JPH0721368B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は冷凍装置、例えば自動車用空調装置に組み込ま
れる冷凍装置の起動時に冷媒圧縮用圧縮機から応々にし
て発生する騒音の解消策に関する。

〔従来の技術〕

自動車用空調装置は、一般に冷媒の圧縮機、凝縮器、減
圧装置及び蒸発器を冷媒配管によって連結させ、冷媒循
環のための閉サイクルを形成させる構成がとられてい
る。

そして、コンパクトサイズの乗用自動車の場合には、こ
の様な冷凍装置をスペースのゆとりが極めて乏しいエン
ジンルーム内に、圧縮機、凝縮器等の構成部品を分散さ
せる様にして組み込んでいた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の如く狭いエンジンルーム内に冷凍装置を組み込ん
だ自動車では、朝の気温が急速に上昇する時期に空調装
置を起動させた時応々にして不快感乃至は不安感を与え
る様な騒音を発生することがある。

本発明者等は上記の様な騒音の発生原因を追求した所、
下記の事実が判明した。

即ち、朝太陽が昇り始めて気温が急速に上昇する様な状
況下では、装置停止中に、圧縮機内にかなり多量の液相
冷媒が滞留しており、この液冷媒が起動時に圧縮作用を
受けることによって上記の如き騒音を生じることがわか
った。

圧縮機内に多量の液冷媒が溜る理由は次の様に推測する
ことができる。

つまり、冷凍装置を構成している前述の各部品は材質や
大きさがそれぞれ異なるので、各々の熱容量は相違する
し、設置場所も違うので、装置起動前の温度上昇度合に
差異を生じる。冷媒循環サイクル内のより温度の高い個
所はより温度の低い個所に較べて冷媒蒸気圧は高まり、
サイクル内の冷媒圧の分布が偏った状態となるので、冷
媒圧がより低い位置に向けて冷媒が集合して来ることに
なる。圧縮機は熱容量が大きいので、一般に最も温度上
昇の遅れる条件を満たしており、もし圧縮機が冷凍装置
のレイアウト上最も低い位置に取り付けられたとすれ
ば、朝太陽が昇り始めて気温が急速に上昇する様な状況
下では、サイクル各部で凝縮して液相状態にあるまたは
気相の冷媒は温度上昇による冷媒蒸気圧の上昇によっ
て、更には重力差が加わって、圧縮機内の空間に向って
流下あるいは拡散されて来ることになる。

したがって、冷媒圧縮機を冷媒循環サイクルの最も低い
個所に設置することは極力避けるべきである。しかし、
装置全体の設置スペースからしてやむを得ず、圧縮機を
最下位置に取り付けざるを得ない場合も生じる。このよ
うな場合には、装置停止中に圧縮機内への液相冷媒の移
動が生じやすく、その結果圧縮機起動時に液圧縮を生
じ、騒音を発生するという問題が起こる。

本発明は冷媒圧縮機を他の装置構成部品よりも低い位置
に取り付けざるを得ない場合にも、装置起動時の液圧縮
に起因する騒音問題を良好に防止できる冷凍装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明による冷凍装置は、
圧縮機を冷凍装置構成部品のうち最も低い最下位置に配
置するとともに、前述圧縮機の冷媒吸入口および冷媒吐
出口より低い位置に、冷媒溜りを配置し、この冷媒溜り
を前記冷媒吸入口の冷媒通路に連通させるという技術的
手段を採用する。

〔作用及び発明の効果〕

上記技術的手段によれば、圧縮機をその設置可能なスペ
ースなどの事情によりやむを得ず冷媒循環配管系の最も
低い個所に設置した場合にも、朝の気温上昇時刻などに
おいて装置始動前に配管系内の圧力分布が変動すること
などに基づいて圧縮機内に液冷媒が流入し次第に滞留し
ようとする状況が生じても、圧縮機の冷媒吸入口と連通
している冷媒溜り内に液相冷媒が流下し補集されてしま
う。

従って、上記の装置始動時における液冷媒の圧縮に起因
する騒音の発生が防がれる。

冷媒溜り内の冷媒は、装置の運転中に次第に気化して冷
媒の循環路内に戻されるので、冷媒溜りは次回の装置停
止時における液冷媒受入れに備えることができる。

〔実施例〕

以下に付図に示す実施例に基づいて本発明装置の具体的
な構成を説明する。

始めに自動車用空気調和装置に使用される冷凍装置の全
体構成とその作動を冷凍サイクル図としての第３図を参
照しながら説明する。

圧縮機１は冷媒吸入口1aと冷媒吐出口1bとを備え、吸入
口1aに冷媒帰路をなす低圧側冷媒配管10が、吐出口1bに
は冷媒往路をなす高圧側冷媒配管11が接続されている。
配管10の始端は減圧装置５の出口に、また配管11の終端
は減圧装置５の入口に接続されている。車室内に設置さ
れた蒸発器６において、蒸発のための気化潜熱を被冷却
空気から奪って冷却仕事を果たした気相冷媒は、圧縮機
１の吸引力によってその吸入口1aに吸入され、高温高圧
に圧縮されたうえ吐出口1bから高圧側冷媒配管11に送り
出される。そして、この冷媒は、先ずサージタンク３を
通過することによって膨張し、消音作用を受けた後、凝
縮器４に流入して図示しない冷却用ファンの働きによっ
て冷却液化する。液化した冷媒は減圧装置としての膨張
弁５を通過して減圧された霧化状態となって蒸発器６に
流入し、図示しないファンによってこの蒸発器６に送風
される被冷却空気（車室内空気叉は車室外空気）から気
化潜熱を奪って空気を冷却すると共に、気相冷媒にもど
って低圧側冷媒配管10に排出され、気液分離と冷媒の一
時貯留機能をもつアキュムレータ７を経て圧縮機１の吸
入口1aに再吸入されて冷媒循環の１サイクルを終える。
蒸発器６で冷却された冷風は車室内へ吹出して車室内の
冷房を行う。

そして、本発明装置の特長をなす冷媒溜り２は、圧縮機
１の吸入口1aに接続されている低圧側冷媒配管10に介在
させる様にして吸入口1a及び吐出口1bより低い個所に取
り付けられている。

第１図は本発明による第１実施例を示すものであって、
自動車用空調装置に組込まれる冷凍装置の圧縮機部分
と、その吸入口1aに接続される様にして取り付けた冷媒
溜り２とを示しており、圧縮機１はその取付け用ブラケ
ットＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤによって自動車のエンジンボデ
ーＥにボルトＦを用いて固定されている。

冷媒溜り２はアルミニウムなどの金属で造られた容器部
分2aと蓋部分2bとをろう付け法その他の方法によって液
密的に接合して構成されている。容器部分2aの下部には
アキュムレータ７に連なる低圧側冷媒配管10の下流端が
管継手21を用いて接続され、また蓋部分2bには圧縮機１
の吸入口1aへの接続用配管22が一体的に形成されてお
り、圧縮機１のハウジング1cの側壁面に水平方向に開口
する吸入口1aに管継手23を用いて連結されている。

第２図は圧縮機１の具体的な構造を部分断面図として示
した。

圧縮機１はこの実施例では斜板式の多シリンダタイプの
ものが使われている。13は圧縮機１のハウジング、14は
圧縮機１の回転軸、15は回転軸14に軸嵌された斜板、16
は回転軸14の軸方向に平行させて回転軸を取り巻く様に
して複数個設けられている冷媒圧縮用シリンダのピスト
ンである。斜板15の回転の動きがピストン16に伝えられ
ることによってピストン16は往復動させられる。17はマ
グネットクラッチであって、自動車エンジンの回転力を
断続自在に圧縮機１に伝導させるものである。

次に、上記実施例装置の作動を説明する。

第３図に示された主要構成部品を備える冷凍装置の場合
には、スペース的に極めてゆとりの乏しいエンジンルー
ム内にこれらの各部品をその望ましい取付け位置関係の
もとに組付けようとすると、必然的に圧縮機１が他の部
品に較べて最も低い個所に落ちつかざるを得ない場合が
応々にして生ずるものである。

冷凍サイクルの各構成部品のうちで圧縮機１を他の部品
に較べて最も低い位置に取付けた空調装置では、朝の気
温急上昇時期などに、冷凍装置内で熱容量の非常に大き
い圧縮機１と、熱容量の比較的小さい他の部分とで温度
上昇の差が生じ、圧縮機部分の温度上昇が最も小さく、
従って圧縮機部分の冷媒蒸気圧が最も低くなる。冷凍装
置の他の部分に滞留していた液冷媒が、最も低い位置に
位置し、かつ最も冷媒蒸気圧が低い圧縮機１に向って流
下してくることになる。

もし、冷媒溜り２が設けてなければ、上述の様な理由に
よって圧縮機１のハウジング1c内に次第に液相冷媒ａが
溜まって来る。この滞留液冷媒の液面高さが圧縮機１の
吸入口1aの底面レベル（第１図中の（イ）−（イ）ライ
ン）以下にあれば、ハウジング1c内の空間は低圧側冷媒
配管10と連通状態にあるので、圧縮機１を始動した際
に、圧縮機１の回転に伴う液冷媒の圧縮騒音は生じな
い。液面高さが次第に上昇して（ロ）−（ロ）ラインで
示したレベルにまで高まると、吸入口1aはハウジング1c
内に溜っている液冷媒ａによって完全に封鎖されるの
で、それに伴って液冷媒の圧縮騒音が発生し始め、その
騒音の強さは破線で示した液面高さ（ハ）−（ハ）の上
昇と共に次第に高まって来る。

しかし、この実施例装置では圧縮機１の吸入口１より低
い個所に液冷媒入口を設けてある冷媒溜り２が接続され
ているので、上記の如くして圧縮機１のハウジング1c内
に向けて流下して来る液冷媒は、吸入口1aの高さに到達
する以前に冷媒溜り２内に補集することができる。また
高圧側冷媒配11をたどって圧縮機１の吐出口1bに向けて
逆流して来る液相冷媒にあったとしても、圧縮機ハウジ
ング1c内に流入した冷媒のうち前記の（イ）−（イ）水
準を越えて更に流入して来る液冷媒はすべて吸入口1aか
ら冷媒溜り２に向けて排出させられてしまう。従って、
液冷媒溜り２の望ましい容量を実車を用いたフィールド
テストに基づいて設定して置くことによって、朝の気温
急上昇時に圧縮機１を起動しても、圧縮機１内での液相
冷媒圧縮を確実に防止して、騒音の発生原因を確実に取
り除くことができる。

冷凍装置の始動時に冷媒溜り２内に滞留していた液冷媒
は装置が定常運転状態に入るに従って気化し冷媒循環サ
イクル内に戻される。

冷媒封入量が1100gの冷凍装置を使用して上記実施例装
置の冷媒圧縮騒音防止効果について実車テストを行った
所、冷媒溜り２を取り除いた場合には、装置始動時に圧
縮機１内の空隙部に流入して来る液相冷媒の量は、気候
条件などによって280〜495ccにも達し、起動時の吐出冷
媒圧のピーク値は10〜40kg/cm²にまで上昇した。そして
この冷媒滞留量の範囲内では耳ざわりな液冷媒圧縮騒音
が発生した。

一方、本発明装置による冷媒溜り２を取り付けた場合に
は、装置始動時に圧縮機１内の液冷媒滞留量は、130〜1
85ccにまで減少し、起動時の冷媒の吐出ピーク圧も6.5
〜8kg/cm²に低下して液冷媒圧縮騒音は全く発生しなか
った。そして従来圧縮機１の吸入弁から発生していた振
動音も冷媒溜り２による消音効果によって消滅した。

第４図は第２実施例を示しており、圧縮機１の吸入口1a
近辺の側面が描かれている。この実施例では冷媒溜り２
は、オメガ型、Ｕ字型その他の適宜の下側向きの屈曲形
状が与えられた金属製の短い配管から成り立っている。
もっともスペースに余裕がなければ横向きに屈曲させて
もよい。

曲管状をなす冷媒溜り２は、その一端側が管継手23を介
して圧縮機吸入口1aに、他端側は管継手24を介して低圧
側冷媒配管10に接続されている。この冷媒溜り２の有効
冷媒貯留容積は、（イ）−（イ）線で示されたレベル以
下における曲管内の容積ということになる。

第５図は第３実施例を示すものであって、圧縮機１の吸
入口近傍の側面を示している。圧縮機吸入口1aに管継手
23を介して接続した可撓性チューブまたは金属管からな
る低圧側冷媒配管10を吸入口1aの近辺において吸入口1a
より低いレベルにまで垂下させることによって、図中の
（イ）−（イ）線以下の点斜線で示した部分が冷媒溜り
２としての役目を果してくれる。

この図では下向きに配管10をたるませているが、場所に
余裕がなければ吸入口1a（または吐出口1b）より低い位
置で水平方向にたるませても勿論さしつかえない。

第６図および第７図は第４実施例を示すものであって、
冷媒溜り２を圧縮機１と一体構造として構成したもので
ある。本例においては、２つの容器部材30,31を複数の
ボルト32〜36により締め付けることにより冷媒溜り２を
構成している。また、ボルト34,35,36を圧縮ハウジング
1cのねじ穴1dにねじ込むことにより、冷媒溜り２を圧縮
機１に直接固定し、この両者1,2を一体化している。

冷媒溜り２の一方の容器部材30の上部に形成した連通口
37によって、冷媒溜り２の内部は冷媒吸入口1aに連通し
ている。他方の容器部材31の下部には低圧冷媒配管10と
接続される冷媒吸入パイプ38が一体形成されている。

また、上記両容器部材30,31には、圧縮機１の冷媒吐出
口1bと連通する連通口39,40が形成され、更にこれらと
連通し、かつ外部へ突出する冷媒吐出パイプ41が容器部
材31に一体成形されている。

ゴム製のＯリング42,43,44,45は各通路接続部の気密を
維持するためのシール部材として作用する。

なお、第３図の冷凍サイクルでは、冷媒の気液分離およ
び一時貯留用タンクとしてのアキュムレータ７を使用
し、しかもスペース事情によりこのかなり容量の大きい
アキュムレータ７を圧縮機１より低い個所に設けること
ができない場合が示されているが、アキュムレータの代
りにレシーバを用いる冷凍サイクルやヒートポンプサイ
クルにも本発明による技術的思想は適用できる。また必
要に応じて自動車用空調装置以外の使途のためにこの冷
凍装置を用いることも自由である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の第１実施例を示した図であっ
て、第１図は冷媒溜りを接続させた圧縮機の一部断面側
面図、第２図は圧縮機の一部破断斜視図、第３図は冷凍
サイクル図である。 第４図と第５図はそれぞれ第２実施例と第３実施例を説
明した、圧縮機および冷媒溜り部分の側面図である。第
６図は第４実施例を示す圧縮機の一部断面側面図、第７
図は第６図の分解斜視図である。 １…圧縮機,1a…冷媒吸入口,1b…冷媒吐出口,2…冷媒溜
り,3…アキュムレータ,4…凝縮器,5…減圧装置,6…蒸発
器,10,11…冷媒循環用配管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧野 省吾 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 伊藤 宏昭 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 特公 昭46−18693（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒の圧縮機、凝縮器、減圧装置、及び蒸
   発器を冷媒循環用配管を介して連結させた冷凍装置にお
   いて、 前記圧縮機を前記各部品のうち最下位置に配置するとと
   もに、前記圧縮機の冷媒吸入口および冷媒吐出口より低
   い位置に、冷媒溜りを配置し、この冷媒溜りを前記冷媒
   吸入口の冷媒通路に連通させたことを特徴とする冷凍装
   置。
2. 【請求項２】前記冷媒溜りを、前記冷媒吸入口の入口側
   に接続される独立の容器から構成することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の冷凍装置。
3. 【請求項３】前記冷媒溜りを、前記冷媒吸入口の入口側
   に接続される低圧側冷媒配管自身の一部で構成すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の冷凍装置。
4. 【請求項４】前記冷媒留りを、前記圧縮機と一体に構成
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の冷凍
   装置。
5. 【請求項５】前記圧縮機を自動車のエンジンルーム内に
   配置するとともに、前記圧縮機を自動車のエンジンによ
   り駆動し、自動車用空調装置の冷凍装置として構成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ４項のいづれか１つに記載の冷凍装置。