近づくように弁体35を変位させてもよい。
(4) In each of the embodiments described above, the example in which the
(5)上述の実施形態では、本発明の減圧装置13を備える冷凍サイクル10を、車両用空調装置に適用した例を説明したが、本発明の減圧装置13を備える冷凍サイクル10の適用はこれに限定されない。例えば、据置型空調装置、冷温保存庫、自動販売機用冷却加熱装置等に適用してもよい。
(5) In the above-described embodiment, the example in which the
(6)上述の実施形態では、放熱器12として、サブクール型の熱交換器を採用した例を説明したが、もちろん、凝縮部12aのみからなる通常の放熱器を採用してもよい。また、上述の第1、第2実施形態においてアキュムレータ15を廃止してもよい。
(6) In the above-described embodiment, an example in which a subcool type heat exchanger is employed as the
10 冷凍サイクル装置
13 減圧装置
31 冷媒流入口
32 旋回空間
33 絞り通路
34 気液分離空間
35 弁体
38 液相冷媒流出口
39 気相冷媒流出口
DESCRIPTION OF
Claims (10)
冷媒を流入させる冷媒流入口(31)から流入した冷媒を旋回させる旋回空間(32)、前記旋回空間(32)から流出した冷媒を減圧させる絞り通路(33)、前記絞り通路(33)にて減圧された冷媒の気液を分離する気液分離空間(34)、前記気液分離空間(34)にて分離された液相冷媒を流出させる液相冷媒流出口(38)、および前記気液分離空間(34)にて分離された気相冷媒を流出させる気相冷媒流出口(39)が形成されたボデー部(30)と、
前記絞り通路(33)の冷媒通路面積を変化させる弁体(35、35a)とを備え、
前記冷凍サイクル装置(10)の作動時に、前記旋回空間(32)内では前記絞り通路(33)へ流入させる旋回中心側の冷媒の圧力が外周側よりも低下するとともに、前記気液分離空間(34)へ流入する冷媒が前記旋回空間(32)内の冷媒と同じ方向に旋回して、前記気液分離空間(34)内では遠心力の作用によって冷媒の気液が分離され、
前記気液分離空間(34)から前記液相冷媒流出口(38)に至る液相冷媒流出通路(38a)には、前記液相冷媒を減圧させる液相冷媒側減圧機構(38b)が配置されていることを特徴とする減圧装置。 A decompression device applied to a vapor compression refrigeration cycle device (10),
In the swirling space (32) for swirling the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet (31) through which the refrigerant flows, the throttle passage (33) for depressurizing the refrigerant flowing out of the swirling space (32), and the throttling passage (33) A gas-liquid separation space (34) for separating the gas-liquid of the decompressed refrigerant, a liquid-phase refrigerant outlet (38) for discharging the liquid-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space (34), and the gas-liquid A body part (30) formed with a gas-phase refrigerant outlet (39) through which the gas-phase refrigerant separated in the separation space (34) flows out;
A valve body (35, 35a) for changing the refrigerant passage area of the throttle passage (33),
During the operation of the refrigeration cycle device (10), the pressure of the refrigerant on the swivel center side flowing into the throttle passage (33) in the swirl space (32) is lower than that on the outer peripheral side, and the gas-liquid separation space ( 34) the refrigerant flowing into the swirl space (32) swirls in the same direction as the refrigerant in the swirl space (32), and the gas-liquid refrigerant is separated in the gas-liquid separation space (34) by the action of centrifugal force ,
In the liquid phase refrigerant outflow passage (38a) from the gas-liquid separation space (34) to the liquid phase refrigerant outlet (38), a liquid phase refrigerant side decompression mechanism (38b) for depressurizing the liquid phase refrigerant is disposed. decompressor, characterized in that is.
冷媒を流入させる冷媒流入口(31)から流入した冷媒を旋回させる旋回空間(32)、前記旋回空間(32)から流出した冷媒を減圧させる絞り通路(33)、前記絞り通路(33)にて減圧された冷媒の気液を分離する気液分離空間(34)、前記気液分離空間(34)にて分離された液相冷媒を流出させる液相冷媒流出口(38)、および前記気液分離空間(34)にて分離された気相冷媒を流出させる気相冷媒流出口(39)が形成されたボデー部(30)と、
前記絞り通路(33)の冷媒通路面積を変化させる弁体(35、35a)とを備え、
前記冷凍サイクル装置(10)の作動時に、前記旋回空間(32)内では前記絞り通路(33)へ流入させる旋回中心側の冷媒の圧力が外周側よりも低下するとともに、前記気液分離空間(34)へ流入する冷媒が前記旋回空間(32)内の冷媒と同じ方向に旋回して、前記気液分離空間(34)内では遠心力の作用によって冷媒の気液が分離され、
前記気液分離空間(34)から前記気相冷媒流出口(39)に至る気相冷媒流出通路(39a)には、前記気相冷媒を減圧させる気相冷媒側減圧機構(39b)が配置されていることを特徴とする減圧装置。 A decompression device applied to a vapor compression refrigeration cycle device (10),
In the swirling space (32) for swirling the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet (31) through which the refrigerant flows, the throttle passage (33) for depressurizing the refrigerant flowing out of the swirling space (32), and the throttling passage (33) A gas-liquid separation space (34) for separating the gas-liquid of the decompressed refrigerant, a liquid-phase refrigerant outlet (38) for discharging the liquid-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space (34), and the gas-liquid A body part (30) formed with a gas-phase refrigerant outlet (39) through which the gas-phase refrigerant separated in the separation space (34) flows out;
A valve body (35, 35a) for changing the refrigerant passage area of the throttle passage (33),
During the operation of the refrigeration cycle device (10), the pressure of the refrigerant on the swivel center side flowing into the throttle passage (33) in the swirl space (32) is lower than that on the outer peripheral side, and the gas-liquid separation space ( 34) the refrigerant flowing into the swirl space (32) swirls in the same direction as the refrigerant in the swirl space (32), and the gas-liquid refrigerant is separated in the gas-liquid separation space (34) by the action of centrifugal force ,
A gas-phase refrigerant side decompression mechanism (39b) for depressurizing the gas-phase refrigerant is disposed in the gas-phase refrigerant outflow passage (39a) from the gas-liquid separation space (34) to the gas-phase refrigerant outlet (39). decompressor, characterized in that is.
冷媒を流入させる冷媒流入口(31)から流入した冷媒を旋回させる旋回空間(32)、前記旋回空間(32)から流出した冷媒を減圧させる絞り通路(33)、前記絞り通路(33)にて減圧された冷媒の気液を分離する気液分離空間(34)、前記気液分離空間(34)にて分離された液相冷媒を流出させる液相冷媒流出口(38)、および前記気液分離空間(34)にて分離された気相冷媒を流出させる気相冷媒流出口(39)が形成されたボデー部(30)と、
前記絞り通路(33)の冷媒通路面積を変化させる弁体(35、35a)とを備え、
前記冷凍サイクル装置(10)の作動時に、前記旋回空間(32)内では前記絞り通路(33)へ流入させる旋回中心側の冷媒の圧力が外周側よりも低下するとともに、前記気液分離空間(34)へ流入する冷媒が前記旋回空間(32)内の冷媒と同じ方向に旋回して、前記気液分離空間(34)内では遠心力の作用によって冷媒の気液が分離され、
さらに、前記ボデー部(30)には、冷媒の気液を分離する第2気液分離空間(40)が形成されており、
前記気相冷媒流出口(39)は、前記第2気液分離空間(40)に開口していることを特徴とする減圧装置。 A decompression device applied to a vapor compression refrigeration cycle device (10),
In the swirling space (32) for swirling the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet (31) through which the refrigerant flows, the throttle passage (33) for depressurizing the refrigerant flowing out of the swirling space (32), and the throttling passage (33) A gas-liquid separation space (34) for separating the gas-liquid of the decompressed refrigerant, a liquid-phase refrigerant outlet (38) for discharging the liquid-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space (34), and the gas-liquid A body part (30) formed with a gas-phase refrigerant outlet (39) through which the gas-phase refrigerant separated in the separation space (34) flows out;
A valve body (35, 35a) for changing the refrigerant passage area of the throttle passage (33),
During the operation of the refrigeration cycle device (10), the pressure of the refrigerant on the swivel center side flowing into the throttle passage (33) in the swirl space (32) is lower than that on the outer peripheral side, and the gas-liquid separation space ( 34) the refrigerant flowing into the swirl space (32) swirls in the same direction as the refrigerant in the swirl space (32), and the gas-liquid refrigerant is separated in the gas-liquid separation space (34) by the action of centrifugal force ,
Furthermore, a second gas-liquid separation space (40) for separating the gas-liquid refrigerant is formed in the body part (30),
The gas-phase refrigerant outlet (39) opens to the second gas-liquid separation space (40) .
前記絞り通路(33)の内周面と前記弁体(35、35a)の外周面との間に形成される冷媒通路の軸方向垂直断面の形状が、円環形状に形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の減圧装置。 The valve body (35, 35a) is formed in a rotating body shape and is arranged coaxially with the throttle passage (33),
The shape of the axial cross section of the refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the throttle passage (33) and the outer peripheral surface of the valve body (35, 35a) is formed in an annular shape. The decompression device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that :
前記液相冷媒流出口(38)から流出した冷媒を蒸発させる蒸発器(14)と、
前記蒸発器(14)から流出した冷媒および前記気相冷媒流出口(39)から流出した冷媒を吸入する圧縮機(11)とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。 A decompression device (13) according to claim 1 or 2 ,
An evaporator (14) for evaporating the refrigerant flowing out of the liquid-phase refrigerant outlet (38);
A refrigeration cycle apparatus comprising: a compressor (11) for sucking refrigerant flowing out of the evaporator (14) and refrigerant flowing out of the gas-phase refrigerant outlet (39).
前記液相冷媒流出口(38)から流出した液相冷媒を蒸発させる蒸発器(14)とを備え、
前記蒸発器(14)から流出した冷媒を前記第2気液分離空間(40)へ流入させ、
前記第2気液分離空間(40)から流出した気相冷媒を吸入する圧縮機(11)とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。 A decompression device (13) according to claim 3 ,
An evaporator (14) for evaporating the liquid refrigerant flowing out of the liquid refrigerant outlet (38),
Let the refrigerant flowing out of the evaporator (14) flow into the second gas-liquid separation space (40);
A refrigeration cycle apparatus comprising: a compressor (11) that sucks a gas phase refrigerant flowing out of the second gas-liquid separation space (40).
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