JP2004232924A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サイクル高圧側に設けられる気液分離器内に溜まる液冷媒量を調整して、サイクル内循環冷媒流量を調整する冷凍サイクル装置において、凝縮器出口液冷媒の過冷却度の低下を抑制するとともに、凝縮器構成の簡素化を図る。
【解決手段】圧縮機１の吐出側と凝縮器３の冷媒入口４との間に吐出ガス冷媒を減圧するベンチュリー管５を設け、圧縮機１の吐出ガス冷媒の一部をベンチュリー管５の上流側にて吐出ガスバイパス通路１０に分岐し、凝縮器３を通過した液冷媒の一部を液冷媒バイパス通路１２に分岐し、この両バイパス通路１０、１２から気液分離器１１内に吐出ガス冷媒と液冷媒を流入させ、気液分離器１１内部で分離されたガス冷媒および液冷媒をベンチュリー管５の減圧部５ａに戻す。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両空調用等に好適な冷凍サイクル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、特許文献１にて従来のレシーバサイクルおよびアキュムレータサイクルとは異なる新規な方式により蒸発器出口ガス冷媒の過熱度を調整する冷凍サイクル装置を提案している。
【０００３】
この従来技術は、具体的には、図５に示す冷凍サイクル基本構成を有するものであり、凝縮器２に第１、第２熱交換部４１、４２を設定するとともに、この第１、第２熱交換部４１、４２の間に気液分離器４３を配置している。そして、圧縮機１の吐出ガス冷媒の主流を第１熱交換部４１に流入させて凝縮させる。
【０００４】
この第１熱交換部４１で凝縮した液冷媒の一部を液冷媒バイパス通路４４により気液分離器４３内に流入させるとともに、圧縮機１の吐出ガス冷媒の一部を吐出ガスバイパス通路４５に分岐し、この吐出ガスバイパス通路４５を通過して吐出ガス冷媒の一部を気液分離器４３内に流入させる。
【０００５】
気液分離器４３内にて凝縮後の液冷媒と吐出ガス冷媒とが混合、熱交換するとともに、その混合冷媒の気液がガス冷媒と液冷媒の密度差により分離され、液冷媒は気液分離器４３内の下部に溜まり、ガス冷媒は気液分離器４３内の上部に溜まる。
【０００６】
第２熱交換部４２は第１熱交換部４１の冷媒流れ下流側に接続されるものであって、第２熱交換部４２の入口側には、第１熱交換部４１で凝縮した液冷媒の主流が流れる液冷媒導入通路４６が接続される。更に、気液分離器４３のガス冷媒戻し通路４７および液冷媒戻し通路４８が第２熱交換部４２の入口側に接続される。
【０００７】
従って、第１熱交換部４１で凝縮した液冷媒の主流、気液分離器４３内上部のガス冷媒および気液分離器４３内下部の液冷媒の三者が第２熱交換部４２に流入し、これらの冷媒が第２熱交換部４２で再度冷却され、過冷却状態となる。この過冷却液冷媒が減圧装置８により減圧されて低圧の気液２相状態となり、この低圧冷媒が蒸発器９にて蒸発した後に、圧縮機１に吸入される。
【０００８】
上記従来技術では、気液分離器４３内にて凝縮後の液冷媒と吐出ガス冷媒とが混合、熱交換するので、この混合冷媒の乾き度が圧縮機吐出ガス冷媒の過熱度に応じて変化して、気液分離器４３内に溜まる液冷媒量を圧縮機吐出ガス冷媒の過熱度に応じて調整することができる。従って、この気液分離器４３内の液冷媒量の調整によりサイクル内循環冷媒流量を調整し、その結果、圧縮機の吐出ガス冷媒の過熱度、ひいては蒸発器出口ガス冷媒の過熱度を調整できる。
【０００９】
このように、上記従来技術によると、サイクル高圧側に設けた気液分離器４３内の液冷媒量の調整により蒸発器出口ガス冷媒の過熱度を調整できるので、減圧装置８として固定絞り、あるいは高圧冷媒の状態に応動する可変絞り等を使用できる。そのため、減圧装置８として、構造が複雑で高価な温度式膨張弁を使用せずにすむという利点がある。また、気液分離器４３を冷媒比体積の小さいサイクル高圧側に設けるから、気液分離器４３を低圧側気液分離器（アキュムレータ）に比較して小型化できる等の利点も得られる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−３２３２７４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の従来技術においては、凝縮器３に圧縮機１の吐出ガス冷媒が流入する冷媒入口ジョイント４を配置し、この冷媒入口ジョイント４から吐出ガス冷媒の主流を第１熱交換部４１に流入させるとともに、冷媒入口ジョイント４から吐出ガス冷媒の一部を気液分離器４３内に直接流入させる吐出ガスバイパス通路４５を凝縮器２に形成している。
【００１２】
この吐出ガスバイパス通路４５は、気液分離器４３内への吐出ガス冷媒バイパス量を決定する重要な役割を果たすものであって、従来の一般的な気液分離器一体型の凝縮器には具備されていない新たな冷媒通路である。この吐出ガスバイパス通路４５の他に、更に、３つの冷媒通路４４、４７、４８を第１、第２熱交換部４１、４２と気液分離器４３との間に設けているので、凝縮器３の冷媒通路構成が非常に煩雑となり、凝縮器３の製造コスト増加の原因となる。
【００１３】
なお、特許文献１においては上記の図５とは別の例として図６（特許文献１の図２０に相当）に示すように、凝縮器３の冷媒出口側に気液分離器４３を設定するものを開示している。この図６の例によると、気液分離器４３のための冷媒入出通路（４４、４５、４７、４８）を凝縮器３の冷媒通路から独立に構成できるので、凝縮器３の冷媒通路構成を一般的なものと同じ簡単な構成にすることができる。従って、図６の例では、図５に比較して凝縮器３の製造コストを低減できる利点がある。
【００１４】
しかし、その反面、図６の例では、凝縮器３の出口ジョイント６と減圧装置８との間の高圧液冷媒通路７の途中に、気液分離器４３から流出する飽和ガス冷媒および飽和液冷媒を合流させる構成になっている。
【００１５】
このため、気液分離器４３への吐出ガス冷媒のバイパス量が増加する運転条件では、気液分離器４３から流出する飽和ガス冷媒および飽和液冷媒の量が増加して、凝縮器２の出口から流出する液冷媒の過冷却度が低下してしまう。この結果、蒸発器４の入口、出口間の冷媒エンタルピ差が減少し、冷凍能力（冷房性能）を低下させる。
【００１６】
本発明は上記点に鑑みて、サイクル高圧側に設けられる気液分離器内に溜まる液冷媒量を調整して、サイクル内循環冷媒流量を調整する冷凍サイクル装置において、凝縮器出口液冷媒の過冷却度の低下を抑制するとともに、凝縮器構成の簡素化を図ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、圧縮機（１）の吐出ガス冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮器（３）と、圧縮機（１）の吐出側から凝縮器（３）の冷媒入口（４）に向かって流れる吐出ガス冷媒を減圧する絞り手段（５）と、圧縮機（１）の吐出ガス冷媒の一部を絞り手段（５）の上流側にて分岐させる吐出ガスバイパス通路（１０）と、凝縮器（３）を通過した液冷媒の一部を分岐させる液冷媒バイパス通路（１２）と、吐出ガスバイパス通路（１０）からの吐出ガス冷媒および液冷媒バイパス通路（１２）からの液冷媒が流入し、流入冷媒の気液を分離して液冷媒を溜める気液分離器（１１）とを備え、気液分離器（１１）内部で分離されたガス冷媒および液冷媒を絞り手段（５）の減圧部（５ａ）に戻すことを特徴とする。
【００１８】
これによると、絞り手段（５）および気液分離器（１１）を凝縮器（３）外部に設けることにより、吐出ガスバイパス通路（１０）、液冷媒バイパス通路（１２）および気液分離器（１１）からの冷媒戻し通路（１３ａ、１３ｂ、１４）のすべてを凝縮器（３）の冷媒通路から離れて独立に形成できる。従って、凝縮器（３）の冷媒通路構成を簡素化でき、凝縮器（３）の製造コストを低減できる。
【００１９】
しかも、気液分離器（１１）からの戻し冷媒を凝縮器（３）上流側に位置する絞り手段（５）の減圧部（５ａ）に流入させるから、気液分離器（１１）からの戻し冷媒も凝縮器（３）にて冷却できる。従って、気液分離器（１１）からの戻し冷媒により凝縮器出口側液冷媒の過冷却度が低下するという不具合も発生しない。
【００２０】
また、圧縮機（１）の吐出ガス冷媒の一部を、気液分離器（１１）からの戻し冷媒が流入する絞り手段（５）の上流側にて分岐して気液分離器（１１）内に流入させるから、吐出ガス冷媒の過熱度変化を、戻し冷媒の影響を受けることなく、気液分離器（１１）内に溜まる液冷媒量の調整作用、ひいてはサイクル内循環冷媒流量の調整作用に的確に反映できる。
【００２１】
請求項２に記載の発明では、請求項１において、気液分離器（１１）は、流入冷媒の気液分離空間（２３）を形成するタンク本体（２０）を有し、タンク本体（２０）に、圧縮機（１）の吐出ガス冷媒が凝縮器（３）の冷媒入口（２４）に向かって流れる吐出ガス通路（２２）、および凝縮器（３）を通過した液冷媒が流れる液冷媒通路（２１）を備え、
絞り手段（５）はタンク本体（２０）の吐出ガス通路（２２）に形成し、また、吐出ガスバイパス通路（１０）は、吐出ガス通路（２２）における絞り手段（５）の上流側部位と気液分離空間（２３）とを連通するようにタンク本体（２０）に形成し、また、液冷媒バイパス通路（１２）は、液冷媒通路（２１）と気液分離空間（２３）とを連通するようにタンク本体（２０）に形成し、更に、タンク本体（２０）内部に、気液分離空間（２３）内部で分離されたガス冷媒および液冷媒を絞り手段（５）の減圧部（５ａ）に戻す戻し通路（１３ａ、１３ｂ、１４）を備えることを特徴とする。
【００２２】
これにより、圧縮機吐出ガス冷媒の過熱度に応じて液冷媒量を調整する作用に必要な冷媒通路構成を気液分離器（１１）に一体化できる。従って、冷凍サイクル装置を車両等に搭載する際に冷媒配管接続作業を大幅に低減でき、冷凍サイクル装置の搭載性を改善できる。
【００２３】
請求項３に記載の発明では、請求項２において、タンク本体（２０）内部において液冷媒通路（２１）のうち液冷媒バイパス通路（１２）の取り出し部位より下流側に、液冷媒通路（２１）の液冷媒を減圧する冷房用減圧装置（８）を配置し、冷房用減圧装置（８）の下流側を蒸発器（９）の入口側に接続することを特徴とする。
【００２４】
これによると、冷房用減圧装置（８）を気液分離器（１１）に一体化できるので、減圧装置（８）を冷媒配管途中に配置する場合に比較して、冷凍サイクル装置の搭載性を一層改善できる。
【００２５】
請求項４に記載の発明では、請求項３において、吐出ガス通路（２２）を開閉する第１弁手段（３０）と、タンク本体（２０）内部に形成され、吐出ガス通路（２２）のうち第１弁手段（３０）の上流部と冷房用減圧装置（８）の下流部とを直接接続するホットガスバイパス通路（３１）と、ホットガスバイパス通路（３１）を開閉する第２弁手段（３１）とを備えることを特徴とする。
【００２６】
これによると、第１弁手段（３０）により吐出ガス通路（２２）を閉じて第２弁手段（３１）によりホットガスバイパス通路（３１）を開口すると、圧縮機吐出ガス冷媒（ホットガス）をホットガスバイパス通路（３１）を通して蒸発器（９）に直接導入できる。そのため、蒸発器（９）において圧縮機吐出ガス冷媒（ホットガス）の熱量を送風空気に放熱して、送風空気を加熱できる。すなわち、ホットガスヒータサイクルによる暖房機能を発揮できる。
【００２７】
しかも、気液分離器（１１）に一体形成した冷媒通路を活用してホットガスヒータサイクルを極めて簡単に構成できる。特に、第１、第２弁手段（３０、３１）を冷媒配管途中に配置せずに済むから、ホットガスヒータサイクルに切替可能な冷凍サイクル装置であっても、冷媒配管構成が非常に簡素で、搭載性が良好である。
【００２８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、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ものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態による冷凍サイクル装置の基本構成を示すサイクル図であり、車両空調用冷凍サイクルに適用した場合を示している。図２は第１実施形態による凝縮器および気液分離器の具体的構成を例示する図である。
【００３０】
圧縮機１は図示しない車両エンジンにより駆動され、冷媒の圧縮、吐出を行う。圧縮機１から吐出された高温高圧の吐出ガス冷媒は吐出ガス通路２を通過して凝縮器３の冷媒入口ジョイント４に流入するようになっている。吐出ガス通路２の途中には吐出ガス冷媒を減圧する絞り手段としてベンチュリー管５が形成してある。このベンチュリー管５は、通路径が最も小径になっている喉部５ａの下流側に通路面積をテーパ状に徐々に拡大して圧力を回復する圧力回復部５ｂを接続した公知の形状である。
【００３１】
凝縮器３は車両走行による走行風を受けて冷却される部位、具体的には車両エンジンルーム内の最前部等に配置され、走行風および凝縮器用冷却ファン（図示せず）の送風空気により冷却される。吐出ガス冷媒は凝縮器３において外気と熱交換して冷却され、凝縮する。
【００３２】
凝縮器３の出口ジョイント６は高圧液冷媒通路７を介して減圧装置８に接続される。この減圧装置８は凝縮器３を通過した液冷媒を低圧の気液２相状態に減圧するためのものであり、本例ではオリフィス、ノズル、キャピラリーチューブ等の固定絞りで構成してある。なお、減圧装置８を高圧冷媒の状態（圧力、温度）に応じて開度が調整される可変絞りで構成してもよい。
【００３３】
蒸発器９は減圧装置８を通過した低圧冷媒を図示しない空調用送風機の送風空気から吸熱して蒸発させるものである。蒸発器９は図示しない空調室内ユニットのケース内に配置され、蒸発器９で冷却された冷風は周知のごとく図示しないヒータコア部で温度調整された後に車室内へ吹き出す。蒸発器９で蒸発したガス冷媒は圧縮機１に吸入される。
【００３４】
一方、吐出ガス通路２のうち、ベンチュリー管５の上流側部位から、吐出ガス冷媒の一部を分岐させる吐出ガスバイパス通路１０が取り出してある。この吐出ガスバイパス通路１０の下流端部は気液分離器１１の上部に接続され、吐出ガス冷媒を気液分離器１１内空間の上部に流入させるようになっている。
【００３５】
また、高圧液冷媒通路７から、凝縮器３を通過した液冷媒の一部を分岐させる液冷媒バイパス通路１２が取り出してある。この液冷媒バイパス通路１２の下流端部は気液分離器１１の上部に接続され、液冷媒を気液分離器１１内空間の上部に流入させるようになっている。
【００３６】
気液分離器１１内にて凝縮後の液冷媒と吐出ガス冷媒とが混合し、その混合冷媒の気液がガス冷媒と液冷媒の密度差により分離され、液冷媒は気液分離器１１内空間の下部に溜まり、ガス冷媒は気液分離器１１内空間の上部に溜まる。
【００３７】
そして、気液分離器１１内上部のガス冷媒を取り出すガス冷媒戻し通路１３ａおよび気液分離器１１内下部の液冷媒を取り出す液冷媒戻し通路１３ｂが気液分離器１１に接続してある。この両戻し通路１３ａ、１３ｂの下流側は１つの通路１４に合流し、この合流通路１４をベンチュリー管５の減圧部をなす喉部５ａに接続してある。
【００３８】
次に、凝縮器３および気液分離器１１の具体的構成を図２により説明すると、凝縮器３は水平方向に延びて冷媒流路を構成する多数本の偏平チューブ１５とこれに接合されるコルゲートフィン１６とにより熱交換部３ａを構成している。この熱交換部３ａの左右両側にヘッダタンク（サイドタンク）１７、１８を上下方向に配置している。偏平チューブ１５の左右両端部をヘッダタンク１７、１８に接合するとともに、偏平チューブ１５内の冷媒流路の左右の端部をそれぞれヘッダタンク１７、１８の内部に連通する。
【００３９】
ここで、一方のヘッダタンク１７の内部空間は仕切り板１９により上下２つの空間１７ａ、１７ｂに仕切られている。また、他方のヘッダタンク１８の内部は上下方向の全長にわたって連通する１つの空間１８ａを形成している。
【００４０】
一方のヘッダタンク１７のうち下部空間１７ｂ部分に冷媒入口をなす入口ジョイント４が、また、上部空間１７ａ部分に冷媒出口をなす出口ジョイント６がそれぞれろう付けにより接合される。
【００４１】
入口ジョイント４から一方のヘッダタンク１７の下部空間１７ｂに圧縮機１の吐出ガス冷媒が流入する。この下部空間１７ｂ内に流入した冷媒は熱交換部３ａの偏平チューブ１５および他方のヘッダタンク１８の内部空間１８ａを通過して矢印ａのようにＵターン状に流れ、上部空間１７ａの出口ジョイント６から凝縮器３外部へ流出する。
【００４２】
なお、凝縮器３の熱交換部３ａのチューブ１５、コルゲートフィン１６、ヘッダタンク１７、１８、入口ジョイント４、出口ジョイント６等はすべてアルミニュウム材で構成され、ろう付けにより一体構造に組み付けられる。
【００４３】
次に、気液分離器１１はタンク本体２０を有し、このタンク本体２０はアルミニュウム等の金属にて縦長の概略円筒状の形状に形成されている。タンク本体２０の上面壁部には、高圧液冷媒通路２１が水平方向に貫通するように形成されている。この高圧液冷媒通路２１の一端部（上流端部）は出口ジョイント６にＯリングシール等の適宜のシール機構を介在して気密に接続される。また、高圧液冷媒通路２１の他端部（下流端部）は、気液分離器１１外部の高圧液冷媒通路７を経て減圧装置８の上流側に接続される。
【００４４】
タンク本体２０の上面壁部において高圧液冷媒通路２１の下方部位に吐出ガス通路２２が水平方向に形成されている。この吐出ガス通路２２の一端部（上流端部）は気液分離器１１外部の吐出ガス通路２を経て圧縮機１の吐出側に接続される。この吐出ガス通路２２はタンク本体２０の上面壁部から側面壁部（ヘッダタンク１７に隣接する側面壁部）にわたってＬ型に屈曲する形状に形成され、そして、吐出ガス通路２２のうち、上下方向に向いている部分に前述のベンチュリー管５を形成している。
【００４５】
このベンチュリー管５の下流部、すなわち、吐出ガス通路２２の他端部（下流端部）は、入口ジョイント４にＯリングシール等の適宜のシール機構を介在して気密に接続される。
【００４６】
タンク本体２０の上面壁部の下方には縦長の概略円筒状の気液分離空間２３が形成してある。この空間２３は冷媒の気液を分離して液冷媒を貯留するものである。タンク本体２０の上面壁部には高圧液冷媒通路２１と空間２３の上部との間を連通する連通穴２４を開けて、この連通穴２４により前述の液冷媒バイパス通路１２を構成する。また、タンク本体２０の上面壁部には吐出ガス通路２２と気液分離空間２３の上部との間を連通する連通穴２５を開けて、この連通穴２５により前述の吐出ガスバイパス通路１０を構成する。
【００４７】
気液分離空間２３の上部には、上記の両連通穴２４、２５の下端開口面に所定間隔を介して対向する円板状の邪魔板２６が配置してある。この邪魔板２６は、両連通穴２４、２５から噴出する液冷媒と吐出ガスが衝突して、液冷媒と吐出ガスの混合性を高める。液冷媒と吐出ガスは混合した後に、邪魔板２６の外周部と気液分離空間２３の内周壁面との間隙部を通過して下方へ重力により移動する。その際に、混合冷媒の気液がガス冷媒と液冷媒の密度差により分離され、液冷媒は気液分離空間２３の下部に溜まり、ガス冷媒は気液分離空間２３の上部に溜まる。
【００４８】
気液分離空間２３の内部には、Ｕ状のパイプ部材２７が配置してある。このＵ状のパイプ部材２７の一方のパイプ部２７ａの上端部は、気液分離空間２３内上部のガス冷媒域に開口するガス吸入口２７ｂを構成する。Ｕ状のパイプ部材２７の底部には気液分離空間２３の底部付近の貯留液冷媒域に開口する液冷媒吸入口２７ｃが形成してある。従って、一方のパイプ部２７ａが前述のガス冷媒戻し通路１３ａを構成し、液冷媒吸入口２７ｃが前述の液冷媒戻し通路１３ｂを構成することになる。
【００４９】
そして、この液冷媒吸入口２７ｃより下流側のパイプ部２７ｄは前述の合流通路１４を構成する。パイプ部２７ｄの下流端部はベンチュリー管５の減圧部をなす喉部５ａに接続してある。
【００５０】
なお、図２に示すように気液分離器１１の高圧液冷媒通路２１の一端部（上流端部）が出口ジョイント６に、また、吐出ガス通路２２の下流端部が入口ジョイント４にそれぞれ連通するようにして気液分離器１１を凝縮器３に組み付け、その後に、タンク本体２０を図示しないボルト等のねじ手段により入口ジョイント４および出口ジョイント６に一体に締結するようになっている。
【００５１】
次に、上記構成において第１実施形態の作動を説明する。圧縮機１の吐出ガス冷媒は、吐出ガス通路２から気液分離器１１内の吐出ガス通路２２に流入し、この吐出ガス通路２２の途中に形成されたベンチュリー管５を通過する。この際に、吐出ガスの流れはベンチュリー管５の喉部５ａで絞られて圧力低下する。このベンチュリー管５の喉部５ａ、すなわち、減圧部に気液分離空間２３内のパイプ部材２７の下流端部が接続されているので、このパイプ部材２７を通して気液分離空間２３内の液冷媒とガス冷媒がベンチュリー管５の喉部５ａに吸い込まれる。
【００５２】
喉部５ａの下流側には通路面積をテーパ状に拡大する圧力回復部５ｂが形成してあるので、吐出ガスがこの圧力回復部５ｂを通過する間に吐出ガスの圧力が回復され、吐出ガスの圧力は凝縮器３の出口ジョイント６部の圧力よりも所定値だけ高い圧力まで上昇する。これにより、吐出ガスは入口ジョイント４から凝縮器３内の冷媒流路を通過して出口ジョイント６へと流れる。
【００５３】
通常のサイクル運転条件であれば、圧縮機１の吐出ガス冷媒は凝縮器３の熱交換部３ａを矢印ａのようにＵターン状に流れる間に外気中に放熱して凝縮され、更に、Ｕターン状の冷媒流路の出口側部分にて凝縮後の液冷媒が過冷却状態に至るまで冷却される。
【００５４】
この過冷却液冷媒は出口ジョイント６から凝縮器３の外部へ出て、気液分離器１１内の高圧側液冷媒通路２１、気液分離器１１外の高圧側液冷媒通路７を経て減圧装置８へ向かう。そして、高圧側液冷媒通路２２内の液冷媒の一部が連通穴２４により構成される液冷媒バイパス通路１２に分岐されて気液分離空間２３の上部に流入する。
【００５５】
また、吐出ガスが気液分離器１１内の吐出ガス通路２２を通過する際に、連通穴２５により構成される吐出ガスバイパス通路１０に吐出ガスの一部が分岐されて気液分離空間２３の上部に直接流入する。
【００５６】
そして、この吐出ガス冷媒と液冷媒バイパス通路１２からの液冷媒が気液分離空間２３内の邪魔板２６の上部空間にて混合され、この混合冷媒は邪魔板２６外周部の間隙から下方へ落下する。この際に、液冷媒とガス冷媒の密度差により液冷媒（飽和液）とガス冷媒（飽和ガス）とに分離され、液冷媒は気液分離空間２３内の下部に溜まり、この液冷媒の上方にガス冷媒域が形成される。
【００５７】
気液分離空間２３内の下部に溜まる飽和液冷媒はパイプ部材２７底部の液冷媒吸入口２７ｃからパイプ部材２７内に吸入され、また、気液分離空間２３内の上部に溜まる飽和ガス冷媒はガス吸入口２７ｂからパイプ部材２７内に吸入される。この吸入された液冷媒とガス冷媒はパイプ部材２７の下流側のパイプ部２７ｄで合流した後、ベンチュリー管５の喉部５ａに吸入される。
【００５８】
なお、気液分離空間２３内下部に溜まる液冷媒の一部を液冷媒吸入口２７ｃから吸入して常にサイクル循環冷媒の流れ中に戻すことにより、液冷媒に含まれる潤滑オイルを圧縮機１へ確実に戻して、圧縮機１の潤滑性を確保できる。
【００５９】
ところで、以上のような冷媒流れを形成するため、凝縮器３の冷媒流路を通過して凝縮した液冷媒の一部および吐出ガス通路２２からの吐出ガス冷媒の一部が気液分離空間２３内上部で混合し、熱交換する。これにより、この混合冷媒は、圧縮機吐出ガス冷媒の過熱度に応じた乾き度を持つ気液２相状態となる。
【００６０】
この結果、気液分離空間２３内に溜まる液冷媒量が圧縮機吐出ガス冷媒の過熱度に応じた量となる。換言すると、圧縮機吐出ガス冷媒の過熱度の変化に応答して気液分離空間２３内の液冷媒量を調整できる。この液冷媒量の調整により、気液分離空間２３内からベンチュリー管５を介して凝縮器３へ導入されるガス冷媒量が変化してサイクル内循環冷媒流量を調整でき、これにより、圧縮機吐出ガス冷媒の過熱度を調整できる。そして、圧縮機１での圧縮過程は基本的に等エントロピ変化であるから、圧縮機１吐出ガス冷媒の過熱度を制御できれば、蒸発器出口冷媒の過熱度を間接的に制御できることになる。
【００６１】
このように、サイクル高圧側に設けられる気液分離器１１内に溜まる液冷媒量を調整して、サイクル内循環冷媒流量を調整する冷凍サイクル装置において、本実施形態によると、従来技術に比較して、凝縮器出口冷媒の過冷却度の低下を抑制すると同時に、凝縮器構成を簡素化できる。
【００６２】
すなわち、図２から理解されるように、サイクル内循環冷媒流量の調整を行う流量調整機構部をすべて気液分離器１１側に設定できる。このため、凝縮器３は入口ジョイント４から出口ジョイント６に至る単一の冷媒流路を構成するだけでよく、凝縮器３の構成を大幅に簡素化できる。
【００６３】
しかも、気液分離器１１内の飽和ガスおよび飽和液冷媒を凝縮器３上流側のベンチュリー管５の減圧部に戻すから、この戻し冷媒を凝縮器３にて冷却できる。このため、図６の従来技術のように戻し冷媒の流入によって凝縮器出口冷媒の過冷却度が低下するという不具合も発生せず、冷凍能力（冷房性能）の低下を回避できる。
【００６４】
（第２実施形態）
図３、図４は第２実施形態を示すものであり、第２実施形態では、冬期の暖房時に蒸発器９にホットガスヒータ機能を発揮させるものである。
【００６５】
第２実施形態では図１の冷凍サイクルに対して以下の要素が追加されている。図３に示すように、吐出ガス通路２を開閉する冷房用電磁弁（第１弁手段）３０、吐出ガス通路２を蒸発器９の入口側に直接接続するホットガスバイパス通路３１、このホットガスバイパス通路３１を開閉する暖房用電磁弁（第２弁手段）３２、ホットガスバイパス通路３１の冷媒が減圧装置８側へ流入することを防止する逆止弁３３、および蒸発器９の出口側に設けられた低圧側気液分離器３４が図１の冷凍サイクルに対して追加されている。
【００６６】
そして、上記の追加要素のうち、低圧側気液分離器３４を除く他の要素３０〜３３は図４に示すように、すべて高圧側気液分離器１１内に配置されている。逆止弁３３を高圧側気液分離器１１内に配置するために、冷房用減圧装置８も高圧側気液分離器１１内に配置している。
【００６７】
より具体的に述べると、第２実施形態では、高圧側気液分離器１１のタンク本体２０に形成される高圧側液冷媒通路２１のうち、連通穴２４（液冷媒バイパス通路１２）の開口位置より下流側に冷房用減圧装置８および逆止弁３３を配置している。そして、タンク本体２０内に形成される、逆止弁３３下流側の低圧流路と、高圧側気液分離器１１のタンク本体２０に形成される吐出ガス通路２２のうち、冷房用電磁弁３０の上流側部位との間をホットガスバイパス通路３１により直結している。
【００６８】
なお、暖房用電磁弁３２は図示しない弁体により開閉される通路穴（図示せず）を開口面積の小さい小穴とすることにより、暖房用電磁弁３２の通路穴自体を暖房用減圧装置（固定絞り）として構成するようになっている。
【００６９】
第２実施形態では、図示しない制御装置の制御出力により暖房用電磁弁３２を閉弁して冷房用電磁弁３０を開弁すると冷房モードが設定され、図１の矢印経路と同じ経路にて冷媒が循環する。そのため、蒸発器９にて低圧冷媒が送風空気から吸熱して蒸発することにより、蒸発器９が送風空気の冷却作用を果たして車室内を冷房できる。なお、図４の実線矢印は冷房モード時の冷媒経路を示す。
【００７０】
一方、図示しない制御装置の制御出力により暖房用電磁弁３２を開弁して冷房用電磁弁３０を閉弁すると暖房モードが設定され、圧縮機１の吐出ガスが暖房用電磁弁３２の通路穴（固定絞り）にて減圧された後に、ホットガスバイパス通路３１を通過して蒸発器９に直接流入する。
【００７１】
これにより、蒸発器９は圧縮機１の吐出ガス（ホットガス）の熱量を送風空気に放熱する放熱器として作用し、送風空気を加熱できる。この加熱空気は、蒸発器９の空気流れ下流側に位置する図示しない温水式ヒータコア（図示せず）にて再度加熱され、より高温の温風となって車室内へ吹き出す。これにより、寒冷時でも車室内を効果的に暖房できる。なお、図３、図４の破線矢印は暖房モード時（ホットガス時）の冷媒経路を示す。
【００７２】
第２実施形態によると、冬期の暖房時に蒸発器９にホットガスヒータ機能を発揮させるための冷媒経路および構成部品をすべて高圧側気液分離器１１内に一体構成することができる。従って、ホットガスヒータサイクルのために専用の冷媒配管を新たに追加する必要がなく、ホットガスヒータサイクルも極めて簡単に構成できる。
【００７３】
（他の実施形態）
なお、第１、第２実施形態では、ベンチュリー管５を高圧側気液分離器１１のタンク本体２０内の吐出ガス通路２２に配置する例について説明したが、図１、図３のサイクル基本構成図に示すようにベンチュリー管５を高圧側気液分離器１１の外部の吐出ガス通路２に配置してもよいことはもちろんである。
【００７４】
また、第１実施形態では冷房用減圧装置８を高圧側気液分離器１１のタンク本体２０の外部に配置しているが、第１実施形態においても第２実施形態と同様に冷房用減圧装置８を高圧側気液分離器１１のタンク本体２０の内部に配置できる。すなわち、タンク本体２０内部の高圧液冷媒通路２１のうち、連通穴２４（液冷媒バイパス通路１２）の下流側部位に冷房用減圧装置８を配置すればよい。
【００７５】
また、第２実施形態において、逆止弁３３は暖房モード時にホットガスバイパス通路３１から冷媒が低温外気に晒されている凝縮器３内に流入し、寝込むことを防止するものであるから、逆止弁３３を冷房用減圧装置８の上流側に配置してもよい。
【００７６】
また、凝縮器３上流側の絞り手段は、ベンチュリー管５のみに限定されず、ベンチュリー管５と同様の減圧作用および圧力回復作用を果たす絞り形状を使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す冷凍サイクルの基本構成図である。
【図２】第１実施形態による凝縮器および高圧側気液分離器の具体例を示す概略断面図である。
【図３】第２実施形態を示す冷凍サイクルの基本構成図である。
【図４】第２実施形態による凝縮器および高圧側気液分離器の具体例を示す概略断面図である。
【図５】従来技術による冷凍サイクルの基本構成図である。
【図６】従来技術による別の冷凍サイクルの基本構成図である。
【符号の説明】
１…圧縮機、３…凝縮器、５…ベンチュリー管（絞り手段）、
８…冷房用減圧装置、９…蒸発器、１０…吐出ガスバイパス通路、
１１…気液分離器、１２…液冷媒バイパス通路、１３ａ…ガス冷媒戻し通路、
１３ｂ…液冷媒戻し通路。

Claims (4)

1. 圧縮機（１）の吐出ガス冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮器（３）と、
   前記圧縮機（１）の吐出側から前記凝縮器（３）の冷媒入口（４）に向かって流れる吐出ガス冷媒を減圧する絞り手段（５）と、
   前記圧縮機（１）の吐出ガス冷媒の一部を前記絞り手段（５）の上流側にて分岐させる吐出ガスバイパス通路（１０）と、
   前記凝縮器（３）を通過した液冷媒の一部を分岐させる液冷媒バイパス通路（１２）と、
   前記吐出ガスバイパス通路（１０）からの吐出ガス冷媒および前記液冷媒バイパス通路（１２）からの液冷媒が流入し、流入冷媒の気液を分離して液冷媒を溜める気液分離器（１１）とを備え、
   前記気液分離器（１１）内部で分離されたガス冷媒および液冷媒を前記絞り手段（５）の減圧部（５ａ）に戻すことを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記気液分離器（１１）は、前記流入冷媒の気液分離空間（２３）を形成するタンク本体（２０）を有し、
   前記タンク本体（２０）に、前記圧縮機（１）の吐出ガス冷媒が前記凝縮器（３）の冷媒入口（２４）に向かって流れる吐出ガス通路（２２）、および前記凝縮器（３）を通過した液冷媒が流れる液冷媒通路（２１）を備え、
   前記絞り手段（５）は前記吐出ガス通路（２２）に形成し、
   また、前記吐出ガスバイパス通路（１０）は、前記吐出ガス通路（２２）における前記絞り手段（５）の上流側部位と前記気液分離空間（２３）とを連通するように前記タンク本体（２０）に形成し、
   また、前記液冷媒バイパス通路（１２）は、前記液冷媒通路（２１）と前記気液分離空間（２３）とを連通するように前記タンク本体（２０）に形成し、
   更に、前記タンク本体（２０）内部に、前記気液分離空間（２３）内部で分離されたガス冷媒および液冷媒を前記絞り手段（５）の減圧部（５ａ）に戻す戻し通路（１３ａ、１３ｂ、１４）を備えることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記タンク本体（２０）内部において前記液冷媒通路（２１）のうち前記液冷媒バイパス通路（１２）の取り出し部位より下流側に、前記液冷媒通路（２１）の液冷媒を減圧する冷房用減圧装置（８）を配置し、
   前記冷房用減圧装置（８）の下流側を蒸発器（９）の入口側に接続することを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記吐出ガス通路（２２）を開閉する第１弁手段（３０）と、
   前記タンク本体（２０）内部に形成され、前記吐出ガス通路（２２）のうち前記第１弁手段（３０）の上流部と前記冷房用減圧装置（８）の下流部とを直接接続するホットガスバイパス通路（３１）と、
   前記ホットガスバイパス通路（３１）を開閉する第２弁手段（３１）とを備えることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。

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