JPH11159920A

JPH11159920A - 冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JPH11159920A
Application number: JP32663197A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Tanaka; 勝也田中; Kunio Iritani; 邦夫入谷; Seiji Ito; 誠司伊藤; Hiroshi Ishikawa; 石川　　浩
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 1999-06-15

Abstract

(57)【要約】【課題】サイクル熱負荷の変動にかかわらず、ガスイ
ンジェクション用のガス冷媒中に常時、液冷媒を確実に
吸入できるようにして、圧縮機の潤滑性確保を図る。【解決手段】ガスインジェクションサイクルの中間圧
冷媒の気液を分離する気液分離器２５において、液取出
パイプ２５５の開口端２５５ａより下方の位置に、ガス
取出パイプ２５６のオイル戻し用の吸入口２５６ｂを設
定する。気液分離器２５内の冷媒液面高さはサイクル熱
負荷の変動にかかわらず、必ず液取出パイプ２５５の開
口端２５５ａと同等以上のレベルに維持されるため、上
記吸入口２５６ｂによれば、液冷媒を常に確実に吸入で
き、圧縮機の潤滑性を改善できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスインジェクシ
ョン機能を持ったヒートポンプシステムとして作用する
冷凍サイクル装置に関するもので、ハイブリッド車（Ｈ
Ｖ）、電気自動車（ＥＶ）等の車両用空調装置に用いて
好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のガスインジェクション機能を持っ
た冷凍サイクル装置に関して、本出願人は、先に、特開
平９−３９５５０号公報等で提案している。この従来技
術によると、空調装置の暖房時には、圧縮機で圧縮され
た高温、高圧の過熱ガス冷媒が、まず、空調ダクト内に
設置された室内熱交換器に流入する。ここで、室内側の
空調送風機により送風される空調空気と過熱ガス冷媒が
熱交換して、冷媒は凝縮し、液化する。従って、空調空
気は冷媒から吸熱して温風となり、室内を暖房する。

【０００３】一方、室内熱交換器で凝縮した液冷媒は高
圧側膨張弁（高圧側減圧装置）により中間圧力まで減圧
され、気液２相状態となって、気液分離器内に流入す
る。気液２相冷媒はこの気液分離器内でガス冷媒と液冷
媒とに分離し、ガス冷媒はガスインジェクション通路を
通して、上記圧縮機のインジェクションポートから圧縮
機の圧縮過程途中に導入される。

【０００４】また、液冷媒は低圧側膨張弁（低圧側減圧
装置）により低圧圧力まで減圧され、再び気液２相状態
となる。そして、室外熱交換器にて低圧の気液２相冷媒
が外気より吸熱して蒸発し、ガス化する。このガス冷媒
は圧縮機の吸入ポートに吸入される。圧縮機の吸入ポー
トに室外熱交換器で蒸発しきれない液冷媒が吸入される
のを防止するため、低圧側膨張弁としては圧縮機の吸入
冷媒の過熱度を感知して弁開度、すなわち、室外熱交換
器への冷媒流量を調整する温度式膨張弁を用いている。

【０００５】ところで、上記したガスインジェクション
機能を持った冷凍サイクル装置では、ガスインジェクシ
ョン機能を持たない通常の冷凍サイクルに比較して、室
外熱交換器（蒸発器）２４の出入口間でのエンタルピー
幅の増大、およびガスインジェクションによる冷媒循環
量の増大により暖房能力を増大できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、圧縮機の摺動
部を潤滑するオイルのサイクル内挙動について考察する
と、サイクル内のオイルは液冷媒中に溶け込んで液冷媒
とともにサイクル内を循環する。また、サイクル内のガ
ス冷媒域では、オイルはガス冷媒の流速により冷媒流路
の管壁面に沿って押し流されながらサイクル内を循環し
ている。従って、気液分離器内の液冷媒に溶けたオイル
は、暖房時には、低圧側膨張弁を通過した後に冷媒とと
もに室外熱交換器に流入し、室外熱交換器の出口ではガ
ス冷媒により管壁面に沿って押し流されながら圧縮機に
戻る。また、冷房時には、気液分離器内のオイルは、低
圧側膨張弁を通過した後に冷媒とともに室内熱交換器に
流入し、室内熱交換器の出口ではガス冷媒により管壁面
に沿って押し流されながら圧縮機に戻る。

【０００７】しかし、車両用空調装置では外気温度が−
２０°Ｃのような極寒冷時に使用される場合があり、こ
のような使用条件では、暖房時に、低圧側膨張弁の弁開
度の減少により室外熱交換器での冷媒蒸発温度が−３０
°Ｃ以下となるため、オイルの粘度が極端に高くなり、
オイルが管壁面に付着してしまう。このため、ガス冷媒
ではオイルを押し流すことができなくなる。すなわち、
上記のごとき極寒冷時には室外熱交換器の出口側でオイ
ルが流れにくくなり、その結果、圧縮機に戻るオイル量
が不足する。

【０００８】また、圧縮機を電動型として、インバータ
により回転数制御を行うものでは、圧縮機が低回転域で
運転される場合、サイクル内を循環する冷媒量が減少す
るため、サイクル内の機器のうち、大きな容積を持つ熱
交換器等の内部に液冷媒とともに潤滑オイルが滞留して
しまい（寝込み現象）、その結果、圧縮機に戻るオイル
量が不足するという事態を起こす。その結果、圧縮機の
潤滑不良を起こして、圧縮機の耐久性等に悪影響を与え
る。

【０００９】なお、特開平３−２６０５５６号公報等で
は、ガスインジェクション機能を持った冷凍サイクル装
置において、気液分離器内で分離されたガス冷媒の他
に、液冷媒をもガスインジェクション通路に送り込むこ
とができるようにして、圧縮機の冷却効果を高めて、圧
縮機温度の上昇を抑制するものが提案されている。具体
的には、この公報記載のものでは、ガスインジェクショ
ン通路のガス取出パイプを気液分離器内に設置するに際
して、このガス取出パイプの開口端を気液分離器内のガ
ス冷媒域に開口させるとともに、このガス取出パイプの
途中を気液分離器内の液冷媒中に浸漬する形態で配置
し、この液冷媒中への浸漬部位に、液冷媒吸入のための
吸入口を開口させている。これにより、気液分離器内の
ガス冷媒と液冷媒の両方をガスインジェクション通路に
送り込むようにしている。

【００１０】しかし、この公報記載の従来技術では、液
冷媒吸入用の吸入口と、気液分離器内の液冷媒を吸入し
て低圧側減圧装置へ導入する液取出パイプの開口位置と
の関係については一切言及しておらず、図面中に液冷媒
吸入用の吸入口と液取出パイプの開口位置とをほぼ同一
高さに設定することがたまたま図示されているだけであ
る。

【００１１】気液分離器内の液冷媒の液面高さはサイク
ル熱負荷の変動に伴って大きく変動するので、液冷媒吸
入用の吸入口位置の設定如何によっては、この吸入口か
ら確実に液冷媒を吸入することを保証できない事態が生
じる。本発明は上記点に鑑みてなされたもので、サイク
ル熱負荷の変動にかかわらず、ガスインジェクション用
のガス冷媒中に常時、液冷媒を確実に吸入できるように
して、圧縮機の潤滑性確保を図ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明では、次のサイク
ル現象に着目して、ガスインジェクション用のガス冷媒
中に液冷媒を吸入するオイル戻し用吸入口位置を特定す
ることにより、上記目的を達成しようとするものであ
る。すなわち、サイクル内の冷媒封入量が正規量である
条件下では、気液分離器（２５）内の液冷媒高さがもし
液取出パイプ（２５５）の開口位置より低下すると、液
取出パイプ（２５５）が気液分離器（２５）内のガス冷
媒を吸入して低圧側減圧装置（２７）へ送り込む状態と
なる。これはガス不足状態と同じであり、このような状
態になると、サイクル全体としてガス不足状態を解消し
ようとして冷媒循環量を増大させるようにバランスし、
その結果として、気液分離器（２５）内の冷媒液面高さ
が必ず、液取出パイプ（２５５）の開口位置と同等以上
の高さに維持されることになる。

【００１３】本発明では、この現象に着目して、液取出
パイプ（２５５）の開口端（２５５ａ）の開口位置より
下方の位置に、ガス取出パイプ（２５６）のオイル戻し
用吸入口（２５６ｂ）の開口位置を設定するようにした
ものである。気液分離器（２５）内の冷媒液面高さは、
サイクル熱負荷の変動にかかわらず、サイクルバランス
にて、必ず、液取出パイプ（２５５）の開口端（２５５
ａ）の開口位置と同等以上の高さに維持されるため、上
記吸入口（２５６ｂ）によれば、液冷媒を常に確実に吸
入できる。その結果、この液冷媒に溶けているオイルで
もって圧縮機（２２）の潤滑性を改善できるため、冬期
の極寒冷時を含むどのような運転条件であっても、圧縮
機（２２）の潤滑不良を回避でき、圧縮機（２２）の耐
久性等を向上できる。

【００１４】具体的には、請求項２記載の発明のよう
に、ガス取出パイプ（２５６）をＵ字形状に形成し、こ
のＵ字形状の一端部に開口端（２５６ａ）を設けるとと
もに、このＵ字形状の底部にオイル戻し用吸入口（２５
６ｂ）を開口するという構成を採用できる。また、請求
項３記載の発明のように、ガス取出パイプ（２５６）を
略直線形状に形成し、この略直線形状の上端部に開口端
（２５６ａ）を設けるとともに、この略直線形状の下部
にオイル戻し用吸入口（２５６ｂ）を開口する構成とし
てもよい。

【００１５】また、請求項４記載の発明のように、高圧
側減圧装置（２６）は、中間圧力を制御する電気式膨張
弁で構成し、低圧側減圧装置（２７）は、圧縮機（２
２）の吸入ポート（２２ｂ）に吸入される冷媒の過熱度
を調整する温度式膨張弁で構成することが好ましい。ま
た、請求項５記載の発明のように、請求項１ないし４の
いずれか１つに記載の冷凍サイクル装置を備え、この冷
凍サイクル装置をヒートポンプ式サイクルとして構成し
た車両用空調装置において、本発明は好適に実施でき
る。

【００１６】なお、上記各手段に付した符号は、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。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。（第１実施形態）図１は本発明の第１実施形態に基づく
冷凍サイクルを含む車両用空調装置全体のシステム構成
を示すものであり、この図１の全体構成は前述の特開平
９−３９５５０号公報等とほぼ同じである。空調ユニッ
ト１は電気自動車の車室内に設置されるもので，その空
調ダクト２は、車室内に空調空気を導く空気通路を構成
するものである。この空調ダクト２の一端側に内外気を
吸入する吸入口３、４、５が設けられている。このう
ち、内気吸入口４と外気吸入口５は、内外気切換ドア６
により選択的に開閉される。

【００１８】また、空調ダクト２内には、上記吸入口３
〜５に隣接して、空調ダクト２内に空気流を発生する送
風機７が設置されている。この送風機７は、ファンモー
タ７ａと、このファンモータ７ａにより駆動される遠心
ファン７ｂ、７ｂとから構成されている。一方、空調ダ
クト２の他端側には、車室内乗員の足元部に向かって空
調空気を吹き出すフット吹出口８、車室内乗員の上半身
に向かって空調空気を吹き出すフェイス吹出口９、およ
び車両フロントガラスの内面に向かって空調空気を吹き
出すデフロスタ吹出口１０が形成されている。

【００１９】また、送風機７よりも空気下流側における
空調ダクト２内には、冷房用室内熱交換器１１が設けら
れている。この冷房用室内熱交換器１１は、後述する冷
凍サイクル２１の一部を構成する熱交換器であり、冷房
運転モード時および除湿運転モード時に、内部を流れる
冷媒の吸熱作用によって、空調ダクト２内の空気を除
湿、冷却する蒸発器として機能する。なお、暖房運転モ
ード時には、この冷房用室内熱交換器１１内には冷媒は
流れない。

【００２０】また、冷房用室内熱交換器１１よりも空気
下流側における空調ダクト２内には暖房用室内熱交換器
１２が設けられている。この暖房用室内熱交換器１２
は、冷凍サイクル２１の一部を構成する熱交換器であ
り、暖房運転モード時および除湿運転モード時に、内部
を流れる冷媒の放熱作用によって、空調ダクト２内の空
気を加熱する凝縮器として機能する。なお、冷房運転モ
ード時には、この暖房用室内熱交換器１２内には冷媒は
流れない。

【００２１】また、空調ダクト２内の空気流路は、仕切
り壁１３によりフット吹出口８側の第１空気流路１４
と、フェイス吹出口９およびデフロスタ吹出口１０側の
第２空気流路１５とに分離されている。また、ドア１６
は第２空気流路１５を開閉するもので、ドア１７は第
１、第２空気流路１４、１５間の仕切り部分およびフッ
ト吹出口８を開閉するものである。ドア１８〜１９は吹
出口９、１０の空気流路を開閉するドアである。

【００２２】ところで、上記冷凍サイクル２１は、冷房
用室内熱交換器１１と暖房用室内熱交換器１２とで車室
内の冷房および暖房を行うヒートポンプ式冷凍サイクル
であり、上記両室内熱交換器１１、１２の他に以下の機
器を備えている。すなわち、冷媒を吸入、圧縮、吐出す
る圧縮機２２、冷媒の流れを切り換える電磁式四方弁２
３、室外熱交換器２４、冷媒を気液分離するとともに液
冷媒を溜める気液分離器２５、冷凍サイクル２１の高圧
側冷媒を中間圧（例えば４〜１５ｋｇ／ｃｍ²程度）に
減圧する電気式膨張弁（高圧側減圧装置）２６、気液分
離器２５からの中間圧液冷媒を低圧に減圧する温度作動
式膨張弁（低圧側減圧装置）２７、電磁弁２８ａ、２８
ｂ、および逆止弁２９ａ〜２９ｄがさらに冷凍サイクル
２１に備えられている。

【００２３】上記圧縮機２２は、電動式圧縮機であっ
て、図示しない電動モータによって駆動され、冷媒の吸
入、圧縮、吐出を行う。この電動モータは、圧縮機２２
と一体的に密封ケース内に配置されており、図示しない
インバータによって回転速度が連続的に可変制御され
る。圧縮機２２には、圧縮した冷媒を吐出する吐出ポー
ト２２ａ、サイクル低圧側の冷媒を吸入する吸入ポート
２２ｂ、および気液分離器２５で分離された中間圧のガ
ス冷媒がインジェクションされるガスインジェクション
ポート２２ｃが備えられている。このガスインジェクシ
ョンポート２２ｃは、ガスインジェクション通路２２ｄ
を介して気液分離器２５のガス冷媒取出パイプ２５６に
連通している。

【００２４】上記吸入ポート２２ｂに接続されている冷
媒吸入通路２２ｅには、温度作動式膨張弁２７の感温筒
２７ａが設置され、この膨張弁２７の開度（絞り量）は
吸入通路２２ｅ内の冷媒の過熱度が所定値となるように
調整される。また、上記室外熱交換器２４は、車室外に
設置されており、電動室外ファン２４ａにより送風され
る外気と熱交換するようになっている。また、上記電気
式膨張弁（高圧側減圧装置）２６は、図示しない制御装
置によって通電制御されて、その弁の開度（絞り量）が
調節されるものである。

【００２５】次に、本発明の要部である気液分離器２５
の具体的構成を図２により説明すると、気液分離器２５
は縦長の略円筒状の形状からなる金属製の容器本体２５
０とこの容器本体２５０の上端部を閉じる蓋部２５１と
から構成されている。容器本体２５０の内部の下方側に
はサイクル余剰冷媒による液冷媒域２５２が形成され、
上方側にはガス冷媒域２５３が形成される。

【００２６】そして、蓋部２５１には次の３つのパイプ
（通常断面円形の丸パイプ）２５４〜２５６が設けられ
ている。すなわち、入口パイプ２５４は、電気式膨張弁
２６で中間圧力に減圧された気液２相冷媒を気液分離器
２５内に導入するものであり、その先端部はガス冷媒域
２５３の上部側に開口している。また、液取出（出口）
パイプ２５５は気液分離器２７内の液冷媒を取り出すた
めのもので、その先端部（下端部）の開口端２５５ａは
通常時、液冷媒域２５２中に浸漬する位置（気液分離器
２５内の底面側の部位）に開口している。

【００２７】さらに、ガス取出（出口）パイプ２５６は
気液分離器２５内のガス冷媒を取り出して上記ガスイン
ジェクション通路２２ｄに導入するものである。ガス取
出パイプ２５６はＵ字形状に形成されており、このＵ字
形状の一端部に開口端２５６ａが構成されている。この
開口端２５６ａはガス冷媒域２５３に開口して、ガス冷
媒をガス取出パイプ２５６内に取り入れる。

【００２８】また、ガス取出パイプ２５６のＵ字形状の
途中部分は、液取出パイプ２５５の下端部の開口端２５
５ａよりも更に下方へ垂下して液冷媒域２５２中に浸漬
している。そして、ガス取出パイプ２５６のうち、液冷
媒中に浸漬する部位の最下部に液冷媒を吸入するオイル
戻し用吸入口２５６ｂを開口している。従って、この吸
入口２５６ｂの開口位置は液取出パイプ２５５の下端部
の開口端２５５ａよりも更に下方に位置することにな
る。

【００２９】ここで、オイル戻し用吸入口２５６ｂの具
体的設計例としては、開口端２５６ａの開口面積が２８
ｍｍ²である場合に、吸入口２５６ｂの開口面積は例え
ば３ｍｍ²である。また、気液分離器２５の底面と吸入
口２５６ｂとの間の高さｈは７ｍｍで、気液分離器２５
の底面と液取出パイプ２５５の下端部の開口端２５５ａ
との間の高さＨは１４ｍｍである。

【００３０】次に、上記構成において作動を説明する。
まず暖房時について述べると、圧縮機２２から吐出され
た高温高圧のガス冷媒は、矢印Ｈに示すように、四方弁
２３を通り暖房用室内熱交換器１２に流入する。ここ
で、送風機７により送風される空調空気と熱交換を行
い、ガス冷媒が凝縮、液化するとともに空調空気を加熱
して、車室内の暖房を行う。

【００３１】暖房用室内熱交換器１２から流出した高圧
の液冷媒は、逆止弁２９ｃを通り高圧側膨張弁２６で中
間圧力まで減圧され、気液２相状態となり、入口パイプ
２５４から気液分離器２５内に流入する。気液分離器２
５内で気液２相冷媒はガスと液に分離され、液冷媒は気
液分離器２５内の下方側に溜まって液冷媒域２５２を形
成する。そして、液冷媒は液取出パイプ２５５から吸入
されて低圧側膨張弁２７に供給され、ここで低圧圧力ま
で減圧される。

【００３２】しかる後、低圧の気液２相冷媒は、逆止弁
２９ａを通って室外熱交換器２４に流入し、ここで、外
気と熱交換を行って、液冷媒は蒸発、ガス化し、電磁弁
２８ａ、吸入通路２２ｅを通って吸入ポート２２ｂより
圧縮機２２に吸入される。一方、気液分離器２５内の上
方側に形成されるガス冷媒域２５３のガス冷媒はガス取
出パイプ２５６の開口端２５６ａからパイプ２５６内に
吸入されて、ガスインジェクション通路２２ｄに供給さ
れる。また、同時に、ガス取出パイプ２５６の最下部の
吸入口２５６ｂより少量の液冷媒が吸入されてガスイン
ジェクション通路２２ｄに供給される。

【００３３】ガス冷媒はガスインジェクション通路２２
ｄを通ってガスインジェクションポート２２ｃより圧縮
機２２の圧縮過程途中に導入される。この圧縮機２２の
圧縮過程途中への中間圧ガス冷媒の導入により、室外熱
交換器２４でのエンタルピー幅がΔｉだけ増大すること
（室外熱交換器２４での吸熱量増大）、およびガスイン
ジェクションによる冷媒循環量の増大により暖房能力を
増大できる。

【００３４】ところで、冬期の極寒冷時（外気温度＝−
２０°Ｃ以下）には、室外熱交換器２４での冷媒蒸発温
度が−３０°Ｃ以下となり、室外熱交換器２４でのオイ
ル粘度が大幅に増加するので、室外熱交換器２４の出口
側配管ではオイルが管内壁面に付着してしまい、圧縮機
２２の吸入ポート２２ｂに還流するオイル量が不足する
現象が発生する。

【００３５】さらに、電動圧縮機２２がインバータによ
り回転数制御され、圧縮機２２が低回転域で運転される
場合は、サイクル内を循環する冷媒量が減少するため、
サイクル内の機器のうち、大きな容積を持つ熱交換器１
２、２４等の内部に液冷媒とともに潤滑オイルが滞留し
てしまい（寝込み現象）、その結果、圧縮機２２に戻る
オイル量が不足するという事態を起こす。

【００３６】しかし、本実施形態によると、気液分離器
２５内に設けたガスインジェクション用のガス取出パイ
プ２５６の吸入口２５６ｂより液冷媒を吸入することが
でき、この液冷媒をガス冷媒とともに圧縮機２２のガス
インジェクションポート２２ｃに供給できる。従って、
この液冷媒に溶けているオイルでもって圧縮機２２の潤
滑性を改善できるため、冬期の極寒冷時とか圧縮機２２
の低回転域運転であっても、圧縮機２２の潤滑不良を回
避できる。

【００３７】しかも、注目すべきことは、ガスインジェ
クション用のガス取出パイプ２５６に設けるオイル戻し
用吸入口２５６ｂの開口位置を、液取出パイプ２５５の
下端部の開口端２５５ａよりも更に下方位置に設定して
いることである。このオイル戻し用吸入口２５６ｂの開
口位置設定に関する作用効果を次に述べると、気液分離
器２５内に蓄えられるサイクル内の余剰液冷媒の液面高
さは、サイクル運転条件の変動に応じて大きく変動す
る。すなわち、サイクル暖房熱負荷が高いときは、気液
分離器２５の上流に位置する暖房用室内熱交換器（放熱
器）１２が最大能力を発揮するように、圧縮機２２が高
回転で運転されるため、サイクル内循環冷媒量が増大す
る。これに伴って、暖房用室内熱交換器１２で凝縮した
冷媒は循環冷媒量の増大により気液分離器２５側へ押し
出されてくる。よって、気液分離器２５内の余剰液冷媒
の液面高さが極端に低下することはない。

【００３８】しかし、サイクル暖房熱負荷が低いとき
は、暖房用室内熱交換器１２の能力に余裕があるので、
圧縮機２２が低回転で運転され、暖房用室内熱交換器１
２で凝縮した冷媒が暖房用室内熱交換器１２内に溜まり
やすくなる。しかも、圧縮機２２の低回転運転による循
環冷媒量の減少によって、暖房用室内熱交換器１２内の
滞留液冷媒を押し出すことができず、液冷媒が暖房用室
内熱交換器１２内に寝込んでしまう。その結果、気液分
離器２５内の余剰液冷媒の液面高さが極端に低下する場
合が生じる。

【００３９】そして、液取出パイプ２５５の下端部の開
口端２５５ａよりも、もし余剰液冷媒の液面高さが低下
すると、液取出パイプ２５５が気液分離器２５内のガス
冷媒を吸入して低圧側の温度式膨張弁２７へ送り込む状
態となる。これはガス不足状態と同じであり、このよう
な状態になると、圧縮機吸入冷媒の過熱度が増加して、
温度式膨張弁２７の弁開度が増大し、サイクル全体とし
てガス不足状態を解消しようとして冷媒循環量を増大さ
せるようにバランスする。その結果、暖房用室内熱交換
器１２内に寝込んだ液冷媒を気液分離器２５側へ押し出
すことができるので、気液分離器２５内の液冷媒高さが
必ず、液取出パイプ２５５の下端部の開口端２５５ａ位
置（図２の破線Ａ）より高いレベルに維持されることに
なる。

【００４０】このようなサイクル挙動に着目して、液取
出パイプ２５５の下端部の開口端２５５ａより更に低い
位置にガスインジェクション通路２２ｄへのオイル戻し
用吸入口２５６ｂの開口位置を設定している。従って、
サイクル熱負荷変動に伴って、気液分離器２５内の余剰
液冷媒の液面高さが変動しても、オイル戻し用吸入口２
５６ｂは常に液冷媒中に位置させることができる。その
結果、この吸入口２５６ｂを通してガスインジェクショ
ン通路２２ｄに液冷媒を常に確実に吸入することがで
き、圧縮機２２の潤滑性を良好な状態に確実に維持でき
る。

【００４１】次に、冷房時の作動について説明すると、
圧縮機２２から吐出された高温高圧のガス冷媒は、矢印
Ｃに示すように、まず、四方弁２３、逆止弁２９ｂを通
り室外熱交換器２４で冷却され、凝縮する。室外熱交換
器２４から流出した高圧の液冷媒は、逆止弁２９ｄを通
り電気膨張弁２６で中間圧力まで減圧され、気液２相状
態となり、気液分離器２５内に流入する。気液分離器２
５内で２相冷媒はガスと液に分離され、液冷媒は液取出
パイプ２５５から温度式膨張弁２７に供給され、ここで
低圧圧力まで減圧され、電磁弁２８ｂを通り冷房用室内
熱交換器１１に流入する。

【００４２】ここで、送風機７により送風される空調空
気から吸熱して冷媒が蒸発し、空調空気を冷却し、車室
内の冷房を行う。蒸発したガス冷媒は、吸入通路２２ｅ
を通って吸入ポート２２ｂより圧縮機２２に吸入され
る。一方、気液分離器２５内のガス冷媒は、ガス取出パ
イプ２５６の開口端２５６ａからパイプ２５６内に吸入
されて、ガスインジェクション通路２２ｄに供給され
る。この場合も、少量の液冷媒が吸入口２５６ｂより吸
入されてガスインジェクション通路２２ｄに供給され
る。ガス冷媒はガスインジェクション通路２２ｄを通っ
てガスインジェクションポート２２ｃより圧縮機２２の
圧縮過程途中に導入される。

【００４３】なお、冷房時においても、気液分離器２５
内のガス取出パイプ２５６におけるガス冷媒と液冷媒の
吸入作用は暖房時と同様に行われる。次に、除湿時の作
動について説明すると、圧縮機２２から吐出された高温
高圧のガス冷媒は、矢印Ｄに示すように、まず、四方弁
２３を通って、暖房用室内熱交換器１２に流入し、ここ
で送風機７により送風される空気と熱交換してガス冷媒
が凝縮する。そして、この熱交換器１２から流出した冷
媒は、逆止弁２９ｃを通って、電気式膨張弁２６で減圧
され、中間圧の気液２相状態となる。

【００４４】この中間圧の気液２相冷媒は気液分離器２
５内に流入し、ここで分離されたガス冷媒は気液分離器
２５のガス取出パイプ２５６の開口端２５６ａからパイ
プ２５６内に吸入されて、ガスインジェクション通路２
２ｄに供給される。この場合も、少量の液冷媒が吸入口
２５６ｂより吸入されてガスインジェクション通路２２
ｄに供給される。ガス冷媒はガスインジェクション通路
２２ｄを通ってガスインジェクションポート２２ｃより
圧縮機２２の圧縮過程途中に導入される。

【００４５】一方、気液分離器２５内の液冷媒は、液取
出パイプ２５５より流出して温度作動式膨張弁２７で減
圧された後、開弁している電磁弁２８ｂを通って、冷房
用室内熱交換器１１に流入する。そして、この熱交換器
１１内の冷媒は、送風機７の送風空気から吸熱して蒸発
する。このとき、電磁弁２８ａが閉弁しているので、熱
交換器１１を出た冷媒は、室外熱交換器２４側へは流れ
ず、圧縮機２２に吸入される。

【００４６】上述したように、除湿運転モードでは、室
内空調ユニット１内に設置された冷房用室内熱交換器１
１および暖房用室内熱交換器１２の両方に冷媒が流れる
ので、送風機７からの送風空気は、まず冷房用室内熱交
換器１１で冷却、除湿され、その後に暖房用室内熱交換
器１２にて再加熱される。（第２実施形態）なお、上述の第１実施形態では、ガス
取出パイプ２５６を気液分離器２５内おいてＵ字形状に
形成し、このＵ字形状のうち、液冷媒中に浸漬する部位
の最下部に液冷媒を吸入する吸入口２５６ｂを開口して
いるが、図３に示す第２実施形態では、ガス取出パイプ
２５６を概略直線状の形状に形成し、そして、ガス取出
パイプ２５６を気液分離器２５の底部から内部へ挿入し
ている。ガス取出パイプ２５６の上端部の開口部２５６
ａはガス冷媒域２５３に開口している。

【００４７】また、液取出パイプ２５５も気液分離器２
５の底部から内部へ挿入して、液取出パイプ２５５の上
端部の開口部２５５ａを液冷媒域２５２に開口してい
る。さらに、ガス取出パイプ２５６のオイル戻し用の吸
入口２５６ｂを液冷媒域２５２において液取出パイプ２
５５の上端部の開口部２５５ａよりも下方の位置に開口
させている。

【００４８】このような第２実施形態においても、第１
実施形態と同様に、圧縮機２２への潤滑オイル戻り量を
気液分離器２５の余剰液冷媒の液面高さの変動に係わら
ず、常に安定的に確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す全体構成図であ
る。

【図２】第１実施形態による気液分離器の縦断面図であ
る。

【図３】第２実施形態による気液分離器の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

２…空調ダクト（空調空気通路）、１１、１２…室内熱
交換器、２２…圧縮機、２２ａ…吐出ポート、２２ｂ…
吸入ポート、２２ｃ…ガスインジェクションポート、２
２ｄ…ガスインジェクション通路、２４…室外熱交換
器、２５…気液分離器、２６…電気式膨張弁（高圧側減
圧装置）、２７…温度作動式膨張弁（低圧側減圧装
置）、２５２…液冷媒域、２５３…ガス冷媒域、２５５
…液取出パイプ、２５６…ガス取出パイプ、２５５ａ、
２５６ａ…開口端、２５６ｂ…オイル戻し用吸入口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石川浩愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室内に吹き出される空調空気と冷媒との
間で熱交換を行う室内熱交換器（１１、１２）と、外気と冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器（２４）
と、低圧冷媒を吸入する吸入ポート（２２ｂ）、中間圧力の
ガス冷媒を導入するガスインジェクションポート（２２
ｃ）、および圧縮された冷媒を吐出する吐出ポート（２
２ａ）を有する圧縮機（２２）と、前記室内熱交換器（１１、１２）、前記室外熱交換器
（２４）および前記圧縮機（２２）を包含する冷凍サイ
クルの高圧冷媒を中間圧力まで減圧する高圧側減圧装置
（２６）と、この高圧側減圧装置（２６）で減圧された中間圧力の冷
媒の気液を分離する気液分離器（２５）と、この気液分離器（２５）で分離された液冷媒を、低圧圧
力まで減圧する低圧側減圧装置（２７）と、前記気液分離器（２５）で分離されたガス冷媒を、前記
圧縮機（２２）のガスインジェクションポート（２２
ｃ）に導くガスインジェクション通路（２２ｄ）とを備
え、前記気液分離器（２５）内の液冷媒を前記低圧側減圧装
置（２７）に供給する液取出パイプ（２５５）、および
前記気液分離器（２５）内のガス冷媒を前記ガスインジ
ェクション通路（２２ｄ）に供給するガス取出パイプ
（２５６）を、前記気液分離器（２５）に設置し、前記液取出パイプ（２５５）の開口端（２５５ａ）を前
記気液分離器（２５）内の液冷媒域（２５２）に開口
し、前記ガス取出パイプ（２５６）の開口端（２５６ａ）を
前記気液分離器（２５）内のガス冷媒域（２５３）に開
口するとともに、前記ガス取出パイプ（２５６）の途中
を前記気液分離器（２５）内の液冷媒域（２５２）に浸
漬し、前記ガス取出パイプ（２５６）のうち、前記液冷媒域
（２５２）に浸漬する部位に液冷媒を吸入するオイル戻
し用吸入口（２５６ｂ）を開口し、さらに、この吸入口（２５６ｂ）の開口位置を前記液取
出パイプ（２５５）の開口端（２５５ａ）の開口位置よ
り下方に設定したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】前記ガス取出パイプ（２５６）をＵ字形
状に形成し、このＵ字形状の一端部に前記開口端（２５
６ａ）を設けるとともに、このＵ字形状の底部に前記オ
イル戻し用吸入口（２５６ｂ）を開口したことを特徴と
する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】前記ガス取出パイプ（２５６）を略直線
形状に形成し、この略直線形状の上端部に前記開口端
（２５６ａ）を設けるとともに、この略直線形状の下部
に前記オイル戻し用吸入口（２５６ｂ）を開口したこと
を特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】前記高圧側減圧装置（２６）は、前記中
間圧力を制御する電気式膨張弁であり、前記低圧側減圧装置（２７）は、前記圧縮機（２２）の
吸入ポート（２２ｂ）に吸入される冷媒の過熱度を調整
する温度式膨張弁であることを特徴とする請求項１ない
し３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１つに記載
の冷凍サイクル装置を備え、この冷凍サイクル装置をヒ
ートポンプ式サイクルとして構成したことを特徴とする
車両用空調装置。