(57)【要約】【課題】特別な要素を設けることなくコンプレッサの発熱防止、吐出冷媒の温度低下によるサイクル効率の向上を可能にし、更に省スペース化、コストの低減を図る。【解決手段】二酸化炭素を冷媒とし、冷媒を圧送するコンプレッサ、前記コンプレッサにより圧送された冷媒を冷却するガスクーラ、高圧ラインと低圧ラインとの間で冷媒の熱交換を行う内部熱交換器、冷媒と潤滑油とを分離するオイルセパレータ８を含んで構成される冷凍サイクルにおいて、前記オイルセパレータ８は、前記ガスクーラの出口と前記内部熱交換器の高圧側熱交換部の入口との間に配置され、分離された潤滑油を前記コンプレッサの吸入口へ戻す油導手段を備えている。【選択図】　　　　図３
2004092933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を冷媒とし、冷媒を圧送するコンプレッサ、前記コンプレッサにより圧送された冷媒を冷却するガスクーラ、高圧ラインと低圧ラインとの間で冷媒の熱交換を行う内部熱交換器、冷媒と潤滑油とを分離するオイルセパレータを含んで構成される冷凍サイクルにおいて、
前記オイルセパレータは、前記ガスクーラの出口と前記内部熱交換器の高圧側熱交換部の入口との間に配置され、分離された潤滑油を前記コンプレッサの吸入口へ戻す油導手段を備えていることを特徴とする冷凍サイクル。
【請求項２】
前記オイルセパレータは、前記内部熱交換器と一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル。
【請求項３】
前記油導手段は、分離された潤滑油を前記内部熱交換器の低圧側熱交換部の出口と前記コンプレッサの吸入口とを連結する配管へ導くことを特徴とする請求項２記載の冷凍サイクル。
【請求項４】
前記オイルセパレータは、高圧ラインの圧力を感受し該高圧ラインの圧力が所定値以上になった時に開放し前記内部熱交換器の高圧側熱交換部の入口よりも上流側の冷媒を該内部熱交換器の低圧側熱交換部の出口よりも下流側へ逃がすリリーフ弁機構を備えていることを特徴とする請求項３記載の冷凍サイクル。
【請求項５】
前記リリーフ弁機構は、前記オイルセパレータ内部と前記低圧側熱交換部の出口よりも下流側の配管とを連通させる油導孔の開口状態を変化させるものであることを特徴とする請求項４記載の冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用空調装置等に用いられ二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルに関し、特に冷媒と共にコンプレッサから送出される潤滑油を分離しコンプレッサへ戻すオイルセパレータの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オイルセパレータを備える冷凍サイクルの先行技術としては、特開２００１−２７０３２１号公報「車両用空調システムのための冷却回路」等がある。この発明は、コンプレッサーの吐出室にオイル・セパレーターが接続され、オイル・セパレーターによって分離されたオイルをキャピラリー・チューブにより冷却した後コンプレッサーのクランク室へ戻すものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成は、オイル・セパレーターにより分離されたオイルがキャピラリー・チューブにより冷却された後コンプレッサーに戻されるので、コンプレッサーの発熱防止等の効果が期待できるものである。しかしながら、オイルを冷却する装置としてキャピラリー・チューブを特別に設けなければならないため、載置スペース、コスト等の面で不具合がある。
【０００４】
そこで、この発明は、特別な要素を設けることなくコンプレッサの発熱防止、吐出冷媒の温度低下によるサイクル効率の向上を可能にし、更に省スペース化、コストの低減が図られた冷凍サイクルを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、二酸化炭素を冷媒とし、冷媒を圧送するコンプレッサ、前記コンプレッサにより圧送された冷媒を冷却するガスクーラ、高圧ラインと低圧ラインとの間で冷媒の熱交換を行う内部熱交換器、冷媒と潤滑油とを分離するオイルセパレータを含んで構成される冷凍サイクルにおいて、前記オイルセパレータは、前記ガスクーラの出口と前記内部熱交換器の高圧側熱交換部の入口との間に配置され、分離された潤滑油を前記コンプレッサの吸入口へ戻す油導手段を備えているものである（請求項１）。
【０００６】
これによれば、ガスクーラにより冷却された潤滑油がコンプレッサに戻されるので、特別な冷却器等を設けることなく、コンプレッサの発熱防止、吐出冷媒の温度低下によるサイクル効率の向上を実現することができる。
【０００７】
また、本発明は、上記請求項１の冷凍サイクルにおいて、前記オイルセパレータが前記内部熱交換器と一体に形成されているものである（請求項２）。
【０００８】
これによれば、更に省スペース化、コストの低減を図ることができる。
【０００９】
また、上記請求項２の冷凍サイクルにおいて、前記油導手段は、分離された潤滑油を前記内部熱交換器の低圧側熱交換部の出口と前記コンプレッサの吸入口とを連結する配管へ導くものであるとよい（請求項３）。
【００１０】
これによれば、ガスクーラを通過した潤滑油を、特別な機構を設けることなくコンプレッサに戻すことができる。また、内部熱交換器と一体化されたオイルセパレータにおいては、前記低圧側熱交換部の出口側の配管が近接しているので、構造を簡素にすることができる。
【００１１】
また、本発明は、上記請求項３の冷凍サイクルにおいて、前記オイルセパレータは、高圧ラインの圧力を感受し該高圧ラインの圧力が所定値以上になった時に開放し前記内部熱交換器の高圧側熱交換部の入口よりも上流側の冷媒を該内部熱交換器の低圧側熱交換部の出口よりも下流側へ逃がすリリーフ弁機構を備えているものである（請求項４）。
【００１２】
高圧ラインの圧力の異常上昇を防止する手段として、従来からリリーフ弁が用いられているが、本構成のように、リリーフ弁機構をオイルセパレータ内に一体に設けることにより、省スペース化、低コスト化を実現することができる。
【００１３】
また、上記請求項４の冷凍サイクルにおいて、前記リリーフ弁機構は、前記オイルセパレータ内部と前記低圧側熱交換部の出口よりも下流側の配管とを連通させる油導孔の開口状態を変化させるものであってもよい（請求項５）。
【００１４】
これによれば、オイルセパレータ内に設けられる潤滑油をコンプレッサ入口に導くための油導孔を、高圧冷媒を逃がすための通路として兼ねることができるので、更なる省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１に示す冷凍サイクル１は、自動車等の空調装置に用いられ二酸化炭素を冷媒とするものであり、冷媒を圧送するコンプレッサ２、コンプレッサ２により圧送された冷媒を外気との熱交換等により冷却するガスクーラ３、高圧ラインＨ及び低圧ラインＬを流れる冷媒の相互間で熱交換させる内部熱交換器４、高圧ラインＨの冷媒を減圧して低圧ラインＬへ流出させる膨張弁５、膨張弁５により減圧された冷媒を空調空気との熱交換等により蒸発させるエバポレータ６、エバポレータ６から流出した冷媒を気液分離するアキュムレータ７、そして冷媒と潤滑油とを分離し冷媒のみを循環させると共に潤滑油を前記コンプレッサへ戻すオイルセパレータ８とを含んで構成されている。
【００１６】
この実施の形態に係る冷凍サイクル１においては、前記オイルセパレータ８は、図２に示すように、ガスクーラ３の出口と内部熱交換器４の高圧側熱交換部４ａの入口との間に配置され、また内部熱交換器４とモジュール化されて一体的に構成されている。
【００１７】
第１の実施の形態に係るオイルセパレータ８は、図３に示すように、その一面が内部熱交換器４に固着されたケーシング２０、前記ガスクーラ３の出口から延びる配管と連通しケーシング２０内部に至る高圧連通路２１、高圧連通路２１の端部に略立法形状の空間として画成される分離空間２２、分離空間２２の上辺付近に一方の開口部を有すると共に他方の開口部が前記高圧側熱交換部４ａの入口と連通する気相冷媒誘導パイプ２３、一方の開口部が前記低圧側熱交換部４ｂの出口と連通すると共に他方の開口部がコンプレッサ２の吸入口と接続する配管と連通する低圧連通路２４、前記分離空間２２の底面に形成され該分離空間２２と前記低圧連通路２４とを連通させる油導孔２５、油導孔２５の入口に設けられたフィルタ２６を有して構成されている。
【００１８】
上記構成によれば、潤滑油を包含した冷媒は、ガスクーラ３によって冷却された後に前記オイルセパレータ８に流入し、分離空間２２内において潤滑油を分離される。この分離された潤滑油は、前記油導孔２５を通り前記低圧連通路２４へ流れ、コンプレッサ２の吸入口からコンプレッサ２内に戻る。
【００１９】
上記オイルセパレータ８により、オイル膜による内部熱交換器４及びエバポレータ６の熱交換効率の悪化、圧力損失等の不具合を防止することができると共に、ガスクーラ３により冷却された潤滑油によりコンプレッサ２の発熱を防止し、吐出冷媒の温度を低下させることができる。これにより、潤滑油を冷却させるための特別な冷却器等を用いることなく冷凍サイクルの効率を向上させることができる。更に、本構成は、オイルセパレータ８が内部熱交換器４と一体化されていることにより、省スペース化、低コスト化を図ることができるものである。
【００２０】
以下に、本発明の他の実施の形態について説明するが、上記第１の実施の形態と同一の個所及び同様の作用を奏する個所には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２１】
図４に示す第２の実施の形態に係るオイルセパレータ３０は、前記内部熱交換器４と一体に形成されていると共に、前記分離空間２２内にリリーフ弁機構３５が設けられているものである。リリーフ弁機構３５は、前記分離空間２２と前記低圧連通路２４とを連通させる連通孔３６、連通孔３６を開閉可能な弁体３７、伸縮自在な材料からなり内部に窒素等の気体が封入され分離空間２２の壁面及び弁体３７と連結したベローズ３８を有して構成されている。このリリーフ弁機構３５により、高圧ラインＨの圧力が所定値以上になると、ベローズ３８が収縮して連通孔３６が開放し、高圧ラインＨの冷媒が低圧ラインＬに放出される。これにより、高圧ラインＨの異常上昇を防止することができる。本構成のように、オイルセパレータ３０内にリリーフ弁機構３５を設けることにより、更なる省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【００２２】
図５に示す第３の実施の形態に係るオイルセパレータ４０は、上記第２の実施の形態のように、分離空間２２内にリリーフ弁機構３５が設けられているものであるが、潤滑油を流出させるための前記油導孔２５が、高圧冷媒を逃がす前記連通孔３６を兼ねる構造となっている。そして、リリーフ弁機構３５の弁体３７の通常時における位置（初期位置）が、図５に示すように、初期リフト量ｈを確保するようになされている。これにより、油導孔２５は通常時には少し開放された状態となり完全に閉鎖することがないので、潤滑油の流出が妨げられることはない。このような構成によっても、オイルセパレータ４０とリリーフ弁機構３５とを一体化することができ、更なる省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【００２３】
尚、上記第２及び第３の実施の形態において、ベローズ３８を用いたリリーフ弁機構３５を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ダイヤフラム、電磁弁等の適宜な構成を利用することができるものである。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、この発明は、オイルセパレータをガスクーラの出口側に設け、ガスクーラによって冷却された潤滑油をコンプレッサに戻すようにしたので、特別な冷却器等を用いることなく、コンプレッサの発熱防止、吐出冷媒の温度低下（サイクル効率の向上）を図ることができるものである。また、内部熱交換器とオイルセパレータ、更にリリーフ弁機構を一体化することにより、省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明に係る冷凍サイクルの構成を示す図である。
【図２】図２は、この発明の第１の実施の形態に係るオイルセパレータの構造を示す図である。
【図３】図３は、図２に示すオイルセパレータの拡大図である。
【図４】図４は、この発明の第２の実施の形態に係るオイルセパレータの構造を示す図である。
【図５】図５は、この発明の第３の実施の形態に係るオイルセパレータの構造を示す図である。
【符号の説明】
１　冷凍サイクル
２　コンプレッサ
３　ガスクーラ
４　内部熱交換器
４ａ　高圧側内部熱交換部
４ｂ　低圧側内部熱交換部
５　膨張弁
６　エバポレータ
７　アキュムレータ
８，３０，４０　オイルセパレータ
２０　ケーシング
２１　高圧連通路
２２　分離空間
２４　低圧連通路
２５　油導孔
２６　フィルタ
３５　リリーフ弁機構
３６　連通孔
３７　弁体
３８　ベローズ
Ｈ　高圧ライン
Ｌ　低圧ライン
ｈ　初期リフト量
【図１】
2004092933.tif 000003
【図２】
2004092933.tif 000004
【図３】
2004092933.tif 000005
【図４】
2004092933.tif 000006
【図５】
2004092933.tif 000007