JPH03125873A - 冷房装置 - 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］ 本発明は冷凍サイクルにおける冷媒の除湿に関し、特に
極性のある冷媒を用いた自動車用冷房装置に関する。

［従来の技術］ 自動車用冷房装置においては車両振動の吸収のため一部
の冷媒通路にゴム管を使用しているが、このゴム管を通
して冷凍サイクル内に水分が入り、冷凍サイクル内の金
属部分を腐食したり、膨張弁部分の細孔でその水分が氷
結して冷媒の流れを阻害する不都合があった。

そこで、従来より冷凍サイクル内に乾燥剤を配して水分
除去を行っていた。実開昭５６−８６４７２号公報には
蒸発器の出口に冷媒通路から分岐して分岐管を設け、こ
の分岐管中に乾燥剤を配置した冷房装置が開示されてい
る。しかし、分岐管にオイルやゴム管から浸入した空気
が溜ったりする不都合や、分岐管には冷媒の流れが直接
係らないので、乾燥剤周辺の冷媒の流動が少なく、除湿
効率が悪い等の問題があった。

また、受液器を用いた冷房装置においては乾燥剤を受液
器の液だめ部分に設置したり、あるいは気液分離器内の
冷媒入口パイプと冷媒液出ロパイプとをつなぐ冷媒通路
中にドライヤを設置（実開昭５７−６８４６１号公報に
開示）して除湿を行っていた。

［発明が解決しようとする課題］ ここで、冷房装置に用いられている冷媒、Ｒ１２で代表
される極性のない冷媒とＲ１３４ａで代表される極性の
ある冷媒との特性を第５図、第６図に示す特性図でみる
。この特性図は冷媒温度に対する冷媒の飽和水分濃度を
表わしており、第５図は極性のない冷媒、第６図は極性
のある冷媒をそれぞれ示している。

これらの特性図によれば、第５図に示すＲ４２の冷媒は
液体状冷媒（液相）が気体状冷媒（気相）に比べて飽和
水分濃度が低く、逆に、第６図に示すＲ１３４ａの冷媒
は気体状冷媒（気相）が液体状冷媒（液相）より飽和水
分濃度が低くなっている。また、両者とも冷媒温度が低
いほど飽和水分濃度が低い特性を有している。

上記の特性から、冷凍サイクル中に配する除湿用乾燥剤
は、極性のない冷媒を用いた場合には液体状冷媒域に配
置すると除湿効果が高く、極性のある冷媒を用いた場合
には気体状冷媒域に配置する方が除湿効果が高い。

ところが、従来の技術の項で記載した受液器を用いた冷
房装置に冷媒として極性のある冷媒を用いた場合、液体
状冷媒は水を溶解し易いので、液だめ部分に設置する乾
燥剤の水分吸着能力が著しく低下し、大量の乾燥剤を必
要とした。また、乾燥剤の除湿効力を高めるため、乾燥
剤を低温の気体状冷媒域に配置すると、除湿効果は高ま
るが配置場所によっては乾燥剤が冷媒流速の抵抗となっ
て蒸発器の圧力を損失し蒸発器の効率を低下させる問題
があった。冷媒流速を保つためにはアキュムレータ等の
機器を設ける必要があった。

そこで、本発明は極性のある冷媒を用いて冷凍サイクル
を構成する冷房装置において、蒸発器の熱交換機能の効
率を低下させることなく除湿効果を高めることを課題と
する。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明の極性を有する冷媒を
用いて冷凍サイクルを構成する冷房装置は、気体状冷媒
を加圧する圧縮器と、高圧・高温冷媒を液化する凝縮器
と、液体状冷媒を貯溜する受液器と、液体状冷媒を減圧
する膨張弁と、低圧・低温冷媒を気体と液体とに分離し
、液体状冷媒を搬送する冷媒通路と気体状冷媒を搬送す
る冷媒通路とにそれぞれ連結する気液分離器と、液体状
冷媒を気化する蒸発器とから成る液体状冷媒を気体化す
る冷凍サイクル途上の膨張弁を通過した低温冷媒が前記
圧縮器に至るまでの冷媒通路であって前記気液分離器で
分離された気体状冷媒の冷媒通路に乾燥剤を配設し、こ
の乾燥した気体状冷媒の通路を蒸発器入口、蒸発器内の
冷媒通路あるいは蒸発器下流の冷媒通路のいずれかの冷
媒通路に開口する構成を具備する。

さらに、蒸発器で気体化した極性のある冷媒をアキュム
レータで吸引・加圧して圧縮器に流出する冷凍サイクル
を構成する冷房装置においては、蒸発器と圧縮器との間
に、蒸発器からの冷媒を導入し、アキュムレータ内に吐
出する入口パイプと、冷媒を圧縮器に流出する出口パイ
プと、アキュムレータ内を上下に区画する多数の通気孔
を有する仕切板と、仕切板上に配設する乾燥剤とより成
るアキュムレータを配し、前記仕切板はアキュムレータ
内に溜る液体状冷媒の液面より上部の位置に設定すると
共に、前記入口パイプ端の吐出口は仕切板より下部で開
口する構成を具備する。

［作用］ 極性のある冷媒（例えばＲ１３４ａ等）の特性は発明が
解決しようとする課題の項で詳述したように、低温で気
体状態が最も飽和水分濃度が低いので、冷凍サイクル中
、冷媒が低温で気体状態の範囲に除湿剤を設置すると除
湿効果が高まる。

一方、使用する乾燥剤（シリカゲル等）の吸湿特性をみ
る。第７図はシリカゲルの吸湿量と相対湿度との関係を
表わしている特性図であるが、この特性図によると乾燥
剤（シリカゲル等）の吸湿量（ｇｒ）は相対湿度に比例
して増加している。

このことから、乾燥剤は相対湿度の高い場所に設置する
と吸湿量が多く、除湿効率が高い。

では、冷媒の相対湿度と飽和水分濃度との関係をみると
、 の式が成り立つ。

（１）式より、相対湿度（ＲＨ％）を高めるには冷媒の
飽和水分濃度（Ｃｓ）の値を小さくするとよい。

すなわち、極性のある冷媒における冷凍サイクル中の飽
和水分濃度（Ｃｓ）の低い場所とは前述のように冷媒が
低温で気体状態の場所となる。

以上の事柄より、冷凍サイクル中の膨張弁を通過した低
温の冷媒を気液分離器で分離した気体状冷媒側は飽和水
分濃度が低く、相対湿度が高いので、この場所に乾燥剤
を設置すると除湿効果が高く、小量の乾燥剤で充分な除
湿効果を有する。

また、蒸発器で蒸発して気体状となった冷媒を加圧する
アキュムレータを配した冷房装置においては、低温冷媒
が流動するアキュムレータ内の上部は気体状冷媒が存在
するので、この部分に乾燥剤を配設することにより吸湿
効果を高める。

［実施例］ 本発明の実施例を図面により説明する。

髪土尖簾勇 第１図は冷房装置の冷凍サイクルの構成説明図である。

冷媒は極性のある冷媒、例えばＲ１３４ａを使用する。

冷媒Ｒ１３４ａは圧縮器ｌで加圧されて高温・高圧状態
で吐出され、凝縮器２で冷却されて液化する。そして、
膨張弁４で減圧されて低温・低圧の気液混合状態となり
蒸発器７に流入する。蒸発器７で液体状の冷媒は蒸発し
て気化熱を奪い、気体となって圧縮器１に戻る。この冷
凍サイクルの間に液化した冷媒は受液器３に溜り膨張弁
４への供給調整をする。さらに膨張弁４と蒸発器７どの
間に乾燥剤６を装備した気液分離器５を配設して、膨張
弁４からの気液混合冷媒を気体状冷媒と液体状冷媒に分
離している。

第２図は気液分離器５の一実施例を示す。

気液分離器５は上下面を壁面で密封した円筒状を成し、
円筒側壁に冷媒の取入口９を設け、上面壁には気体状冷
媒の出口ｌＯを、下面壁には液体状冷媒の出口ｌｌをそ
れぞれ開口する。円筒壁内面の冷媒の取入口９より上部
には仕切板８を上下面壁に平行して配設する。仕切板８
は中央部分に多数の通気孔１２を穿孔した板体である。

仕切板８の下面には、通気孔１２を囲周するように円筒
状の分離壁１３を垂下する。仕切板８と上面壁との間に
はシリカゲル等の乾燥剤６を充填して、乾燥部１４を構
成し、仕切板８と下面壁間を分離部１５とする。

そして、気液分離器５の冷媒取入口９を膨張弁４からの
冷媒通路に連結し、気体状冷媒出口１０を冷媒通路を介
して蒸発器７の冷媒通路１６途中に接続する。液体状冷
媒出口１１は蒸発器７の冷媒導入口１７に冷媒通路を介
して連絡する。このようにして膨張弁４と蒸発器７との
間に気液分離器５を配置する。

このように構成する冷房装置における冷媒は、圧縮器１
で加熱加圧され、凝縮器２で液化され、受液器３で一時
貯溜し調整して送り出され、膨張弁４を通過して低温の
気液混合状態の冷媒として気液分離器５の冷媒取入口９
から分離部１５に流入する。分離部１５で分離された液
体状冷媒は液体状冷媒出口１１から蒸発器７に流入し、
冷媒通路１６の通過途上で熱交換に寄与する。分離部１
５で分離された気体状冷媒は、分離壁１３に導かれて通
気孔１２を通過し乾燥部１４に上昇する。

乾燥部１４通過時に乾燥剤６で水分を吸湿され、乾燥気
体状冷媒となって出口１０から蒸発器７の冷媒通路１６
途中に流入する。乾燥剤６を内在する乾燥部１４は冷媒
の冷凍サイクル上からみると、膨張弁４より下流側で冷
媒は低温状態であり、かつ気液分離された後の気体状冷
媒となっているので、乾燥部１４内の冷媒は飽和水分濃
度が低く相対湿度が高い状態である。よって、乾燥部１
４中の乾燥剤６は相対湿度が高い程吸湿量が多いので、
乾燥剤６の吸湿能力が充分発揮でき、少量の乾燥剤で吸
湿効果をあげることができる。また、気体状冷媒の流速
は、蒸発器７に到達する以前においては、気体状となる
冷媒は少量にすぎないため、流速は遅く、乾燥剤６によ
って気体状冷媒の流速が格別な影響を受けることがない
。さらに、分離されて蒸発器７に流入した液体状冷媒は
熱交換に寄与しない気体状冷媒を除去した１００％熱交
換に寄与する冷媒であって、熱交換の効率を向上する。

第４図は、気液分離器の他の実施例を示す。

この実施例に示す気液分離器５０は、円筒状本体５１の
上面壁５２に冷媒取入口５３と気体状冷媒出口５４を開
口する。また、下面壁５５に液体状冷媒出口５６を開口
する。冷媒取入口５３から筒状本体５１内側に冷媒導入
筒５７を垂下し、冷媒導入筒５７下端外壁に多数の通気
孔５８を穿孔した仕切板（パンチメタル等）５９を固定
し、筒状本体５１内部を仕切板５９で閉塞する。仕切板
５９と上面壁５２との間に乾燥剤６０を配設し、乾燥部
６１とする。乾燥剤６０はネットに包んで取扱い易くし
ても良い。そして、仕切板５９と下面壁５５間を分離部
６２とする。

このように構成する気液分離器５０の冷媒取入口５３を
膨張弁４からの冷媒通路と連結し、気体状冷媒出口５４
を蒸発器７の冷媒通路途上に連結し、液体状冷媒出口５
６を蒸発器７の導入口に連結して、膨張弁４と蒸発器７
との間に気液分離器５０を配設する。

膨張弁４を通過した低温・低圧の冷媒は冷媒取入口５３
から冷媒導入筒５７を通って分離部６２に流入し、気体
状冷媒と液体状冷媒とに分離される。液体状冷媒は出口
５６から蒸発器７に流入し蒸発器７の冷媒通路通過時熱
交換し、気体状となって圧縮器１に送られる。分離した
気体状冷媒は仕切板５９の通気孔５８から乾燥部６１に
入り、乾燥剤６０に気体中の水分を吸湿され、乾燥状態
で出口５４から冷媒通路に流出する。

この実施例における乾燥部６１も、乾燥部を通過する冷
媒が低温で気体状冷媒であって、飽和水分濃度が低く相
対湿度の高い状態となっているので、乾燥剤６０は最も
吸湿効率良く吸湿能力を発揮できる。

１主１土勇 この実施例における冷房装置は気液分離器とは別体に乾
燥剤よりなる乾燥器を設けている。

第８図は、この実施例による冷凍サイクルの構成説明図
である。

圧縮器１．凝縮器２、受液器３、膨張弁４を順次配設し
、高圧・高温冷媒を液化し、低温・低圧気液混合冷媒と
する。膨張弁４の下流側直後に気液分離器５００を配設
する。気液分離器５００で分離された液体状冷媒は、液
体状冷媒通路５０１を経て蒸発器７０の導入口から蒸発
器７０に流入する。気液分離器５００で分離した気体状
冷媒は気体状冷媒通路５０２から乾燥器５０６に流入す
る。乾燥器５０６内にはシリカゲル等の乾燥剤が配され
ている。乾燥器５０６を通過した気体状冷媒は冷媒通路
５０３を通り、蒸発器７０と圧縮器ｌを連結する冷媒通
路５０４途上に流入する。

この実施例における乾燥剤も、気液分離器５００で分離
された気体状冷媒のみを除湿するので、吸湿率が高く小
量で除湿効果を向上させることができる。・また、蒸発
器７０で熱交換に関与しない気体状冷媒を蒸発器７０を
バイパスして蒸発器７０の下流で気体状となった冷媒と
合流しているので、蒸発器７０内での気体状冷媒による
圧力損失を低減する。

第９図は乾燥器を気液分離器とは別体の構成とした他の
実施例を示している。

気液分離器５００の気体状冷媒通路５０２の通路途中に
乾燥剤を配している乾燥器５０６を配置し、乾燥器５０
６を通過した気体状冷媒の通路５０５は蒸発器７０の直
前で、気液分離器５００で分離された液体状冷媒の通路
５０１に合流する構成とする。この乾燥器５０６内の乾
燥剤も気体状で低温冷媒の通過部分に配されているので
、吸湿効率が良く充分な吸湿能力を発揮する。

この乾燥した気体状冷媒を蒸発器の上流で液体状冷媒と
合流させる構造的手段としては、乾燥剤よりなる乾燥器
７０６を蒸発器７００の上部ヘッダ部７０１に導入管７
０２を介して配設する構成が考えられる（第１．０図参
照）。

星工尖亙■ この実施例は蒸発器の下流にアキュムレータを配設して
冷媒流速を確保した冷凍サイクルの場合を示す。

第１１図はアキュムレータ９０の縦断面図である。

アキュムレータ９０は冷媒が気体→液体→気体に循環す
る冷凍サイクルを有する冷房装置において蒸発器と圧縮
器との間に配設し、蒸発器から流入する気体状冷媒を加
圧して液体状冷媒とし、液体状となった冷媒を圧縮器へ
流出する。

アキュムレータ９０は底を閉塞した筒状体を成し、その
内側に上面に固定する蒸発器からの冷媒を取り入れる短
寸法の入口パイプ９１と、液体状冷媒を圧縮器に導く長
寸法の出口パイプ９３とを配設する。入口パイプ９１の
端は蒸発器からの冷媒通路に連結し、他端をアキュムレ
ータ内に冷媒を吐出するように開口する。

出口パイプ９３の外周には出口パイプ９３の径より大径
の外側パイプ９４を設け、外側パイプ９４の下端とアキ
ュムレータ底との間にフィルタ９２を配している。外側
パイプ９４の上部外壁に多数の通気孔９６を穿孔する仕
切板９５を固定する。仕切板９５はアキュムレータ９０
内に溜る液体状冷媒の液面より常に上部に位置するよう
に設定する。アキュムレータ９０の内部は仕切板９５で
上下に区画され、仕切板９５下部を冷媒室９７とし、仕
切板９５より上部のアキュムレータ内壁と外側パイプ９
４外壁および入ロパイプ９１外壁間に乾燥剤９８を装填
し、乾燥室９９とする。なお、入口パイプ９１の冷媒を
吐出する先端は冷媒室９７内に開口する。

このように構成するアキュムレータ９０の入口パイプ９
１から流入する冷媒は、冷媒室９７内で加圧されて液体
化し、液体状冷媒となって底部に溜る。溜った液体状冷
媒はフィルタ９２を通過して油分を除去され、出口パイ
プ９３から圧縮器へと流出する。冷媒室９７の気体状冷
媒は通気孔９６から乾燥室９９に入り、除湿される。ま
た、液体状冷媒中に含まれる気体状冷媒はフィルタ９２
通過時に液体状冷媒から分離し、出口パイプ９３と外側
パイプ９４との間隙を通って乾燥室９９に入り、乾燥剤
９８で除湿される。

アキュムレータ９０内を流れる冷媒は低温・低圧の冷媒
であり、かつ、乾燥室９９内を流れる冷媒は気体状冷媒
であるので、この実施例における乾燥剤もまた最も吸湿
効率の高い状態で設置されているので、少量の乾燥剤で
除湿効果を達成することができる。

（発明の効果］ 本発明の極性を有する冷媒を使用して冷凍サイクルを構
成する冷房装置は、膨張弁の下流側に気液分離器を配設
し、気液分離器で分離した気体状冷媒を搬送する冷媒通
路側に乾燥剤を設置しているので、極性を有する冷媒の
冷凍サイクル上、最も乾燥剤の吸湿能力が発揮でき、同
一許容水分濃度に対して乾燥剤の量を最も少くすること
ができる。

さらに、膨張弁通過後の冷媒のうち、熱交換に寄与しな
い気体状冷媒を除去して熱交換に寄与する高い蒸発潜熱
をもつ液体状冷媒のみが有効に蒸発するので、蒸発器の
効率が向上する。また、乾燥剤を配設する冷媒通路は蒸
発器の上流であって気体状冷媒の絶対量が少ないため乾
燥剤配設による気体状冷媒の流速への影響はない。そし
て、気体状冷媒は、気液分離器と圧縮器との間の冷媒通
路に戻されるので、全体的な冷媒圧力の損失が無い。

本発明の蒸発器と圧縮器との間にアキュムレータを配設
する冷凍サイクルを構成する冷房装置においては、乾燥
剤はアキュムレータを流れる低温冷媒のうち、飽和水分
濃度が低い最も吸湿効率の高い気体状冷媒が流れる乾燥
室内に配設されているので、除湿効果が大きく、乾燥剤
の吸湿能力が充分発揮でき、同一許容水分濃度に対して
乾燥剤のｌ’ｉｔをＪ′々も少なくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷房装置の冷凍サイクルの＋１°り成説明図、
第２図は気液分離器の一部を破断して断面とした斜視図
、 第３図は気液分離器の仕切板の−Ｌ面と側面からの説明
図、 第４図は気液分離器の他の実施例の断面図、第５図は極
性のない冷媒（Ｒ］、２）の冷媒温度と飽和水分濃度と
の関係を表わす特性図、第６図は極性を有する冷媒（Ｒ
１３４，ａ、）の冷媒温度と飽和水分濃度との関係を表
わす特性図、第７図は乾燥剤の相対湿度と吸湿量との関
係を表わす特性図、 第８図は冷房装置の他の冷凍サイクルの構成説明図、 第９図は冷房装置のさらに他の冷凍サイクルの構成説明
図、 第１Ｏ図はヘッダ部に乾燥剤を取り付けた蒸発器の一部
を破断した側面図、 第１１図はアキュムレータの縦断面図、第１２図は第１
１図Ａ−Ａ線からの平面図である。 １・・・・・・圧縮器、　　　２・・・・・・疑縮器、
３・・・・・・受液器、　　　４・・・・・・膨張弁５
．５０，５００・・・・・・気液分離器、６．６０．９
８・・・・・・乾燥剤、 ７．７０，７００・・・・・・蒸発器、８．５９．９５
・・・・・・仕切板、 ９．５３．９１・・・・・・冷媒取入口、１０．５４・
・・・・・気体状冷媒出口、１１．５６・・・・・・液
体状冷媒出口、１２．５８．９６・・・・・・通気孔、
１３・・・・・・分離壁、 ４．６１・・・・・・乾燥部、 ５．６２・・・・・・分離部、 ６・・・・・・蒸発器の冷媒通路、 ７・・・・・・冷媒導入口、 ０・・・・アキュムレータ ト・・・・・人口パイプ、 ３・・・・・・出口パイプ、 ４・・・・・・外側パイプ、 ７・・・・・・冷媒室、 ９・・・・・・乾燥室、 ０１・・・・・液体状冷媒通路、 ０２．５０３，５０５・・・・・・気体状冷媒通路、０
４・・・・・・冷媒通路、 ０６・・・・・・乾燥器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）極性を有する気体状冷媒を加圧する圧縮器と、高
   圧・高温冷媒を液化する凝縮器と、液体状冷媒を貯溜す
   る受液器と、液体状冷媒を減圧する膨張弁と、低圧・低
   温冷媒を気体と液体とに分離し、液体状冷媒は液体状冷
   媒を蒸発器入口に搬送する冷媒通路に、気体状冷媒は気
   体状冷媒を搬送する冷媒通路にそれぞれ連絡する気液分
   離器と、液体状冷媒を気化する蒸発器とから成る極性を
   有する液体状冷媒を気体化する冷凍サイクルを構成する
   冷房装置において、 前記気液分離器を膨張弁の下流側であつて蒸発器の上流
   に配設し、該気液分離器で分離した気体状冷媒を搬送す
   る冷媒通路側に乾燥剤を設置すると共に、該気体状冷媒
   を搬送する冷媒通路を前記気液分離器と前記圧縮器との
   間の冷媒通路途上に連結したことを特徴とする冷房装置
   。
2. （２）膨張弁と蒸発器との冷媒通路途上に、冷媒の取入
   口と液体状冷媒の出口と気体状冷媒の出口とを開口し、
   該冷媒の取入口より上部内側に通気孔を穿孔した仕切板
   を設け、該仕切板と仕切板より上部に位置する気体状冷
   媒の出口との間に乾燥剤を装填して成る気液分離器を配
   設し、前記気液分離器の冷媒取入口を膨張弁からの冷媒
   通路に連結し、前記気液分離器の液体状冷媒出口を冷媒
   通路を介して蒸発器の入口に連結し、前記気液分離器の
   気体状冷媒出口を冷媒通路を介して蒸発器近隣の冷媒通
   路に連結したことを特徴とする請求項１記載の冷房装置
   。
3. （３）圧縮器から流出する高圧・高温の極性を有する冷
   媒を凝縮器で液化した後膨張弁で減圧して低温とし、蒸
   発器で気体化した後の冷媒をアキュムレータを経て圧縮
   器に戻す冷凍サイクルを構成する冷房装置において、 前記アキュムレータは、蒸発器からの冷媒をアキュムレ
   ータ内に導入し吐出する入口パイプと、冷媒を圧縮器に
   流出する出口パイプと、アキユムレータ内を上下に区画
   する多数の通気孔を有する仕切板と、仕切板上部に配設
   する乾燥剤とを備え、前記仕切板はアキュムレータ内に
   溜る液体状冷媒の液面より上部の位置に設定すると共に
   、前記入口パイプのアキュムレータ内への冷媒吐出口は
   仕切板より下部で開口するよう構成したことを特徴とす
   る冷房装置。