(57)【要約】蒸気圧縮サイクルにおいて動作し、かつ吸込みライン熱交換器を使用する冷凍システムの効率は、吸込みライン熱交換器（２４、２６、２８）の低圧側に冷媒を１未満の質で導入する工程と、吸込みライン熱交換器（２８）の低圧側を通過した冷媒を１に等しい質で圧縮機入口へと導入する工程とによって高められる。
2007521456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気圧縮冷却サイクルを含み、かつ入口がガス冷却器の出口に接続し出口が圧縮機の入口に接続する蒸発器を有するシステムの効率を高める方法にして、圧縮機はガス冷却器の入口に接続する出口を有し、吸込みライン熱交換器が互いに熱交換関係にある二つの流体流路を有し、その一方の流路は蒸発器入口と圧縮機出口との間に配置され、他方の流路は蒸発器出口と圧縮機入口との間に配置され、アキュムレータが蒸発器出口の下流でかつ前記他方の流路の上流にあり、蒸気、液体又は蒸気と液体の混合物として存在し得る該システムの冷媒のある地点における質が、該地点における冷媒蒸気と液体冷媒の結合質量に対する冷媒蒸気の質量の重量比として定義される該方法であって、
（ａ）吸込みライン熱交換器の前記他方の流路内に冷媒を１未満の質で導入する工程と、
（ｂ）前記他方の流路を通過した冷媒を１に実質上等しい質で圧縮機入口に導入する工程とを含む方法。
【請求項２】
前記アキュムレータは、液体冷媒区域及び冷媒蒸気区域を含むハウジングと、液体冷媒区域に接続する液体出口と、冷媒蒸気区域に接続する蒸気出口と、液体出口と蒸気出口が前記他方の流路に対して互いに接続される接続部とによって特徴付けられる請求項１の方法。
【請求項３】
前記システムは、蒸気出口と接続部との間に配置された流れ制限部によって更に特徴付けられる請求項２の方法。
【請求項４】
前記流れ制限部は弁である請求項３の方法。
【請求項５】
前記アキュムレータは、液体冷媒区域及び冷媒蒸気区域を有するハウジングと、前記他方の流路に接続するハウジング内の出口導管とを含み、該出口導管は、液体冷媒区域における第１開口と、冷媒蒸気区域における第２開口とを含む請求項１の方法。
【請求項６】
蒸気圧縮冷却サイクルを含み、かつ入口がガス冷却器の出口に接続し出口が圧縮機の入口に接続する蒸発器を有するシステムの効率を高める方法にして、圧縮機はガス冷却器の入口に接続する出口を有し、吸込みライン熱交換器が互いに熱交換関係にある二つの流体流路を有し、その一方の流路は蒸発器入口と圧縮機出口との間に配置され、他方の流路は蒸発器出口と圧縮機入口との間に配置され、蒸気、液体又は蒸気と液体の混合物として存在し得る該システムの冷媒のある地点における質が、該地点における冷媒蒸気と液体冷媒の結合質量に対する冷媒蒸気の質量の重量比として定義され、前記他方の流路と蒸発器出口との間にアキュムレータが配置される該方法であって、
（ａ）蒸発器出口からアキュムレータ内へと冷媒を導入する工程と、
（ｂ）１未満の質を有する冷媒をアキュムレータから前記他方の流路内へと吐出する工程と、
（ｃ）１に実質上等しい質を有する冷媒を前記他方の流路から圧縮機入口へと導入する工程とを含む方法。
【請求項７】
前記アキュムレータは、液体冷媒及び冷媒蒸気の両方を含み、前記工程（ｂ）は、アキュムレータを出て圧縮器入口へと向かう冷媒蒸気によってアキュムレータから液体冷媒を同伴しもしくは引き出す工程（ｂ１）によって行われる請求項６の方法。
【請求項８】
前記工程（ｂ１）はアキュムレータ内で行われる請求項６の方法。
【請求項９】
前記工程（ｂ１）はアキュムレータの下流で行われる請求項７の方法。
【請求項１０】
入口及び出口を有する圧縮機と、圧縮機から受け入れた圧縮冷媒を冷却するために圧縮機出口に接続するガス冷却器と、ガス冷却器から冷却された圧縮冷媒を受け入れるためにガス冷却器に接続する蒸発器と、蒸発器から膨張冷媒を受け入れるために蒸発器に接続すると共に圧縮機入口に接続するアキュムレータと、ガス冷却器と蒸発器との間に配置される第１冷媒流路、及び、第１冷媒流路と熱交換関係にあり、かつアキュムレータと圧縮機入口とを相互に接続する第２冷媒流路を有する吸込みライン熱交換器とを含む冷凍システムであって、
アキュムレータは、蒸発器に接続する入口と、該アキュムレータ入口を含む、蒸気、液体又は蒸気／液体相の冷媒を受け入れるためのハウジングと、冷媒蒸気がハウジングを出ることを可能にするために設置された第１ハウジング出口と、液体冷媒がハウジングを出ることを可能にするために設置された第２出口とを含み、これら第１及び第２出口は第２冷媒流路に接続することを特徴とする冷凍システム。
【請求項１１】
前記第１及び第２出口は、単一の管における別々の開口を含む請求項１０の冷凍システム。
【請求項１２】
前記管は、ハウジング内に配置された、短脚部及び長脚部を有するＪ字形もしくはＵ字形管であり、前記第１出口は、短脚部の上端部もしくは上端部付近にあり、第２出口は、長脚部における一又は複数の開口であり、かつ第１出口の上下方向下方に配置される請求項１１の冷凍システム。
【請求項１３】
短脚部及び長脚部の両下端部を相互に接続する湾曲部と、湾曲部における第２出口より上下方向下方の潤滑剤出口とを更に含む請求項１２の冷凍システム。
【請求項１４】
冷凍システムであって、
入口及び出口を有する圧縮機と、
圧縮機から受け入れた圧縮冷媒を冷却するために圧縮機出口に接続するガス冷却器と、
ガス冷却器から冷却された圧縮冷媒を受け入れるためにガス冷却器に接続する蒸発器と、
蒸発器から冷媒を受け入れるために蒸発器に接続するアキュムレータと、
ガス冷却器と蒸発器とを相互に接続する第１冷媒流路、及び、第１冷媒流路と熱交換関係にあり、かつアキュムレータと圧縮機とを相互に接続し、かつアキュムレータから冷媒を１未満の質で受け入れ、かつ圧縮機入口へと冷媒を１に実質上等しい質で送る第２冷媒流路を有する、該システムにおける吸込みライン熱交換器とを含み、
冷媒のある地点における質が、該地点における冷媒蒸気と液体冷媒の結合質量に対する冷媒蒸気の質量の重量比として定義される冷凍システム。
【請求項１５】
前記アキュムレータは、液体冷媒の所期レベルと該液体冷媒の所期レベルの上方の冷媒蒸気空間とを有するハウジングであり、アキュムレータからの第１出口が液体冷媒の所期レベルの上方に配置され、アキュムレータからの第２出口が液体冷媒の所期レベルの下方に配置され、第１及び第２出口は、互いに流体連通すると共に圧縮機入口と流体連通する請求項１４の冷凍システム。
【請求項１６】
前記第２出口は、第１出口とは別にハウジングの壁に配置される請求項１５の冷凍システム。
【請求項１７】
前記アキュムレータは、ハウジング内に管を含み、第１及び第２出口の両方は、該管におけるそれぞれの入口ポートを備える請求項１５の冷凍システム。
【請求項１８】
前記第１出口を規定する入口ポートは、第２出口を規定する入口ポートの上流にある請求項１７の冷凍システム。
【請求項１９】
前記管は、液体冷媒の所期レベルの上方位置に前記第１出口を有する第１脚部と、湾曲部で第１脚部に接続し、かつ液体冷媒の所期レベルの下方に前記第２出口を有する第２脚部とを有するＪ字形もしくはＵ字形管である請求項１８の冷凍システム。
【請求項２０】
前記アキュムレータは、液体冷媒の所期レベルの下方にシステム潤滑剤の所期レベルを含み、湾曲部は、該システム潤滑剤の所期レベルの下方に配置され、かつシステム潤滑剤入口ポートを含む請求項１９の冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍システムに関し、更に詳しくは、冷媒を冷却するため、蒸気圧縮サイクルにおいて動作する構成要素を含み、かつ吸込みライン熱交換器が設けられる冷凍システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気冷却用の暖房、冷却及び空調システム、冷蔵庫、冷凍機、及び今日使用されているほぼ同様の機器に使用される熱ポンプシステム等の冷凍システムは、いわゆる蒸気圧縮法で動作する。これらのシステムにおいて、冷媒は、圧縮機で圧縮され、次いで、（凝縮器を含む）ガス冷却器に送られ、圧縮冷媒を高圧中で冷却及び／又は凝縮する。該高圧冷媒は、次に、毛管もしくは膨張弁等の膨張装置に送られ、次いで、低圧にある蒸発器に送られる。蒸発器において、冷媒は、該冷媒の蒸発潜熱及び／又は顕熱を吸収する。
【０００３】
冷媒は、次に、蒸発器を出て、圧縮されるために低圧にある圧縮機の入口に戻され、該サイクルが連続的に繰り替えされ得る。
【０００４】
ほとんどのそのようなシステムは、蒸発器と圧縮機との間の経路のどこかにアキュムレータを含む。アキュムレータは、システムに十分な動作冷媒が常に装填されていることを保証するため、主に余分な冷媒を収容する働きをする。多くのそのようなシステム、特にＣＯ2等の超臨界（transcritical）冷媒で稼働するシステムはまた、いわゆる吸込みライン熱交換器を含む。そのような吸込みライン熱交換器（内部熱交換器とも呼ばれる場合がある）はまた、多かれ少なかれ慣用の冷媒を用いる非常に大型のシステム、及び、Ｒ１３４ａとして一般的に知られている冷媒で動作するより小型のシステムにおいて見られるかもしれない。
【０００５】
吸込みライン熱交換器は、互いに熱交換関係にある二つの流体流路を含む。該流路の一方は、一般に、膨張装置の上流でかつガス冷却器の下流で、システムのガス冷却器を蒸発器に相互接続する。他方の流路は、蒸発器と圧縮機の入口との間の冷媒流の経路に配置される。
【０００６】
多かれ少なかれ慣用の冷媒を用いるシステムにおいて、吸込みライン熱交換器の有無は、吸込みライン熱交換器の存在が生み出す効果の向上が、吸込みライン熱交換器自体のコストを十分に相殺するか否か、及び、該システムが、その動作環境に導入された際、追加の熱交換器の容積及び重量の両面から嵩（大きさ）を許容できるか否かに依存する。後者の状況の典型的なシステムは、自動車の空調装置等、車両用途に使用され得るシステムである。
【０００７】
他方、ＣＯ2等の超臨界冷媒で動作する場合、吸込みライン熱交換器は、そのような冷媒で該システムが得るかなりの効率改善のため、それらのコスト、重量又は嵩にもかかわらず、実際上大方必要であると考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
エネルギー及びエネルギーコストに対する今日の関心からして、エネルギー費を最小にするため、上記のような冷凍システムができるだけ効率的であることが非常に望まれている。本発明は、今日の技術で得ることができるレベルよりも一層高いレベルの効率を獲得することにより、吸込みライン熱交換器を含む蒸気圧縮冷凍システムの効率を改善することに向けられる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の主目的は、効率を高めた吸込みライン熱交換器を使用する、新規でかつ改良した蒸気圧縮型の冷凍システムを提供することである。本発明の主目的はまた、吸込みライン熱交換器を使用する形式の蒸気圧縮冷凍システムを稼働する新規でかつ改良した方法を提供することである。
【００１０】
本発明の一つの目的によれば、入口及び出口を有する圧縮機と、圧縮機から受け入れる圧縮された冷媒を冷却するために圧縮機出口に接続するガス冷却器と、冷却された圧縮冷媒をガス冷却器から受け入れるためにガス冷却器に接続する蒸発器とを含む冷凍システムが提供される。本システムは、吸込みライン熱交換器を含み、吸込みライン熱交換器は、ガス冷却器と蒸発器を相互接続する第１冷媒流路と、第１冷媒流路と熱交換関係にあり、かつ蒸発器と圧縮機の入口とを相互接続する第２冷媒流路とを有する。蒸発器を含む本システムは、蒸発器から吸込みライン熱交換器の第２冷媒流路へと冷媒を１未満の質で送り出すと共に、吸込みライン熱交換器の第２冷媒流路から圧縮機の入口へと冷媒を１に実質上等しい質すなわち過熱状態で送り出すように構成される。
【００１１】
本発明の一実施形態において、本システムにおける第２流路の下流で圧縮機入口の上流にアキュムレータが配置される。
【００１２】
本発明の別の実施形態において、本システムには、上述したように圧縮機、ガス冷却器及び蒸発器が設けられる。アキュムレータは、蒸発器に接続し、蒸発器から冷媒を受け入れる。吸込みライン熱交換器は、本システム中に設置され、ガス冷却器と蒸発器を相互接続する第１冷媒流路と、第１冷媒流路と熱交換関係にあり、かつアキュムレータと圧縮機入口を相互接続し、かつアキュムレータから冷媒を１未満の質で受け入れ、かつ冷媒を１に実質上等しい質すなわち過熱状態で圧縮機入口へと送る第２冷媒流路とを有する。
【００１３】
本発明の上記実施形態によれば、アキュムレータは、液体冷媒の所期（意図された）レベルと該液体冷媒の所期レベル上方の冷媒蒸気空間とを有するハウジングである。アキュムレータからの第１出口が、液体冷媒の所期レベル上方に配置され、アキュムレータからの第２出口が、液体冷媒の所期レベル下方に配置される。第１及び第２出口は、互いに流体連通し、かつ圧縮機入口とも流体連通する。
【００１４】
好ましい実施形態において、上述したようなアキュムレータは、アキュムレータ内の液体冷媒が冷媒蒸気内へと同伴（随伴）されるかもしくは引き出されるように構成される。
【００１５】
本発明の一実施形態は、アキュムレータの第２出口が第１出口とは別にハウジングの壁に配置されることを企図する。
【００１６】
好ましくは、アキュムレータは、ハウジング内の管を含み、第１及び第２出口は、該管におけるそれぞれの入口ポートを備える。
【００１７】
一実施形態において、第１出口を規定する入口ポートは、液体冷媒の同伴及び／又は引き出しを与えるため、第２出口を規定する入口ポートの上流にある。
【００１８】
非常に好ましい実施形態は、管が「Ｕ字」もしくは「Ｊ字」形状管であることを企図する。該管は、液体冷媒の所期レベル上方の位置に第１入口を有する第１脚部と、湾曲部によって第１脚部に連結され、かつ液体冷媒の所期レベル下方に第２出口を有する第２脚部とを有する。
【００１９】
そのような実施形態において、アキュムレータはまた、液体冷媒の所期レベル下方にシステム潤滑剤の所期レベルをも含み得る。湾曲部は、システム潤滑剤の所期レベル下方に配置され、また、システム潤滑剤入口ポートを含む。この実施形態によれば、システムからの潤滑油もまた、アキュムレータからの冷媒蒸気の流れによってアキュムレータから引き出される。
【００２０】
本発明の別の側面によれば、蒸気圧縮冷却サイクルを含み、かつ入口がガス冷却器の出口に接続する蒸発器を有し、かつガス冷却器の出口が圧縮機の入口に接続するシステムの効率を高める方法が提供される。圧縮機は、ガス冷却器の入口に接続する出口を有し、また、互いに熱交換関係にある二つの流体流路を有する吸込みライン熱交換器が設けられる。該流路の一方は、蒸発器入口と圧縮機出口との間に配置され、他方の流路は、蒸発器出口と圧縮機入口との間に配置される。冷媒は本システムに導入され、蒸気、液体、又は蒸気と液体の混合物として存在し得るタイプのものである。ある地点における冷媒の質は、該地点における冷媒蒸気と液体冷媒とを組み合わせた質量に対する冷媒蒸気の質量の重量比として定義される。本方法は、吸込みライン熱交換器の上記他の流路へ冷媒を１未満の質で導入する工程（ａ）と、第２流路を通過した冷媒を実質上１に等しい質ですなわち過熱状態で圧縮機入口へと導入する工程（ｂ）とを含む。
【００２１】
本発明によれば、蒸気圧縮冷却サイクルを有し、一般に上述したタイプの冷凍システムを稼働する方法は、冷媒を蒸発器出口からアキュムレータ内へと導入する工程（ａ）と、１未満の質を有する冷媒をアキュムレータから吸込みライン熱交換器の他の流路内へと吐出する工程（ｂ）と、実質上１に等しい質を有する冷媒すなわち過熱蒸気である冷媒を上記他の流路から圧縮機入口内へと導入する工程（ｃ）とを含む。
【００２２】
本発明の一実施形態において、１未満の質を有する冷媒をアキュムレータから吸込みライン熱交換器の他の流路内へと吐出する工程は、アキュムレータを出て圧縮機入口へと向かう冷媒蒸気によってアキュムレータから液体冷媒を同伴するかもしくは引き出すことにより行われる。
【００２３】
一実施形態において、上記の後者の工程は、アキュムレータ内で行われ、別の実施形態において、該後者の工程は、アキュムレータの下流で行われる。
【００２４】
他の目的及び利点は、添付図面と共に以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明に従って作製された冷凍システム及び該システムを稼働する方法の好ましい実施形態が、主としていわゆる車両空調システムの環境においてここに記述される。しかしながら、本発明の原理は、熱ポンプで利用される冷却サイクルと、一般に冷蔵庫、冷凍庫、及び他の冷却装置、例えば電子部品用の冷却システムを含む冷凍システムに有効に使用され得ることが理解されるべきである。更に、本発明はまた、非車両用途にも同様に有用である。従って、特に特許請求の範囲に記載した場合を除き、どのような特定タイプの冷凍システムもしくは特定環境の使用に関する限定は全く企図されない。
【００２６】
例えば「冷媒の質」等の特定の用語に対する言及がなされる。質は、従来通り定義される。つまり、質は、該システムの一定の地点における、冷媒の総質量、すなわち、液体冷媒及び冷媒蒸気の結合質量に対する気相にある冷媒の質量の重量比である。従って、完全に気相にある冷媒は、１の質を有するのに対し、完全に液相にある冷媒は、ゼロの質を有する。液相及び気相の両方にある冷媒は、ゼロを超えた１未満の質を有し、正確な値は、総冷媒に対する冷媒蒸気の比によって求められる。
【００２７】
「１に実質上等しい」質は、１の又はことによると１よりわずかに小さい質を有する冷媒である。この質は、液体冷媒がたとえ少しでも存在しても、システム圧縮機に損傷をもたらすには不十分となるようなものであろう。許容できる１の質からの偏差は、該システムに使用する圧縮機及び冷媒の両方に依存する。
【００２８】
「１未満」の質は、システム圧縮機に通されたなら、該圧縮機を損傷し得るのに十分な液体冷媒を含む冷媒を意味する。
【００２９】
用語「ガス冷却器」は、凝縮器を含むことを企図する。
【００３０】
用語「引き出し」及び「同伴」は、同義的に用いられる。
【００３１】
上記を念頭において、本発明の実施形態が記述される。図１を参照すれば、該図は、冷媒用の圧縮機１０を含んで示される。圧縮機１０は、出口１２及び入口１４を含む。出口１２は、ガス冷却器の形態の空気／ガス又は液体熱交換器に接続される。圧縮機からの圧縮された冷媒は、ガス冷却器へとライン１８を流れる。ガス冷却器において冷媒は、一般に、送風機２０もしくは同様のものを用いてガス冷却器１６に通される空気により、冷却されるか及び／又は凝縮される。しかしながら、冷媒に対する冷却は、他の手段、例えば液体冷却剤等を用いても成し遂げられ得る。
【００３２】
ガス冷却器からの高圧にある圧縮された冷媒は、吸込みライン熱交換器２６内の第１流路２４へとライン２２を通過する。吸込みライン熱交換器はまた、第１流路２４と熱交換関係にある第２流路２８を含む。
【００３３】
第１流路２４からの冷媒は、適切な導管３０から膨張装置３２に通される。膨張装置３２は、膨張弁、毛管、又は冷凍システムで利用可能な他の形式の膨張装置の形態であり得る。膨張装置３２は、冷媒の圧力を低減し、該冷媒は、次いで、導管３４を通って蒸発器３８の入口３６へと送られる。図示のように、蒸発器３８は、空気／液体熱交換器であり、目下低圧にある該液体冷媒は、送風機４０によって蒸発器３８に通される空気流を用いて蒸発（気化）させられる。蒸発器３８内において、蒸発の潜熱並びに顕熱は、送風機４０が引き起こした空気流に排出される。もちろん、冷媒の潜熱及び顕熱は、所望により液体冷却剤に排出され得る。
【００３４】
蒸発した冷媒は、蒸発器３８の出口４０から出て、吸込みライン熱交換器２６の第２流路２８へと導管４２で誘導される。本発明によれば、蒸発器３８の出口４０から出て、第２流路２８に入る冷媒は１未満の質にある。０．９〜０．９５程度の質は、後述するように該システムの効率を高める。しかしながら、更に低い質に対して効率の向上が図られる。要点は、質が上記で定義した１未満であり、かつ、蒸発器３８内において空気から冷媒への望ましい熱排出が行われるのに十分に高い下限値を有することである。
【００３５】
吸込みライン熱交換器２６の第２流路２８から、冷媒は、今度は比較的高い質で、好ましくは必ずではないが上記で定義したように１に実質上等しい質で導管４４から慣用のアキュムレータ４６に送られる。アキュムレータ４６は、次いで、導管４８を通じて圧縮機１０の入口１４へと吐出する。アキュムレータ４６を出た冷媒は、圧縮機１０における熱負荷を減らすため、過熱温度とは対象的に、飽和温度に実質上あるかもしくはそれよりわずかに高い温度にあることが望ましい。しかしながら、ある場合、過熱蒸気は、該システムにおいて存在し得、また許容され得る。また、良く知られているように、圧縮行程中に圧縮機１０を損傷するのに十分な量の液体冷媒が存在しないように質が１に実質上等しいことも望ましい。
【００３６】
この種の慣用システムにおいて、アキュムレータ４６を、吸込みライン熱交換器２６の第２流路２８の上流で蒸発器出口４０の下流に配置することは一般的である。そのような慣用構成において、飽和冷媒蒸気は、吸込みライン熱交換器２６に入り、これは、次いで、ガス冷却器１６を出る高圧冷媒流との熱交換の結果として過熱される。過熱された冷媒蒸気は、飽和蒸気よりも低い濃度を有し、従って、圧縮機の効率を下げる。そのため、本発明のこの実施形態のように、圧縮機入口１４と吸込みライン熱交換器２６の第２流路２８との間にアキュムレータ４６を設置することにより、システム効率は高まる。
【００３７】
図１に例示した構成における本発明の使用を通じて更に高い効率が生じる。吸込みライン熱交換器２６が蒸発器出口４０とアキュムレータ４６との間に設置され、二相冷媒、すなわち１未満の質を有する冷媒がガス冷却器１６から受けた高圧冷媒と熱交換関係で存在するという事実により、圧縮冷媒は、第１流路２４に沿う大きい温度低下のため、第１流路２４を出る際、該冷媒の温度が大きく下がる。この低下は、蒸発器３８に入る冷媒の質を下げる効果を有し、これは、次いで、より高い効率のため、該蒸発器内における可能性のある流れ不均衡配分を減らす効果を有する。更に、これは、蒸発器容量を高める効果を有する。その理由は、蒸発器がより効率的に使用されるためである。過熱蒸気に会う領域がより少なくなり、また、送風機４０によって駆り立てられる、蒸発器３８を通る空気の空気側温度分布を改善するためである。
【００３８】
更にまた、第２流路２８が二相冷媒を受け入れ、かつ該流路の冷媒流が該流路の全長の少なくとも一部に沿って二相であるため、第２流路２８は、その全長の大部分にわたって等温的に動作する。これは、吸込みライン熱交換器がより効率的であることを意味する。その理由は、吸込みライン熱交換器が、実質的に、圧縮機１０に入る冷媒過熱の一因ではなく、また、蒸発器に入る冷媒の質を下げて改善された蒸発器容量を提供する有益な効果を有するためである。
【００３９】
今度は図２を参照して、より大きい制御及び調整の程度を与える本発明の非常に好ましい実施形態が記述される。ここで、同じ構成要素が使用される場合、同じ参照番号が与えられる。
【００４０】
図２に例示した実施形態において、アキュムレータ４６は、蒸発器出口４０と吸込みライン熱交換器２６の第２流路２８との間に設置される。吸込みライン熱交換器２６、特にその第２流路２８は、圧縮機の入口１４内へと吐出する。
【００４１】
この実施形態において、１未満の質にある冷媒は、アキュムレータ４６の出口側と第２流路２８の入口側とを相互に接続する導管５０におかれる。吸込みライン熱交換器の第２流路２８内において、いかなる液相冷媒も蒸発させられ、その結果、１に実質上等しい質にある冷媒、すなわち過熱蒸気としての冷媒が導管５２を通って圧縮機１０の入口１４へと流れる。図２の実施形態は、車両空調システムに特に有益である。そのようなシステムは、一般に、アイドル速度にある車両エンジンで最適化される。アイドル速度において、車両空調システムを通る冷媒の質量流量は最小であり、これが、十分な冷却を提供するために十分であることが望ましい。より高いエンジン速度において、冷媒の質量流量は、圧縮機速度が高まるにつれて増加し、所望の冷却を得ることは問題ではない。従って、最大効率が要求されるのはアイドル状態であり、換言すれば、二相すなわち１未満の質にある冷媒が、吸込みライン熱交換器２６の第２流路２８に最も必要となるのはアイドル状態においてである。
【００４２】
１未満の望ましい質にある冷媒が導管５０におかれることを保証するため、本発明は、アキュムレータ４６に対するある変更を提案する。
【００４３】
図３は一つのそのような変更を示す。
【００４４】
通常、アキュムレータ４６は、ハウジング６０を含む。実際の実施において仮想である、該ハウジング内の線６２及び６４は、ハウジング６０内における液体冷媒の所期レベルと潤滑剤の所期レベルをそれぞれ示す。ハウジング６０内にＵ字もしくはＪ字形管６６が設置され、該管は、開放端部７０を有する第１脚部６８を含む。開放端部７０は、液体冷媒の所期レベル６２の上方に設置される。管６６は、湾曲部７４で第１脚部６８に連結された第２脚部７２を含む。湾曲部７４が、ハウジング６０内における潤滑剤の所期レベル６４の下方に配置されることが留意される。ハウジングはまた、入口（図示せず）を含む。
【００４５】
脚部７２の上端部は、ハウジング７０外へと延びて、Ｔ字管７８と接続する導管７６に連結される。Ｔ字管７８はライン５０と接続して、吸込みライン熱交換器２６の第２流路２８（図２）へと延びる。
【００４６】
アキュムレータハウジング６０はまた、出口８０を含み、出口８０は、液体冷媒の所期レベル６２の下方でかつ潤滑剤の所期レベル６４の上方に設置される。出口８０もＴ字管７８に連結される。最終的に、弁等の流体流制限部８４が図３に例示するように導管７６に設置される。
【００４７】
稼働時において、冷媒は、アキュムレータ４６内に放出され、該冷媒が二相にある範囲内において、冷媒は、液体冷媒の所期レベル６２上方の蒸気空間８６を占める蒸気と、二つの線６２及び６４間の容積を占める液体冷媒とに分離する。圧縮機１０（図１及び２）を潤滑する目的で冷媒によって慣用的に運ばれた潤滑剤は、ハウジングの底部に沈降する。
【００４８】
湾曲部７４は、潤滑剤の所期レベル６４の下方に小開口８８を含む。
【００４９】
いずれにせよ、冷媒蒸気は、開放端部７０から管６６に入って下方へと進み、口８８を通り過ぎ、口８８において、冷媒蒸気は、潤滑剤が圧縮機１０へと運ばれて圧縮機１０を潤滑するため、流れている冷媒蒸気流に潤滑剤をハウジング７０から同伴しもしくは引き出す。同時に、液体冷媒は、出口８０からＴ字管７８へと駆り立てられ、Ｔ字管７８において、液体冷媒は、脚部７２の上端部を出る冷媒蒸気及び同伴潤滑剤と混合する。制限部８４は、吸込みライン熱交換器２６の第２流路２８へと誘導される冷媒の望ましい質を実現するため、液体冷媒流に対する冷媒蒸気流の比率の望ましい調節を与える。
【００５０】
図４は、アキュムレータの変形実施形態を示す。該実施形態において、同じ構成要素が使用される場合、それらには同じ参照番号が与えられ、簡潔さの利益のため必ずしもそれらの再記述はされない。この実施形態において、出口８０は省かれ、脚部７２の一又は複数の口が有利である。これら口には、参照番号９２が与えられ、図４から認識され得るように、口９２は、液体冷媒の所期レベル６２の下方で潤滑剤の所期レベル６４の上方に設置される。口９２は、潤滑剤用の口８８とそっくりの単なる小穴である。その結果、空間８６からの冷媒蒸気が、管６６の開放端部７０に入って、管６６を通過して導管５０へと進む際、潤滑剤は、口８８で同伴もしくは引き出され、液相冷媒は、口９２で蒸気流内へと引き出されもしくは同伴される。従って、流れは、図４に例示するアキュムレータから導管５０へと出て、１未満の質を有する。
【００５１】
望ましい特定の質は、適切なサイジングの口９２並びに口９２の数の選択によって制御される。
【００５２】
図４の実施形態は、流れ制限部８４が出口８０及びＴ字管７８と共に除かれ得、慣用のアキュムレータに対する比較的小さい付加で同じ効果を達成する点で図３に示す実施形態と比べて利点を有する。口９２は、簡易な穴であり得、又は、ベンチュリ状動作を与えるために冷媒流れ方向に角度付けされ得る。
【００５３】
最も興味深いことに、冷凍システムにおける今日のアキュムレータは、圧縮機を損傷から守るため、少しでも液体冷媒がアキュムレータを出ることを防ぐように従来通り設計される。図２、３及び４に例示した実施形態において、望ましい動作が正反対である。すなわち、アキュムレータは、吸込みライン熱交換器２６への飽和冷媒蒸気の出て行く流れに引き出されるかもしくは同伴される結果として液体冷媒がアキュムレータを出て、吸込みライン熱交換器の第２流路２８に向けられるように意図的に設計される。図３及び４に示す実施形態は、この機能を実現する簡易で廉価な手段を提供し、図４の実施形態は、図３の実施形態よりもなお一層簡単なものを提供する。
【００５４】
本発明の結果として、どの実施形態においても、蒸発器３８へと流れている吸込みライン熱交換器２６の高圧側における圧縮冷媒の質を下げることにより、吸込みライン熱交換器２６の動作効率を高めるため、二相冷媒すなわち１未満の質を有する冷媒が、第２流路２８すなわち吸込みライン熱交換器２６の低圧側に向けられる。更に、第２流路２８内のその全長の大部分にわたって等温動作が存在するため、圧縮機入口１４に適用される冷媒は、従来システムに比べてかなり低温である。これは、圧縮機１０における熱負荷を低減する面で利点を与え、また、そのようなシステムに含まれる潤滑剤の熱劣化が最小にされるか実質的に完全に除去される点で非常に望ましい。従って、システム全体の稼働効率が高まるのみならず、システムの寿命も増長する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明によって作製された蒸気圧縮システムの一形態の概略図である。
【図２】冷凍システムの改善した実施形態の概略図である。
【図３】本発明に使用され得るアキューム及び引き出しシステムの一タイプのやや概略的な断面図である。
【図４】アキューム及び引き出しシステムの別の形態のやや概略的な断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  圧縮機
１６  ガス冷却器
２４  第１流路
２６  吸込みライン熱交換器
２８  第２流路
３２  膨張装置
３８  蒸発器
４６  アキュムレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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