JPH01273959A - 車両用空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は車両用の空気調和機に関し、自動車室内の冷房
除湿に用いて有効である。

〔従来の技術〕

従来、冷凍サイクルとして非共沸混合冷媒を用いたもの
が知られている。しかし従来の非共沸混合冷媒を用いた
冷凍サイクルは、例えば特開昭６１−６６０５４号公報
に記載されているように、家庭用のヒートポンプ装置と
して用いられていた。

従って、非共沸混合冷媒の混合成分割合を早期に可変す
るという考えは全く用いられていなかった。

家庭用のヒートポンプ装置では、冷房運転から暖房運転
に切り換えるのみで、非共沸混合冷媒の混合割合変化に
より冷房運転時の冷房能力の可変を行うという要求が全
くなされない、しかも、ヒートポンプ装置において冷房
運転、暖房運転を切り換えるのは頻繁に行われるもので
はなく、従って、冷媒の混合割合を変化させるに際して
も、長時間装してなんら問題が生じない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、車両用空気調和機において、冷房能力の可変
用に非共沸混合冷媒を用い、かつ非共沸混合冷媒の成分
割合を可変制御することを目的とする。

このように、能力の制御用に、非共沸混合冷媒の成分割
合の可変を行うため、本発明においては、特に成分割合
の可変を早期に行なえるようにすることをその技術的課
題とする。

〔構成および作用〕 上記目的を達成するため、本発明の空気調和−では、凝
縮器で凝縮した非共沸混合冷媒の一部を第１補助減圧を
介して精留器に導入するとともに、この精留器のうち低
沸点冷媒成分の多い気相冷媒を冷却器に導入し、冷却器
内で低沸点冷媒成分の多い冷媒の液化をはかる。しかも
、本発明では冷却器に冷凍サイクルの減圧器下流かつ蒸
発器上流の低温冷媒の主流を流すようにする。従って、
本発明の空気調和機によれば、冷凍サイクル中を流れる
低温冷媒の主流が冷却器に多量に流れることになり、冷
却器における冷却能力を極めて高いものとすることがで
きる。それにより、冷却器内において低沸点冷媒の成分
が多い冷媒を容易に液化することが可能となり、非共沸
混合冷媒の成分分離が容易に行なえることになる。

〔実施例〕

以下本発明空気調和機を図に基づいて説明する。

第１図中には非共沸混合冷媒の吸入、圧縮、吐出を行う
圧縮機で、第２図に示すように自動車走行用エンジンの
側部に取付けられ、自動車走行用エンジンの回転駆動力
を電磁クラッチ２ａを介して受ける。図中３はこの圧縮
機により吐出された高温、高圧の冷媒を導入し、高圧の
まま液化させる凝縮器で、第２図に示すように自動車エ
ンジンルーム内前方の車速風を受ける位置に配設される
。

なお第２図中凝縮器３の背面に配設されるのは、エンジ
ン冷却水の冷却を行うラジェータ２２である。

凝縮器３にて液化した非共沸混合冷媒は、その主流が減
圧器に流れ、減圧器４通過時に減圧膨張し、低温、低圧
の状態冷媒となる。なお本例において減圧器４は固定絞
りでありキャピラリーチューブを用いている。減圧器４
の下流には三方弁９が配設されており、非共沸混合冷媒
の主流は三方弁９より冷却通路３０を介して冷却器８側
に流れる。そして冷却器８内部を通過した冷媒主流は出
口側冷却通路３１を通り、逆止弁１１を介し蒸発器５に
供給される。蒸廃器５内においては、第２図に示すよう
に送風機２５より送風される車室内もしくは車外の空気
と熱交換し冷媒が蒸発する。

すなわち、送風機２５より送られる空気中より潜熱及び
顕熱を奪い、空気を冷却するとともに、冷媒が蒸発する
。蒸発器にて蒸発した気相冷媒はアキュムレータ６を介
して圧縮機２に再び吸入される。アキュムレータ６は、
空気調和機に要求される冷媒能力の変化に応じ、冷媒の
循環流量が変化した際、その変化分を補うべく蒸発器５
の出口側に配設される。このアキュムレータ６からは必
ず気相冷媒が圧縮機２側に吸入されることになり、液圧
縮にともない、圧縮機２が異常高圧を発生することが防
止される。

凝縮器３出口でかつ減圧器４上流側では分離通路３２が
配されており、この分離通路３２途中にはまた第１補助
減圧器１２ａが配設されている。

従って、凝縮器３にて液化された非共沸混合冷媒の一部
は第１補助減圧器を経て分離通路３２より精密器７内に
導入される。分離通路３２内を通過する冷媒は、第１補
助減圧器により減圧膨張するため、精密器７内では気液
二層状態となる。

ここで、非共沸混合冷媒では、気液二層状態となった時
に、気相側には低沸点冷媒成分が多く、また液相側では
高沸点冷媒の成分が多いことが知側精留通路３５を介し
て冷却器８に流入する。そこで、冷却器８には上述した
ように冷却通路３０を介して低温、低圧の混合冷媒の主
流が流れるため、この主流を流れる冷媒により入口側精
留通路３５を介して導入された気相冷媒は良好に冷却さ
れることになる。そして、冷却の結果気相冷媒の一部が
液化し、冷却器８下方に液相となって溜まる。ここで、
入口側精留通路３５を介して導入される気相冷媒は、低
沸点冷媒成分の濃いものであるため、冷却器８下方に溜
まった液相冷媒であっても、低沸点冷媒成分の濃いもの
である。そしてこの低沸点冷媒成分の濃い液相冷媒は、
出口側精留通路３６を介して再度精密器７の上方部に還
流される。この出口側精留通路３６より還流された冷媒
は、分難通路３２から導入された冷媒と混合し、気相冷
媒が再び入口側精密通路３５より冷却器８内に流入する
ことになる。従って、冷却器８と精密器７との作用によ
り、冷却器８内に溜められる液相冷媒の低沸点冷媒成分
が徐々に濃いものとなる。

また上述のように出口側精留通路３６より液相冷媒が精
留器７内に還流することになるが、この液相冷媒は精留
器７内で充填物７１に接触しながら滴化することになる
。そして、この消化時に分離通路３２より流入した低沸
点冷媒成分の濃い気相冷媒と物質交換を行う。この物質
交換によっても、気相冷媒成分を徐々に低沸点冷媒の濃
いものに精留することになる。そのため、冷却器内の液
冷媒の低沸点冷媒成分は非常に濃度の高いものとなる。

換言すれば、冷却器８中に液冷媒が溜められた状態では
、圧縮機２．凝縮器３．減圧器４゜蒸発器５を循環する
サイクル中の冷媒は高沸点冷媒成分の濃度が高いものと
なる。

精留器７の下方は還流通路３３を介して三方弁９と減圧
器４との間の部位に還流される。なお還流通路３３途中
には第２減圧器１２ｂが配設されている。この第２減圧
器１２ｂは還流通路３３出口側の冷媒圧力を減圧器４通
過後の冷媒圧力と等しくするためのものである。

なお、出口側精留通路３６は第３図に示すように冷却器
８の下方部に配設されており、冷却器８内の液相冷媒の
液面が所定値以上になった際に液冷媒を精留器７の上方
部へ流れるようになっている。

次に上記構成よりなる空気調和機の作用について説明す
る。

空気調和機の使用開始直後のように、空気調和機に大き
な冷房能力を要求される時には、圧縮器２、凝縮器３．
減圧器４および蒸発器５よりなる冷凍サイクル中は低沸
点冷媒は多量にサイクル中を循環することが望まれる。

すなわち、低沸点冷媒がサイクル中を循環することによ
り、冷媒の比容積が小さくなり、その結果として冷媒循
環量が多くなる。この冷媒循環量増大を受けて、冷凍サ
イクルの能力向上が図れることになる。

この運転開始直後のように、空気調和機に高い能力が要
求される状態では、凝縮したようにメインサイクル中に
低沸点冷媒成分を流す必要があるため、原則として精密
器７および冷却器８を作用させる必要がない。そのため
、三方弁９は減圧器４を通過した冷媒流れを全量薫発器
５側へ流し、かつ開閉弁１０が開となる。ここで、三方
弁９および開閉弁１０は制御ユニット１５により電気的
にその切換えが制御される。空気調和機の運転が正常化
し、要求される能力が減少してきた状態では、制御ユニ
ット１５が三方弁９および電磁弁ｌＯを切り換えること
により、メインサイクル中を流れる冷媒成分より低沸点
成分冷媒の量を減少させるようにする。すなわち、三方
弁９が減圧器４下方の冷媒流れを全量人口側冷却通路３
０に流すようにする。また開閉弁１０を閉じ冷却器８内
に液相状態で溜められた低沸点冷媒成分にとむ液冷媒を
メインサイクル内に還流しないようにする。

従って、この状態では減圧器４を通過した冷媒の主流は
その全量が冷却器８側に流れることになり、冷却器８に
おける冷却能力が充分に発揮される。

そのため、冷却器８および精留器７の相互作用により冷
却器８内には低沸点冷媒成分が比較的短時間に液相冷媒
状態で溜められることになる。

ここで、減圧器４下流の冷媒が全量冷却器８側に流れる
ことは、ひいては蒸発器５に流入する冷媒のエンタルピ
を増大させることになり、蒸発器５で得られる冷却能力
は低下することになる。しかしながら、このように冷媒
の主流が冷却器８側へ流れる状態では、上述の如く空気
調和機に要求される冷房能力が少ない状態であり、従っ
て蒸発器５における冷却能力が多少減少したとしても、
そのことにより実質的な不具合を生じることはない。

しかも本例の空気調和機では上述のように冷却器８にお
ける冷却能力を非常に高いものとしているため、精留器
７および冷却器８による低沸点冷媒成分分離作用が極め
て短期間になさ′れ、そのことによっても、空気調和機
の能力可変が確実に行われることになる。

次に、空気調和器に要求される冷房能力が再び高くなっ
たような場合には、制御ユニット１５からの電気信号に
基づき開閉弁ｌＯが開く。これにより冷却器８内に液相
状態で溜まっていた低沸点冷媒成分が逆止弁１１を介し
、て蒸発器５側に流入することになる。特に、空気調和
機運転中においては、冷却器８内の冷媒圧力と蒸発器５
内の冷媒圧力とでは、これを減圧器１２ｂの減圧器に相
当する圧力差が保持されているため、この圧力差に基づ
き、液相冷媒はただちに蒸発器５側に流入することにな
る。

なお、ここで冷却器８からの液相冷媒が一時に多量に蒸
発器５側に流入しても、蒸発器５の出口側にはアキュム
レータ６が配設されているため、このアキュムレータ６
の作用により液相冷媒がそのまま圧縮機２に吸入される
という不具合が防止される。

なお上述したのは、本発明の望ましい例を示したもので
あるが、本発明は上記例以外にも種々その態様がある。

すなわち上述の例では三方弁９を用いて減圧器４を通過
した冷媒主流をその全量が冷却器８側へ流れる状態と、
その全量が蒸発器５側へ流れる状態とに切換え制御して
いたら、第４図に示すように、三方弁９を廃止して、減
圧器４を通過した冷媒主流は常に冷却器８側に流れるよ
うにしてもよい。この場合、冷媒の分離が必要とされて
いない状態でも、常に冷却器８側に冷媒が流れることに
なり、その結果冷却器８通過に伴う配管途中の熱交換に
より多少蒸発器５での冷却量が減少することになる。し
かしながら、この別減少量は、蒸発器５における冷却量
にくらべれば極めて小さなものであるため、実質的には
冷房能力になんら悪影響を及ぼさない。

また上述の例では、減圧器４としてキャピラリー等の固
定絞りを用いたが、第５図に示すように蒸発器出口側の
冷媒状態に応じて絞り量を可変する膨張弁４０を用いて
もよい。特に膨張弁４０を用いた場合には、アキュムレ
ータ６に変えてレシーバ６０゛を用いることが望ましい
。さらに第１図および第５図図示実施例における三方弁
９に変えて電磁弁を複数使用するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の空気調和機では、冷却器
に冷凍サイクルのメインサイクル内の冷媒主流れが全量
を流入し得るようにしたため、冷却器における冷却能力
を大幅に向上することができる。その結果、本発明の空
気調和機においては、非共沸混合冷媒を用いたものにあ
って、その分離が極めて短時間に完結することができる
。

そのため本発明の空気調和機では、非共沸混合冷媒を、
自動車用空調装置における空調能力可変用に用いること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明空気調和機の一実施例を示す構成図、第
２図は第１図図示空気調和機の自動車への取付は状態を
示す構成図、第３図は第１図図示冷却器および精留器部
分を示す断面図、第４図および第５図はそれぞれ本発明
空気調和機の他の例を示す構成図である。 ２・・・圧縮機、３・・・凝縮器２４・・・減圧器、５
・・・蒸発器、７・・・精留器、８・・・冷却器、１２
ａ・・・第１補助減圧器、１２ｂ・・・第２補助減圧器
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）非共沸混合冷媒の吸入圧縮を行う圧縮機と、この
   圧縮機より吐出された非共沸混合冷媒の凝縮を行う凝縮
   器と、この凝縮器の下流側に配設され、非共沸混合冷媒
   の減圧を行う減圧器と、この減圧器の下流側に配設され
   非共沸混合冷媒の蒸発を行う蒸発器とを備え、前記凝縮
   器と前記減圧器との間の非共沸混合冷媒を第１補助減圧
   器を介して導入し、低沸点冷媒の濃い気相冷媒と、高沸
   点冷媒の濃い液相冷媒とに分離し、かつ高沸点冷媒成分
   の濃い液相冷媒を前記蒸発器の上流側に還流する精留器
   と、この精留器のうち低沸点冷媒成分の濃い気相冷媒を
   前記減圧器と前記蒸発器との間の非共沸混合冷媒との間
   で熱交換し、低沸点冷媒成分の濃い気相冷媒の液化を行
   う冷却器とを備えることを特徴とする車両用空気調和器
   。
2. （２）前記精留器のうち高沸点冷媒成分の濃い液相冷媒
   を前記蒸発器側へ還流する還流通路途中には、冷媒流れ
   に抵抗を加える第２補助減圧器が配設されていることを
   特徴とする請求項１記載の車両用空気調和機。
3. （３）前記減圧器にて減圧された非共沸混合冷媒の全流
   前記冷却器を経たのち前記蒸発器へ流入することを特徴
   とする請求項１記載の車両用空気調和機。