| 【発明の名称】 |
コンデンサ、冷媒系及び車両用空気調和装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】西嶋 英也
【氏名】樋口 敏幸
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| 【要約】 |
【課題】オイルを分離する機能を有するコンデンサを提供する。
【解決手段】冷媒入口７５が設けられたヘッダ７２内の冷媒入口７５の開口部７５ａにメッシュ８０が取り付けられ、このヘッダ７２の冷媒入口７５の下方には、コンプレッサの吸い込み側に連通する戻り経路７８が接続されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 左右のヘッダ間が冷媒チューブとフィンとで接続されたコンデンサであって、少なくとも冷媒入口が設けられたヘッダ内の冷媒入口の開口部にメッシュが取り付けられ、このヘッダの冷媒入口の下方には、コンプレッサの吸い込み側に連通する戻り経路が接続されていることを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】 左右のヘッダ間が冷媒チューブとフィンとで接続されたコンデンサであって、少なくとも冷媒入口が設けられたヘッダが断面略円形状に形成され、このヘッダに形成された冷媒入口がヘッダの周壁に沿う方向から冷媒を受け入れるように形成され、このヘッダの冷媒入口の下方には、コンプレッサの吸い込み側に連通する戻り経路が接続されていることを特徴とするコンデンサ。
【請求項３】 上記冷媒入口の開口端部がヘッダ内に突出していることを特徴とする請求項２に記載のコンデンサ。
【請求項４】 上記冷媒入口のヘッダ内の開口部にメッシュが設けられていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のコンデンサ。
【請求項５】 上記戻り経路には絞りが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のコンデンサ。
【請求項６】 上記請求項１から請求項５のいずれかに記載のコンデンサと、コンプレッサと、エバポレータとを少なくとも具備したことを特徴とする冷媒系。
【請求項７】 上記請求項１から請求項５のいずれかに記載のコンデンサを備えたことを特徴とする車両用空気調和装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、コンデンサ、冷媒系及び車両用空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように車両用空気調和装置には、ブロワファン、暖房用のヒータコア及び各種ダンパを備えてなる空気調和ユニットと、高温のエンジン冷却水を空気調和ユニット内のヒータコアへ導入する加熱源系と、冷媒を空気調和ユニット内のエバポレータへ供給する冷媒系と、温度及び乗員の好み等の諸条件に応じて車両用空気調和装置の作動制御を行う制御部とにより構成されたものがある。
【０００３】ここで、冷媒系には、通常冷媒ガスを送り出すコンプレッサが設けられているが、このコンプレッサは潤滑の必要があるため、冷媒流量の数％にあたるオイルを冷媒と共に冷媒系内を循環させているのが一般的である。このような冷媒系の一例を図７によって説明する。同図において１００はコンプレッサを示す。このコンプレッサ１００は、エバポレータ１０１で車室内の熱を奪って気化した低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒としてコンデンサ１０２へ送り出すものである。
【０００４】コンデンサ１０２では、コンプレッサ１００から供給された高温高圧のガス冷媒を外気で冷却しガス状の冷媒を凝縮液化させる。こうして液化された冷媒は、レシーバ１０３へ送られて気液の分離がなされ、高温高圧の液冷媒として図示しない膨張弁に送られる。この膨張弁では、高温高圧の液冷媒を減圧・膨張させることによって低温低圧の液（霧状）冷媒とし、エバポレータ１０１へ供給する。ここで、上記コンプレッサ１００の吐出側にはオイルセパレータ１０４が設けられている。上記オイルセパレータ１０４はオイルを必要とするコンプレッサ１００の吐出側に設けられ、ここで冷媒内のオイルを捕集分離して再度コンプレッサ１００の吸い込み側に供給するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記オイルセパレータ１０４を設けることにより、オイルをコンデンサ１０２の手前で回収することができるため、オイルがコンデンサ１０２等の熱交換面に付着して熱交換率が低下したり、オイルにより冷媒の沸点が上昇するのを防止できる点で有利となるが、エンジンルームに殆ど隙間なく各種補機類が配置されている現状では、新たに部品を配置するスペースは殆どなく、オイルセパレータ１０４を追加することは困難であるという問題がある。
【０００６】これに対してオイルセパレータ１０４をコンプレッサ１００と一体にすることも検討されているが、気液分離のためある程度の広さの空間を必要とするオイルセパレータ１０４の性質上、コンプレッサ１００と一体にしただけでは全体の容積を小さくすることはできないため、やはり上述した配置スペース上の問題は残ってしまう。そこで、この発明は、オイルを分離する機能を有するコンデンサ、冷媒系及び車両用空気調和装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、左右のヘッダ間が冷媒チューブとフィンとで接続されたコンデンサであって、少なくとも冷媒入口が設けられたヘッダ内の冷媒入口の開口部にメッシュが取り付けられ、このヘッダの冷媒入口の下方には、コンプレッサの吸い込み側に連通する戻り経路が接続されていることを特徴とする。このように構成することで、冷媒内のオイルはメッシュにおいて捕集され、コンデンサ内部に侵入する手前で戻り経路からコンプレッサに供給される。
【０００８】請求項２に記載した発明は、左右のヘッダ間が冷媒チューブとフィンとで接続されたコンデンサであって、少なくとも冷媒入口が設けられたヘッダが断面略円形状に形成され、このヘッダに形成された冷媒入口がヘッダの周壁に沿う方向から冷媒を受け入れるように形成され、このヘッダの冷媒入口の下方には、コンプレッサの吸い込み側に連通する戻り経路が接続されていることを特徴とする。このように構成することで、冷媒と共にヘッダ内に供給されるオイルはサイクロン作用により遠心分離され、コンデンサ内部に侵入する手前で戻り経路からコンプレッサに供給される。
【０００９】請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した発明において、上記冷媒入口の開口端部がヘッダ内に突出していることを特徴とする。このように構成することで冷媒をスムーズにヘッダ内に吹き出すことができる。請求項４に記載した発明は、請求項２または請求項３に記載した発明において、上記冷媒入口のヘッダ内の開口部にメッシュが設けられていることを特徴とする。このように構成することで、サイクロン作用による遠心分離とメッシュによる捕集によって、オイルはコンデンサ内部に侵入する手前で戻り経路からコンプレッサに供給される。
【００１０】請求項５に記載した発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載した発明において、上記戻り経路には絞りが設けられていることを特徴とする。このように構成することで、コンプレッサへ戻るオイル圧力を十分に低下させることができる。
【００１１】請求項６に記載した発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のコンデンサと、コンプレッサと、エバポレータとを少なくとも具備した冷媒系であることを特徴とする。このように構成することで、熱交換効率が高いコンデンサを使用できる。請求項７に記載した発明は、上記請求項１から請求項５のいずれかに記載のコンデンサを備えた車両用空気調和装置であることを特徴とする。このように構成することで、熱交換効率が高いコンデンサを使用できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。図４から図６はコンデンサを備えた車両用空気調和装置の構成を示すものである。この車両用空気調和装置は、大きくは冷房等の空気調和を行う空気調和ユニット１と、冷房運転時に空気調和ユニット１へ熱源となるエンジン冷却水を供給する冷媒系２と、暖房運転時に空気調和ユニット１へ熱源となるエンジン冷却水を供給する加熱源系３と、装置全体の作動制御を行う制御部４とにより構成されている。
【００１３】空気調和ユニット１は、図４に示すように、内外気箱１０、ブロワユニット２０、クーラユニット３０、ヒータユニット４０が一体に接続されたものである。この空気調和ユニット１は、一般的な乗用車の場合、図５及び図６に示すように車室内から見て左側の助手席側で、しかもダッシュボード５の下方に位置するエンジンルーム６の後部に横長に配置されている。以下、この空気調和ユニット１を空気の流れの順に説明する。
【００１４】内外気箱１０は、空気調和ユニット１に導入する空気を外気（車室外の空気）ａまたは内気（車室内の空気）ｂのいずれか一方に選択切り換えする機能を有する部分である。ここでは、車室外に連通する外気導入口１１ａと車室内に連通する内気導入口１１ｂとが設けられており、両導入口１１ａ，１１ｂのいずれか一方を内外気切り換えダンパ１２により閉じて、導入する空気（以下、導入空気と呼ぶ）を選択するようになっている。
【００１５】ブロワユニット２０は、内外気箱１０の下流に接続して設けられ、ブロワファン２１の作動により外気ａまたは内気ｂを選択的に吸引して後述するクーラユニット３０へ送風する機能を有している。このブロワファン２１は、電動モータ２２を駆動源とし、一般的には停止位置の他に、複数の風量切り換えができるようになっている。尚、車両の走行中に外気ａを導入する場合には、ブロアファン２１が停止していても走行風である外気ａをクーラユニット３０へ流すことができる。また、空気調和ユニット１によっては、ブロワユニット２０が後述するクーラユニット３０の後流側に設置される場合もある。
【００１６】クーラユニット３０は、ブロワユニット２０から送風されてきた導入空気を冷却して除湿する機能を有している。このクーラユニット３０は、熱交換器であるエバポレータ３１と、このエバポレータ３１を格納するクーラユニットケース３２とにより構成されている。
【００１７】エバポレータ３１は、冷房運転時に後述する冷媒系２から低温低圧の液冷媒の供給を受け、ブロワユニット２０から送風されてきてこのエバポレータ３１を通過する導入空気と液冷媒との間で熱交換させる。この結果、導入空気は冷媒に熱を奪われて冷却及び除湿された冷風となり、ヒータユニット４０へ導かれる。クーラユニットケース３２は、上流側の端部がブロワユニット２０と接続され、下流側の端部がヒータユニット４０と接続されて、導入空気の流路となる空調ダクトＡＤの一部を形成している樹脂成形部品である。
【００１８】ヒータユニット４０は、クーラユニット３０から送られてきた導入空気を選択的に加熱すると共に、運転モードに対応した吹き出し口から空調された空気を吹き出す機能を有している。このヒータユニット４０は、ヒータユニットケース４１の内部に設置されたヒータコア４２と、このヒータコア４２を通過する導入空気の流量を調整するエアミックスダンパ４３と、ヒータユニットケース４１に開口しそれぞれが開閉操作可能なデフロスタダンパ４４ａ，フェイスダンパ４５ａ，フットダンパ４６ａを備えたデフロスタ吹き出し口４４，フェイス吹き出し口４５，フット吹き出し口４６とにより構成されている。
【００１９】ヒータコア４２は、暖房運転時に後述する加熱源系３から高温のエンジン冷却水の供給を受け、クーラユニット３０から送風されてきた導入空気を加熱する。ヒータユニット４０に送られた導入空気は、エアミックスダンパ４３の開度に応じて、ヒータコア４２を通過して加熱されるものと、ヒータコア４２を通過しないものとに分類される。
【００２０】上述したデフロスタ吹き出し口４４は、冬季走行前のフロントガラスの霜取り及び雨天走行中のフロントガラスの曇りを除去するために、フロントガラスなどの内面に直接当たるよう温風及び除湿した風を吹き出すものであり、このような空調運転モードはデフロスタ吹き出しモードと呼ばれている。また、フェイス吹き出し口４５は、主として夏季の冷房運転時に乗員の上半身へ向けて冷風を吹き出すものであり、このような空調運転モードはフェイス吹き出しモードと呼ばれている。
【００２１】そして、フット吹き出し口４６は、主として冬季の暖房運転時に乗員の足元へ温風を吹き出すものであり、フット吹き出しモードと呼ばれている。尚、主として春や秋の中間期に用いられ、フェイス吹き出し口４５及びフット吹き出し口４６の両方から空調された空気を吹き出すバイレベル吹き出しモードと呼ばれる空調運転モードもあり、この場合は、フェイス吹き出し口４５からの吹き出し風をフット吹き出し口４６より低温とする頭寒足熱とするのが一般的である。
【００２２】次に、冷媒系２の構成を図１、図５に基づいて説明する。この冷媒系２は、エバポレータ３１に低温低圧の液冷媒を供給するもので、コンプレッサ５１、コンデンサ５２、後述するレシーバ５３及び膨張弁Ｖとを具備している。コンプレッサ５１は、エバポレータ３１で車室内の熱を奪って気化した低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒としてコンデンサ５２へ送り出すものである。自動車用空気調和装置の場合、コンプレッサ５１は、通常エンジン５４よりベルト及びクラッチを介して駆動力を受ける。
【００２３】コンデンサ５２は、エンジンルーム６の前部に配設され、コンプレッサ５１から供給された高温高圧のガス冷媒を外気で冷却し、ガス状の冷媒を凝縮液化させるものである。こうして液化された冷媒は、レシーバ５３へ送られて気液の分離がなされ、高温高圧の液冷媒として膨張弁Ｖに送られる。この膨張弁Ｖでは、高温高圧の液冷媒を減圧・膨張させることによって低温低圧の液（霧状）冷媒とし、エバポレータ３１へ供給する。尚、膨張弁は通常エバポレータ３１と共にクーラユニット３０内の適所に設置される。
【００２４】続いて、加熱源系３の構成を図５、図６に基づいて簡単に説明する。この加熱源系３は、ヒータコア４２に熱源となる高温のエンジン冷却水を供給するもので、エンジン５４とラジエータ５５との間を循環するエンジン冷却水系から、その一部をウォータバルブ５６による流量制御を行って空気調和装置に導入するものである。
【００２５】最後に、制御部４の構成を図６に基づいて簡単に説明する。この制御部４は、空気調和装置を構成している空気調和ユニット１、冷媒系２及び加熱源系３の作動制御を行うもので、通常、乗員が各種の設定を行う操作パネル５７に制御回路を組み込んで、インスツルメントパネル７の中央部に設置されている。この制御部４では、内外気切り換えダンパ１２の切り換え操作、各種運転モードの選択切り換え、ブロワファン２１の風量切り換え及び所望の温度設定操作などを行うことができる。
【００２６】ここで、上述した冷媒系２及びその構成要素であるコンデンサ５２について図１、図２に基づいて説明する。ここで冷媒系２を構成する各部品の機能については前述した説明と重複するので説明は必要最小限にする。図１においてコンデンサ５２は、左右に設けられたヘッダ７１，７２間が水平方向に複数配列された冷媒チューブ７３で連通され、各冷媒チューブ７３間にはそれぞれフィン７４が配設されたものである。ヘッダ７２の上側部には冷媒入口７５が設けられ、ヘッダ７１の下側部には冷媒出口７６が設けられている。
【００２７】そして、冷媒出口７６には前記レシーバ５３が取り付けられ、レシーバ５３には膨張弁Ｖ、エバポレータ３１、コンプレッサ５１が順に接続されている。ここで、図１において各ヘッダ７１，７２内には仕切壁７１ａ，７２ａが設けられている。仕切壁７２ａは最上部の冷媒チューブ７３を供給路とする冷媒導入室７７をヘッダ７２の上部に区画している。そして、上記冷媒導入室７７には、前記冷媒入口７５がその上部で開口しており、冷媒導入室７７の下部には、コンプレッサ５１の吸い込み側に連通する戻り経路７８の回収口７９が開口している。そして、冷媒入口７５の開口部７５ａにメッシュ８０が取り付けられている。ここで、上記戻り経路７８には絞り８１が設けられている。
【００２８】このように構成されたコンデンサ５２によれば、コンプレッサ５１の潤滑用のオイルはコンデンサ５２の冷媒入口７５から冷媒導入室７７に入る際にメッシュ８０により捕集される。捕集されたオイルの量が増加すると、このオイルは冷媒導入室７７の壁に沿って下側に流れ、戻り経路７８の回収口７９から回収され、絞り８１で減圧された状態でコンプレッサ５１の吸い込み側に供給される。したがって、上記オイルがコンデンサ５２の内部へ流れることはなく、コンデンサ５２の熱交換面に付着して熱交換効率を低下させる等の悪影響を引き起こすことはなくなる。
【００２９】また、回収されたオイルはコンプレッサ５１と、冷媒導入室７７を循環するに過ぎないため、オイルがエバポレータ３１やレシーバ５３に流れることもなく、これらの装置に対しても悪影響を与えるようなことはない。そして、上記コンデンサ５１の冷媒導入室７７のスペースをあたかもオイルセパレータのように有効利用しているため、あらたな配置スペースを必要とせず、オイルセパレータと同等の機能を持たせる点で極めて有利である。尚、上記冷媒導入室７７を仕切壁７２ａで区画した例について説明したが、仕切壁が設けられていないタイプのコンデンサについてはヘッダ７２の底壁においてオイルを回収する戻り経路７８の回収口７９を設けることはいうまでもない。
【００３０】次に、コンデンサの第２実施形態を図３に基づいて説明する。図３はコンデンサを上から見た概略平面図である。この実施形態のコンデンサ５２Ａはヘッダ７１Ａ，７２Ａが円柱状に形成されたものである。そして、冷媒入口７５Ａがヘッダ７２Ａの周壁Ｓに沿う方向から冷媒を受け入れるように形成され、このヘッダ７２Ａの冷媒入口７５Ａの下方には、コンプレッサ５１の吸い込み側に連通する戻り経路７８Ａが接続されている。そして、上記冷媒入口７５Ａの開口端部がヘッダ７２Ａ内に突出している。
【００３１】したがって、この実施形態によれば、冷媒と共にヘッダ７２Ａ内に供給されるオイルはサイクロン作用により周壁Ｓに沿って流れてこの間に遠心分離され、コンデンサ５２Ａ内部に侵入する手前で戻り経路７８Ａからコンプレッサ５１に供給される。とりわけ、冷媒入口７５Ａの開口端部がヘッダ内に突出しているため、冷媒をスムーズにヘッダ７２Ａ内に吹き出すことができる。尚、上記サイクロン効果が得られれば、上記冷媒入口７２Ａの開口端部を突出させる必要はない。また、第１実施形態におけるメッシュ８０と併用すれば、サイクロン作用による遠心分離とメッシュ８０による捕集によって回収効率を更に向上できる。この場合においても、冷媒入口７２Ａの開口端部を突出させるか否かは自由である。
【００３２】したがって、上記各実施形態に係るコンデンサ５２，５２Ａを冷媒系２に使用することで、コンプレッサ５１に対する潤滑をしつつ、オイルセパレータを不要とできる。また、このようなコンデンサ５２，５２Ａを車両用空気調和装置に使用すれば、熱交換効率の高いコンデンサを冷媒系２に使用することができるため、空気調和、特に冷房側での空気調和に余裕ができ、車室内空間をより一層快適な状態に維持することができる効果がある。
【００３３】
【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、冷媒内のオイルはメッシュにおいて捕集され、コンデンサ内部に侵入する手前で戻り経路からコンプレッサに供給されるため、特別のスペースを使用しなくてもオイルセパレータと同等の機能を得ることができるという効果がある。
【００３４】請求項２に記載した発明によれば、冷媒と共にヘッダ内に供給されるオイルはサイクロン作用により遠心分離され、コンデンサ内部に侵入する手前で戻り経路からコンプレッサに供給されるため、特別のスペースを使用しなくてもオイルセパレータと同等の機能を得ることができるという効果がある。請求項３に記載した発明によれば、冷媒をスムーズにヘッダ内に吹き出すことができるため、サイクロン効果を高めることによりオイルを効率よく分離できる効果がある。請求項４に記載した発明によれば、サイクロン作用による遠心分離とメッシュによる捕集によって、オイルはコンデンサ内部に侵入する手前で戻り経路からコンプレッサに供給されるため特別のスペースを使用しなくてもオイルセパレータと同等、あるいは同等以上の機能を得ることができるという効果がある。
【００３５】請求項５に記載した発明によれば、コンプレッサへ戻るオイル圧力を十分に低下させることができるため、オイルをコンプレッサに確実に供給することができる効果がある。請求項６または請求項７に記載した発明によれば、熱交換効率が高いコンデンサを使用できるため、空気調和、特に冷房側での空気調和に余裕ができ、車室内空間をより一層快適な状態に維持することができる効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年４月２３日（１９９９．４．２３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１１２７３７
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３０４３７８（Ｐ２０００−３０４３７８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月２日（２０００．１１．２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１１７２３２ |
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