JP2001082814A - 冷凍サイクル装置およびそれに用いるアキュムレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アキュムレータのタンク容積を低減する。 【解決手段】 圧縮機１の吐出側と凝縮器３との間を接
続するゴムホース９および圧縮機１の吸入側とアキュム
レータ８との間を接続するゴムホース１０として、内面
部に低ガス透過性の樹脂層を有するゴムホースを用い、
凝縮器３として、内容積が３９０ｃｃ以下のものを用
い、アキュムレータ８の内部に底部の液冷媒がガス冷媒
の流れに巻き込まれるのを阻止する仕切り部材を備え、
アキュムレータ８の容積を３０５ｃｃ〜５０５ｃｃとし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクルにお
いて、圧縮機吸入側に配置されて冷媒の気液を分離し液
冷媒を溜めるアキュムレータのタンク容積の低減に関す
るもので、例えば、車両用空調装置に用いて好適であ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用空調装置の冷凍サイクルに
おいて、冷媒の気液を分離し液冷媒を溜めるタンク機能
としては、凝縮器出口側に配置される受液器方式と、圧
縮機吸入側に配置されるアキュムレータ方式とに大別さ
れる。

【０００３】アキュムレータ方式によると、冷媒の気液
を分離してガス冷媒を圧縮機に吸入させることができる
ので、減圧手段としてオリフィス、ノズルのような安価
な固定絞りを使用できる利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、その反面、ア
キュムレータでは圧縮機への液戻りを防止するために、
冷媒の気液分離を確実に行う必要がある。その結果、こ
の気液分離のための空間が拡大してアキュムレータのタ
ンク容積が現状では８００〜１０００ｃｃ程度の大きさ
になっており、このタンク容積は受液器よりはるかに大
きい。

【０００５】アキュムレータは通常車両のエンジンルー
ム内に搭載されるが、エンジンルームでは狭隘なスペー
ス内に多数の機器が密集して配置されるので、アキュム
レータが上記程度のタンク容積を持つことによりエンジ
ンルーム内への搭載性を非常に悪化させている。

【０００６】本発明は上記点に鑑みて、アキュムレータ
のタンク容積の低減を図ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】まず、最初にアキュムレ
ータの機能について図１により説明する。図１は従来公
知のアキュムレータタンク構造であり、簡単に説明する
と、タンク本体８１の内部に上下方向に延びる２つのパ
イプ状部材１０１、１０２を２重管式に配置し、そし
て、外側パイプ状部材１０２の上方開口部からガス冷媒
を吸入し、このガス冷媒を外側パイプ状部材１０２の下
端部にてＵターンさせて内側パイプ状部材１０１の内部
を上昇させる。

【０００８】一方、タンク本体８１内の底部には外側パ
イプ状部材１０２の下端部を閉塞し保持するキャップ部
材１０３を配置し、このキャップ部材１０３に微小なオ
イル吸入口１０４を設け、タンク本体８１内の底部に溜
まったオイルと液冷媒をオイル吸入口１０４から外側パ
イプ状部材１０２の下端部に吸い込み、このオイルと液
冷媒を上記ガス冷媒に混合して圧縮機１に吸入させるよ
うにしている。

【０００９】このようなアキュムレータの機能は、基本
的に、冷媒の気液分離機能、サイクル運転条件（負
荷）の変動による冷媒変動量の吸収機能、サイクルか
らの冷媒洩れ量を見越して予め余裕冷媒量を蓄えておく
機能、圧縮機に所定量のオイルを常に戻すために、液
冷媒を蓄えておく機能に分けられる。なお、オイルは液
冷媒中に溶け込んでいる。

【００１０】図１において、〜の空間は上記４つの
機能〜を発揮するために必要な空間であり、アキュ
ムレータタンクの径Ｄと高さＨの比率（Ｈ／Ｄ）は、タ
ンク形状の絞り加工上の理由等のために、ほぼ一定範囲
（２〜２．３）に維持される。そのため、本発明者らの
実験検討によると、〜の空間の比率はタンク容積の
変動にかかわらず、一定に保たれることが分かった。

【００１１】具体的には、冷媒の気液分離に必要な空間
の比率が最も大きくて、０．４２である。次に、余裕
冷媒量蓄積のための空間の比率が大きくて、０．３１
である。次に、オイル戻しのための液冷媒蓄積空間の
比率で、０．１５である。最後に、冷媒変動量吸収のた
めの空間の比率が最も小さくて０．１２である。

【００１２】本発明は上記の知見に基づいて、第１には
冷媒の気液分離に必要な空間の必要容積を効果的に低
減することにより、アキュムレータのタンク容積の低減
を図るものである。

【００１３】第２には、余裕冷媒量蓄積のための空間
の必要容積を効果的に低減することにより、アキュムレ
ータのタンク容積の低減を図るものである。

【００１４】第３には、上記第１または第２によるタン
ク容積の低減効果に、冷媒変動量吸収のための空間の
必要容積の低減効果を組み合わせて、タンク容積のより
一層の低減を図るものである。

【００１５】なお、オイル戻しのための液冷媒蓄積空間
については、オイル戻し機能を確保するために、本発
明では容積低減の対象としていない。

【００１６】請求項１に記載の発明では、圧縮機（１）
の吸入側に冷媒の気液を分離し、液冷媒を溜めるアキュ
ムレータ（８）を配置する冷凍サイクル装置において、
圧縮機（１）として、外部からの制御信号により吐出容
量を可変する外部可変容量型圧縮機を用いるとともに、
圧縮機（１）の起動時に圧縮機（１）を５０％以下の容
量で起動させる制御装置（１９）を備え、アキュムレー
タ（８）の容積を５５０ｃｃ〜７５０ｃｃとしたことを
特徴としている。

【００１７】これによると、圧縮機（１）が停止状態か
ら起動するときに、吐出容量を５０％以下に制限するこ
とによって、圧縮機の吸入圧が急激に低下することを抑
制できる。その結果、アキュムレータ（８）の内部圧力
の急低下による液冷媒のフォーミング（泡立ち）現象を
抑制できる。従って、フォーミング現象による液冷媒分
離のための空間（前述の空間に包含される空間）を低
減でき、その結果、アキュムレータ（８）の容積を、従
来の８００ｃｃ〜１０００ｃｃから５５０ｃｃ〜７５０
ｃｃに低減でき、アキュムレータタンク容積の低減によ
り車両等へのアキュムレータ搭載性を大幅に向上でき
る。

【００１８】請求項２に記載の発明では、冷媒配管を構
成するゴムホース（９、１０）として、内面部に低ガス
透過性の樹脂層（１４）を有するものを用い、かつ、凝
縮器（３）として、内容積が３９０ｃｃ以下のものを用
い、アキュムレータ（８）の容積を５５５ｃｃ〜７５５
ｃｃとしたことを特徴としている。

【００１９】これによると、低ガス透過性の樹脂層（１
４）を有するゴムホース（９、１０）の使用により、ゴ
ムホースからの冷媒洩れ量を大幅に低減できるので、余
裕冷媒量蓄積のための空間の必要容積を効果的に低減
できる。

【００２０】そして、サイクル運転条件の変動によりア
キュムレータ（８）から凝縮器（３）側へ持ち出される
冷媒量を、凝縮器（３）の内容積を３９０ｃｃ以下に規
定することにより低減できる。そのため、アキュムレー
タ（８）における冷媒変動量吸収のための空間を低減
できる。

【００２１】上記の空間および空間の低減効果を組
み合わせることにより、アキュムレータ（８）の容積
を、従来の８００ｃｃ〜１０００ｃｃから５５５ｃｃ〜
７５５ｃｃに低減できる。

【００２２】請求項３に記載の発明では、冷媒配管を構
成するゴムホース（９、１０）として、内面部に低ガス
透過性の樹脂層（１４）を有するものを用い、圧縮機
（１）として、外部からの制御信号により吐出容量を可
変する外部可変容量型圧縮機を用いるとともに、圧縮機
（１）の起動時に圧縮機（１）を５０％以下の容量で起
動させる制御装置（１９）を備え、アキュムレータ
（８）の容積を３５５ｃｃ〜５５５ｃｃとしたことを特
徴としている。

【００２３】これによると、低ガス透過性の樹脂層（１
４）を有するゴムホース（９、１０）による余裕冷媒量
蓄積用空間の低減効果と、圧縮機（１）の起動時の容
量制限による気液冷媒分離用空間の低減効果とを組み
合わせることができ、その結果、アキュムレータ（８）
の容積を、従来の８００ｃｃ〜１０００ｃｃから３５５
ｃｃ〜５５５ｃｃに低減できる。

【００２４】請求項４に記載の発明では、圧縮機（１）
として、外部からの制御信号により吐出容量を可変する
外部可変容量型圧縮機を用いるとともに、前記圧縮機
（１）の起動時に前記圧縮機（１）を５０％以下の容量
で起動させる制御装置（１９）を備え、凝縮器（３）と
して、内容積が３９０ｃｃ以下のものを用い、アキュム
レータ（８）の容積を５００ｃｃ〜７００ｃｃとしたこ
とを特徴としている。

【００２５】これによると、圧縮機（１）の起動時の容
量制限による気液冷媒分離用空間の低減効果と、内容
積が３９０ｃｃ以下の凝縮器（３）による冷媒変動量吸
収用空間の低減効果とを組み合わせることができ、そ
の結果、アキュムレータ（８）の容積を、従来の８００
ｃｃ〜１０００ｃｃから５００ｃｃ〜７００ｃｃに低減
できる。

【００２６】請求項５に記載の発明では、圧縮機（１）
として、外部からの制御信号により吐出容量を可変する
外部可変容量型圧縮機を用いるとともに、圧縮機（１）
の起動時に圧縮機（１）を５０％以下の容量で起動させ
る制御装置（１９）を備え、冷媒配管を構成するゴムホ
ース（９、１０）として、内面部に低ガス透過性の樹脂
層（１４）を有するものを用い、凝縮器（３）として、
内容積が３９０ｃｃ以下のものを用い、アキュムレータ
（８）の容積を３０５ｃｃ〜５０５ｃｃとしたことを特
徴としている。

【００２７】これによると、圧縮機（１）の起動時の容
量制限による気液冷媒分離用空間の低減効果と、低ガ
ス透過性の樹脂層（１４）を有するゴムホース（９、１
０）による余裕冷媒量蓄積用空間の低減効果と、内容
積が３９０ｃｃ以下の凝縮器（３）による冷媒変動量吸
収用空間の低減効果とを組み合わせることができ、そ
の結果、アキュムレータ（８）の容積を、従来の８００
ｃｃ〜１０００ｃｃから３０５ｃｃ〜５０５ｃｃに低減
できる。

【００２８】請求項６に記載の発明では、請求項１、
３、４、５のいずれか１つにおいて、外部可変容量型圧
縮機（１）および制御装置（１９）に代えて、アキュム
レータ（８）内に、底部の液冷媒が上方部のガス冷媒に
巻き込まれるのを阻止する仕切り部材（８４）を備える
ことを特徴としている。

【００２９】これによると、液冷媒のフォーミング現象
に伴って液冷媒がガス冷媒の流れに巻き込まれるのを仕
切り部材（８４）により阻止できる。従って、フォーミ
ング現象による液冷媒分離のための空間（前述の空間
に包含される空間）を、圧縮機（１）の起動時容量制限
の場合と同様に低減できる。

【００３０】請求項７に記載の発明のように、請求項１
ないし５のいずれか１つにおいて、アキュムレータ
（８）内に、底部の液冷媒が上方部のガス冷媒に巻き込
まれるのを阻止する仕切り部材（８４）を備えるように
してもよい。

【００３１】請求項８に記載の発明では、請求項１ない
し７のいずれか１つにおいて、アキュムレータ（８）の
内部空間に流入する冷媒に旋回流を形成して、この流入
冷媒の気液を遠心分離するようにしたことを特徴として
いる。

【００３２】これによると、気液の密度差による重力方
式の分離だけでなく、旋回流による遠心力によっても気
液の分離を行うので、重力方式に比較して液冷媒が液面
へ衝突することを緩和でき、液面の泡立ちを減少でき
る。これにより、遠心式の気液分離方式では気液分離の
ための空間を重力方式よりも低減できる。

【００３３】請求項９に記載の発明では、請求項８にお
いて、遠心分離式のアキュムレータ（８）のタンク径を
５０〜６０ｍｍとしたことを特徴としている。

【００３４】本発明者の実験検討によると、タンク径を
５０〜６０ｍｍにすることにより、遠心式の気液分離性
能を良好に発揮できることを確認できた。

【００３５】請求項１０に記載の発明では、冷凍サイク
ルの圧縮機（１）の吸入側に配置されて冷媒の気液を分
離し、液冷媒を溜めるタンク本体部（８１）を有するア
キュムレータ（８）を対象としており、冷凍サイクルの
蒸発器（５）出口からの冷媒をタンク本体部（８１）内
に流入させる冷媒流入部（８２）と、タンク本体部（８
１）内の上方部のガス冷媒を吸入する冷媒吸入部（８
３）と、タンク本体部（８１）内の液冷媒が冷媒吸入部
（８３）に巻き込まれるのを阻止する仕切り部材（８
４）とを備え、タンク本体部（８１）の容積を５５０ｃ
ｃ〜７５０ｃｃとしたことを特徴としている。

【００３６】これによると、圧縮機（１）の起動時にタ
ンク本体部（８１）内の液冷媒の急減圧によってフォー
ミング現象が発生し、液冷媒が上方へ巻き上げられて
も、液冷媒が冷媒吸入部（８３）の開口部へ直接向かう
ことを仕切り部材（８４）により抑制できる。従って、
フォーミング現象による液冷媒の上方への巻き上げに起
因する圧縮機（１）への液戻り、液圧縮を未然に防止で
きる。

【００３７】その結果、フォーミング現象による液冷媒
分離のための空間（前述の空間に包含される空間）を
低減でき、アキュムレータ（８）の容積を、従来の８０
０ｃｃ〜１０００ｃｃから５５０ｃｃ〜７５０ｃｃに低
減できる。

【００３８】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。

【００３９】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図２は第１実施
形態による車両用空調装置の冷凍サイクルであり、圧縮
機１は電磁クラッチ２を介して図示しない車両エンジン
により駆動される。圧縮機１から吐出された高圧のガス
冷媒は凝縮器３に流入し、ここで、外気と熱交換して冷
却され、凝縮される。

【００４０】そして、凝縮器３で凝縮した液冷媒は次に
減圧装置４にて低圧に減圧されて霧状の気液２相状態と
なる。この減圧装置４はオリフィス、ノズルのような固
定絞り、あるいは適宜の可変絞りからなる。減圧後の低
圧冷媒は蒸発器５において、空調用送風機６の送風空気
から吸熱して蒸発する。

【００４１】蒸発器５は空調ケース７内に配置され、蒸
発器５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５を通過した冷媒はアキュムレータ８にて気液分離さ
れた後に圧縮機１に吸入される。

【００４２】アキュムレータ８は、蒸発器５出口からの
冷媒の気液を分離し液冷媒を溜めてガス冷媒を圧縮機１
に吸入させるとともに、タンク底部側に溜まる液冷媒中
に溶け込んでいるオイルを圧縮機１に吸入させるもので
あって、より詳細には、前述した〜の４つの機能を
果たすようにアキュムレータ８のタンク容積が設定され
ている。

【００４３】なお、図２において、圧縮機１は図示しな
い車両エンジン側に搭載され、他の機器（３、４、５、
８）はいずれも車体側に搭載されるので、圧縮機１とそ
の他の機器（３、４、５、８）との間では振動系が異な
る。そこで、圧縮機１の吐出口と凝縮器３との間の吐出
側冷媒配管および圧縮機１の吸入口とアキュムレータ８
との間の吸入側冷媒配管は、弾性に富んだゴムホース
９、１０で構成して、異なる振動系間の変位を吸収する
ようになっている。これに対し、他の機器（３、４、
５、８）はいずれも車体側に搭載され、同一の振動系で
あるので、他の機器相互間の冷媒配管１１〜１３はアル
ミニュウムのような金属製の配管で構成されている。

【００４４】図３〜図５は第１実施形態によるアキュム
レータ８の具体的構造を例示するもので、図４は図３の
Ｘ−Ｘ断面図で、図５は図３の上面図である。タンク本
体部８１はアルミニュウム等の金属により縦長の円筒形
状に成形されている。タンク本体部８１の側面上方部に
はパイプ状の冷媒流入部８２が配置されている。

【００４５】この冷媒流入部８２は蒸発器５出口からの
冷媒をタンク本体部８１内に流入させるものであって、
図５に示すように冷媒流入部８２は具体的にはタンク本
体部８１の円筒形状の接線方向に冷媒を流入させるよう
にタンク本体部８１に対して配置されている。これによ
り、タンク本体部８１内の冷媒流れに旋回流を与えて冷
媒の気液を遠心分離できるようにしている。

【００４６】また、タンク本体部８１の上面部の中央部
にはパイプ状の冷媒吸入部８３が配置されている。この
冷媒吸入部８３の上端側は圧縮機１吸入側に接続され、
下端側は所定長さだけタンク本体部８１内へ突出し開口
している。冷媒吸入部８３は、その下端開口部からタン
ク本体部８１内の上方部のガス冷媒を吸入する。

【００４７】なお、冷媒流入部８２および冷媒吸入部８
３はともにアルミニュウム等の金属によりパイプ状に成
形され、溶接等の接合手段にてタンク本体部８１の穴部
に固定される。

【００４８】タンク本体部８１内において、冷媒吸入部
８３の開口部下側に板状の仕切り部材８４が所定間隔を
介して対向配置されている。この仕切り部材８４は冷媒
吸入部８３の開口部面積より十分大きい面積を有する円
板状の形状であり、タンク本体部８１内の底部（下側）
に溜まる液冷媒が冷媒吸入部８３の開口部内に巻き込ま
れるのを阻止する冷媒分離部材を構成する。

【００４９】仕切り部材８４はタンク本体部８１内の上
下方向において冷媒液面Ｂと冷媒流入部８２の開口部と
の中間部位に位置して水平方向に配置されている。ここ
で、冷媒液面Ｂは冷凍サイクル内への冷媒充填量が適正
であって、通常のサイクル運転条件であるときに形成さ
れる液面高さを示している。

【００５０】仕切り部材８４はアルミニュウム等の金
属、あるいは適宜の樹脂で形成することができ、本例で
は、仕切り部材８４の外周部において１８０°対称とな
る２箇所に径外方への突出部８４ａ、８４ｂを形成し、
この突出部８４ａ、８４ｂをタンク本体部８１の内壁面
に圧入等の手段で固定している。仕切り部材８４をアル
ミニュウム等の金属で形成する場合は溶接等の接合手段
を用いて、仕切り部材８４をタンク本体部８１の内壁面
に固定してもよい。

【００５１】仕切り部材８４の外周部とタンク本体部８
１の内壁面との間には、突出部８４ａ、８４ｂにより仕
切られた２箇所の間隙部が形成され、この２箇所の間隙
部によって、仕切り部材８４の上下の空間を連通させる
連通路８５、８６が形成される。

【００５２】オイル吸入管８７は仕切り部材８４の中心
孔８４ｃ部を貫通してタンク本体部８１内の上下方向に
延びるように配置されている。オイル吸入管８７もアル
ミニュウム等の金属、あるいは適宜の樹脂で形成するこ
とができ、仕切り部材８４の中心孔８４ｃ部に圧入等の
手段で固定している。

【００５３】オイル吸入管８７の下端部はタンク本体部
８１の底部付近まで垂下して側方に曲げてあり、この側
方曲げ部の開口部をオイル吸入口８８として構成してい
る。このオイル吸入口８８はタンク本体部８１内の下方
側に溜まる液冷媒中に溶け込んでいるオイルをオイル吸
入管８７内に吸入するためのものである。

【００５４】一方、オイル吸入管８７の上端部は所定長
さＬ１だけ冷媒吸入部８３内に挿入され、冷媒吸入部８
３内に連通させてある。冷媒吸入部８３内の流路におい
て、この所定長さＬ１の部分では、オイル吸入管８７の
上端部の挿入により絞り通路８９が形成される。

【００５５】次に、上記構成において第１実施形態の作
動を説明する。図２の冷凍サイクルが運転されると、蒸
発器５を通過した気液混合の冷媒が冷媒流入部８２から
タンク本体部８１内の仕切り部材８４上方側に流入す
る。この際、タンク本体部８１内への冷媒流れに旋回流
を与えて冷媒の気液を密度差により遠心分離し、タンク
本体部８１内空間の外周側に液冷媒を集め、中心側にガ
ス冷媒を集める。

【００５６】タンク本体部８１内空間の外周側の液冷媒
は仕切り部材８４の外周部とタンク本体部８１の内壁面
との間に形成される連通路８５、８６を通して下方へ落
下する。これにより、タンク本体部８１内の下方側に液
冷媒が溜まって、仕切り部材８４の下方側に冷媒液面Ｂ
を形成する。

【００５７】そして、タンク本体部８１内中心部の上方
側のガス冷媒を矢印ｄのごとく冷媒吸入部８３の下端開
口部へ吸入する。ここで、冷媒吸入部８３の下端側流路
には所定長さＬ１の絞り通路８９が形成してあるので、
この絞り通路８９を吸入冷媒が通過するときの圧力損失
により、絞り通路８９下流のＡ領域の圧力Ｐａがタンク
内圧力Ｐｂより低くなる（Ｐａ＜Ｐｂ）。

【００５８】この結果、オイル吸入管８７の上端部（Ａ
領域）と、下端側のオイル吸入口８８との間に所定の圧
力差ΔＰ（Ｐｂ−Ｐａ）が作用して、タンク本体部８１
底部付近の液冷媒中に溶け込んでいるオイルをオイル吸
入口８８からオイル吸入管８７内に吸入することができ
る。

【００５９】このように第１実施形態によると、冷媒吸
入部８３での冷媒流れの圧力損失に基づいてオイル吸入
管８７の上下両端部間に圧力差ΔＰを作用させることが
でき、これにより、１本のオイル吸入管８７でストロー
方式にてタンク本体部８１底部付近のオイルを吸い込む
ことができる。

【００６０】ところで、車両用空調装置の冷凍サイクル
において、圧縮機作動断続用エアコンスイッチのオンオ
フや、蒸発器５のフロスト防止等の制御のために、電磁
クラッチ２により圧縮機１の作動が断続制御され、圧縮
機１が停止状態から再起動されると、圧縮機１の吸入圧
が急激に低下する。その結果、アキュムレータ８のタン
ク本体８１の内部圧力も急激に低下して、タンク本体８
１内の液冷媒のフォーミング現象が発生する。

【００６１】このフォーミング現象によりタンク本体１
０内の液冷媒が上方へ巻き上げられるという事態が発生
するが、第１実施形態によると、タンク本体部８１内に
おいて冷媒吸入部８３の開口部下側に、この冷媒吸入部
８３の開口部面積より十分大きい面積を有する円板状の
仕切り部材８４を対向配置しているので、液冷媒が上方
へ巻き上げられても仕切り部材８４の下面に液冷媒が衝
突するだけであり、液冷媒が冷媒吸入部８３の開口部へ
直接向かうことを抑制できる。

【００６２】従って、フォーミング現象による液冷媒の
上方への巻き上げに起因する圧縮機１への液戻り、液圧
縮を未然に防止できる。

【００６３】次に、第１実施形態によるアキュムレータ
８のタンク容積低減のための具体的工夫点および効果の
数値例を説明する。

【００６４】（１）冷媒の気液分離に必要な空間の低減
効果 圧縮機１の起動時にフォーミング現象により液冷媒が上
方へ巻き上げられても、第１実施形態によると、円板状
仕切り部材８４により液冷媒が冷媒吸入部８３の開口部
へ直接向かうことを抑制できるので、フォーミング現象
による圧縮機１への液戻りを防止できる。

【００６５】従って、フォーミング現象による液冷媒分
離のための空間を低減できることになる。この「フォー
ミング現象による液冷媒分離のための空間」は、図１の
冷媒の気液分離に必要な空間に含まれるものであっ
て、本発明者の実験検討によると、円板状仕切り部材８
４による液戻り防止効果により、図１の空間の容積
（＝４２０ｃｃ〜３３６ｃｃ）を２５０ｃｃ程度低減で
きることが分かった。

【００６６】この結果、図１の空間の容積は１７０ｃ
ｃ〜８６ｃｃまで減少することになるが、この程度の容
積があれば、冷媒の気液を十分遠心分離することがで
き、気液分離機能を損なうことはない。

【００６７】（２）余裕冷媒量蓄積のための空間の低減
効果 圧縮機１の吐出側配管および吸入側配管は前述のように
振動変位吸収のために、弾性に富んだゴムホース９、１
０で構成されているので、ゴム系材料を透過して冷媒洩
れが発生しやすい。その結果、従来のゴムホースを用い
た冷凍サイクルにおけるアキュムレータでは、余裕冷媒
量蓄積のための空間として、３１０ｃｃ〜２４８ｃｃ
の容積を設定している。

【００６８】これに対し、第１実施形態では、圧縮機１
の吐出側冷媒配管および吸入側冷媒配管を構成するゴム
ホース９、１０として、特に内面樹脂層を設けたゴムホ
ースを用いて冷媒洩れ量の低減を図っている。

【００６９】すなわち、図６はこのゴムホース９、１０
を例示するもので、最内層として冷媒の透過を防止する
内面樹脂層１４を設けている。

【００７０】この内面樹脂層１４は具体的にはナイロン
等のポリアミド系の樹脂にて構成している。このポリア
ミド系の樹脂は冷媒の透過防止性、耐熱性等に優れてい
る。また、内面樹脂層１４の厚さは冷媒透過防止性能お
よびホースの柔軟性確保のために０．１〜０．５ｍｍ程
度である。

【００７１】中間ゴム層１５は外部からの水分侵入防止
等の役割を果たすもので、アクリロニトリルブタジエン
ゴム（ＮＢＲ）等により構成される。補強糸層１６はゴ
ムホースの補強のためのもので、ポリエステル系樹脂の
糸を編組したものである。外面ゴム層１７は耐オゾン性
に優れたゴム材料であるエチレン・プロピレン・ジエン
共重合ゴム（ＥＰＤＭ）等から構成されている。

【００７２】本発明者の実験検討によると、図６のゴム
ホース９、１０を用いると、内面樹脂層１４を設けてい
ない従来の一般的なゴムホースを用いる場合に比較し
て、図７に示すように冷媒洩れ量を１９５ｃｃ／１５年
減少できることが分かった。ここで、１５年という期間
は車両寿命に相当する期間である。

【００７３】この冷媒洩れ量低減効果により、その分だ
け余裕冷媒量蓄積のための空間の容積を低減できる。
なお、余裕冷媒量蓄積のための空間は図１に示すよう
に元々３１０ｃｃ〜２４８ｃｃの容積に設定されている
ので、１９５ｃｃの容積低減を行っても気液分離、冷媒
量変動吸収等の性能（最終的には冷房能力の維持）に支
障を来すことはない。

【００７４】（３）冷媒変動量吸収のための空間の低減
効果 図２に示す冷凍サイクルにおいて、アキュムレータ８で
の冷媒量変動の挙動について説明すると、一般に、アキ
ュムレータサイクルでは、蒸発器５や凝縮器３の熱負荷
増加、圧縮機１の回転数上昇等が生じて、循環冷媒流量
が増加するときには、アキュムレータ８内の蓄積冷媒が
凝縮器３側へ持ち出される。逆に、サイクル運転条件の
変動により循環冷媒流量が減少するときには、凝縮器３
側からアキュムレータ８内へ冷媒が戻り、蓄えられる。

【００７５】このように、サイクルの熱負荷や圧縮機回
転数といったサイクル運転条件の変動により、アキュム
レータ８に対する冷媒の入出が起こり、その結果、アキ
ュムレータ８内の冷媒液面Ｂ（図３）が上下に変動する
ので、前述の冷媒変動量吸収のための空間が必要とな
る。

【００７６】ところで、上記説明から理解されるように
アキュムレータ８内の冷媒変動量は凝縮器３側へ持ち出
される液冷媒量により決まり、凝縮器３の内容積が大き
いほど液冷媒の持ち出し量が多くなる。本発明者の実験
検討によると、液冷媒の持ち出し量が多いときは凝縮器
３の内容積の６５％程度を液冷媒が占め、持ち出し量の
少ないときは凝縮器内容積の１５％程度を液冷媒が占め
ることが分かっている。

【００７７】そこで、上記点に着目して、凝縮器３とし
て、放熱性能当たりの内容積を小さくできるマルチフロ
ー（ＭＦ）タイプの凝縮器３を用いて、アキュムレータ
８内の冷媒変動量の低減を図るようにしている。

【００７８】ここで、マルチフロータイプの凝縮器３の
具体例を図８、図９により説明すると、凝縮器３は、所
定間隔を開けて配置された第１、第２の一対のヘッダタ
ンク３１、３２を有し、この第１、第２ヘッダタンク３
１、３２は上下方向に略円筒状に延びる形状になってい
る。この第１、第２ヘッダタンク３１、３２の間に熱交
換用のコア部３３を配置している。

【００７９】コア部３３は第１、第２ヘッダタンク３
１、３２の間で、水平方向に冷媒を流す偏平状のチュー
ブ３４を上下方向に多数並列配置し、この多数のチュー
ブ３４の間に波状に折り曲げ加工されたコルゲートフィ
ン３５を介在して接合している。ここで、チューブ３４
は図９に示すように多数の冷媒通路穴３４ａをアルミニ
ウムの押し出し加工で成形した押し出し多穴偏平チュー
ブである。

【００８０】チューブ３４の一端部は第１ヘッダタンク
３１内に連通し、他端部は第２ヘッダタンク３２内に連
通している。そして、第２ヘッダタンク３２の上方側に
冷媒の入口側配管ジョイント（冷媒入口部）３６を配置
し接合している。また、第２ヘッダタンク３２の下方側
に冷媒の出口側配管ジョイント（冷媒出口部）３７を配
置し接合している。

【００８１】さらに、本例においては、第２ヘッダタン
ク３２内において、入口側配管ジョイント３６と出口側
配管ジョイント３７との間の部位に１枚のセパレータ３
８を配置することにより、第２ヘッダタンク３２の内部
を上下方向に２つの空間３２ａと３２ｂに仕切ってい
る。

【００８２】これにより、入口側配管ジョイント３６か
らの冷媒を第２ヘッダタンク３２の上側空間３２ａを通
してコア部３３の上側半分のチューブ３４に流入させた
後、冷媒を第１ヘッダタンク３１内で矢印ａのようにＵ
ターンさせてコア部３３の下側半分のチューブ３４に流
入させる。しかるのち、第２ヘッダタンク３２の下側空
間３２ｂを通して冷媒は出口側配管ジョイント３７から
外部へ流出するようになっている。

【００８３】このように、冷媒はコア部３３の偏平状チ
ューブ３４と第１、第２ヘッダタンク３１、３２の間で
Ｕターン状に流れる間に、コルゲートフィン３５を介し
て冷却空気（外気）中に放熱して凝縮する。その際、冷
媒は多数本の偏平状チューブ３４の並列流路を同時に流
れるマルチフローの形態になっているから、図１０に示
すサーペンタイプの凝縮器３に比較して凝縮器内容積を
大幅に低減できる。

【００８４】すなわち、図１０のサーペンタイプの凝縮
器３においては、１本の押し出し多穴チューブ３４を蛇
行状に折り曲げ加工して、このチューブ３４の蛇行状折
り曲げ部相互の間にコルゲートフィン３５を配置し、接
合している。そして、チューブ３４の両端部には冷媒の
入口ヘッダーパイプ３１′および出口ヘッダーパイプ３
２′が接合される。

【００８５】このように、蛇行状に折り曲げ加工した１
本の押し出し多穴チューブ３４により冷媒流路を構成す
るので、サーペンタイプの凝縮器３では、圧損低減のた
めに押し出し多穴チューブ３４の流路断面積を増大せざ
るを得ない。例えば、従来のサーペンタイプの凝縮器３
における具体的設計例として、押し出し多穴チューブ３
４の流路断面積を３９．１１ｍｍ²にしている。

【００８６】これに対して、マルチフロータイプの凝縮
器３では、多数本の偏平状チューブ３４の並列流路を冷
媒が同時に流れるから、押し出し多穴チューブ３４の流
路断面積を小さくしても冷媒流路の圧損を低減できる。
その結果、サーペンタイプと同一放熱能力という条件の
下で、押し出し多穴チューブ３４の流路断面積を１１．
１３ｍｍ²に低減できる。

【００８７】以上の結果、マルチフロータイプの凝縮器
３では、サーペンタイプの凝縮器３に比較して凝縮器内
容積を大幅に低減できる。具体的には、従来のサーペン
タイプの凝縮器３の内容積が最大５２０ｃｃ程度である
のに対して、マルチフロータイプの凝縮器３の内容積は
最大でも３９０ｃｃ程度に低減できる。ここで、凝縮器
内容積とは、チューブ３４の流路容積にヘッダタンク３
１、３２（ヘッダーパイプ３１′、３２′）の容積を加
えた全体の容積である。

【００８８】本発明者の実験検討によると、マルチフロ
ータイプの凝縮器３の採用による凝縮器内容積の低減に
よって、冷媒変動量吸収のための空間を５０ｃｃ程度
低減できることが分かった。これにより、アキュムレー
タ８のタンク容積を図１１に示すように低減できる。こ
の場合、冷媒変動量吸収のための空間は図１に示すよ
うに元々９６ｃｃ〜１２０ｃｃの容積に設定されている
ので、５０ｃｃの容積低減を行っても気液分離、冷媒量
変動吸収等の性能（最終的には冷房能力の維持）に支障
を来すことはない。

【００８９】次に、図１２は、前述の図３〜図５に示す
遠心式の気液分離方式における気液分離性とアキュムレ
ータ８のタンク径（タンク内径）との関係を示すもの
で、遠心式の気液分離方式ではタンク径を小さくする
と、タンク本体８１の内壁面に沿う旋回流の速度が高く
なって、遠心力が増加するので、冷媒の気液分離性が向
上する。

【００９０】しかし、あまりにタンク径を小さくする
と、気液分離のための空間が減少するとともに、冷媒流
入部８２と冷媒吸入部（冷媒出口）８３が接近しすぎ
て、冷媒の気液分離性を悪化させる。その結果、本発明
者の実験検討によれば、遠心式の気液分離方式ではタン
ク径を５０〜６０ｍｍの範囲に設定すると、冷媒の気液
分離性が最も良好になることが分かった。

【００９１】なお、従来の一般的な分離方式は、図１に
示すような気液の密度差を利用して気液の分離を重力の
みにより行う方式であって、この重力方式の場合はタン
ク上方から流入した気液混合冷媒がタンク内を流下する
ときに、冷媒の気液を密度差により分離しているので、
タンク内を流下する液冷媒が液面に強く衝突して、液面
を泡立たせる。この液面の泡立ちが、気液分離のための
空間を増加させる原因になる。

【００９２】これに対して、遠心式の気液分離方式で
は、気液の密度差による重力方式の分離だけでなく、旋
回流による遠心力によっても気液の分離を行うので、液
冷媒の液面への衝突を緩和でき、液面の泡立ちを減少で
きる。これにより、遠心式の気液分離方式では気液分離
のための空間を重力方式より低減できる利点がある。

【００９３】（第２実施形態）図１３、図１４は第２実
施形態であり、圧縮機１として外部からの制御信号によ
り吐出容量を可変する外部可変容量型圧縮機を用いてい
る。この外部可変容量型圧縮機１は公知のものであり、
例えば、斜板型圧縮機において吐出圧と吸入圧を利用し
て斜板室の圧力を制御する電磁式圧力制御装置１８を備
え、斜板室の圧力を制御することにより斜板の傾斜角度
を可変してピストンのストローク、すなわち圧縮機吐出
容量を変化させることができる。

【００９４】上記電磁式圧力制御装置１８および電磁ク
ラッチ２の通電は電子制御装置（ＥＣＵ）１９により制
御される。この電子制御装置１９は周知のようにマイク
ロコンピュータとその周辺回路から構成され、センサ群
２０および空調操作パネル２１の操作スイッチ群２２か
らの入力信号に基づいて所定の演算処理を行って空調の
自動制御を行うものである。

【００９５】圧縮機吐出容量の増減および電磁クラッチ
２の断続は、主として、蒸発器５のフロスト防止の制
御、あるいは蒸発器５の冷却能力制御のために行われ、
蒸発器５の温度（蒸発器吹出温度）が所定の目標温度と
なるように制御が行われる。

【００９６】そして、第２実施形態では図１４に示すよ
うに、電子制御装置１９から電磁クラッチ２のＯＮ信号
が出力されて圧縮機１が起動するときには、必ず、吐出
容量が５０％以下の状態で圧縮機１を起動させ、圧縮機
１の起動後、所定時間ｔ０をかけて吐出容量を５０％以
下の状態から１００％に向けて徐々に増加させるように
している。このような吐出容量制御は、電子制御装置１
９により電磁式圧力制御装置１８を制御して斜板室の圧
力を制御することにより実行できる。

【００９７】これによると、圧縮機１が停止状態から起
動するときに、吐出容量を５０％以下に制限することに
よって、圧縮機の吸入圧が急激に低下することを抑制で
きる。その結果、アキュムレータ８の内部圧力の急低下
による液冷媒のフォーミング現象を抑制できる。

【００９８】従って、第１実施形態による円板状の仕切
り部材８４を設置しなくとも、フォーミング現象による
液冷媒分離のための空間を低減でき、その空間低減効果
は仕切り部材８４の場合と同様に２５０ｃｃ程度であ
り、図１の空間の容積を１７０ｃｃ〜８６ｃｃに低減
できることが分かった。なお、第１実施形態による円板
状の仕切り部材８４を設置したアキュムレータ８を持つ
冷凍サイクルにおいて、第２実施形態による圧縮機１の
起動時容量制御を組み合わせてもよいことはもちろんで
ある。

【００９９】（他の実施形態）なお、本発明は、上述の
第１、第２実施形態に限定されることなく、種々変形可
能である。

【０１００】図７、図１１では、それぞれ、内面樹脂
ホースによるタンク容積低減効果と、マルチフロー型凝
縮器３の内容積低減によるタンク容積低減効果とを単独
に示しているが、この両者による効果を組み合わせるこ
とにより、タンク容積の低減効果は１９５ｃｃ＋５０ｃ
ｃ＝２４５ｃｃになるので、タンク容積を５５５ｃｃ〜
７５５ｃｃにすることができる。

【０１０１】内面樹脂ホースによるタンク容積低減効
果に、第２実施形態の外部可変容量型圧縮機３１の起動
時小容量制御によるタンク容積低減効果を組み合わせる
ことにより、タンク容積の低減効果は１９５ｃｃ＋２５
０ｃｃ＝４４５ｃｃになるので、タンク容積を３５５ｃ
ｃ〜５５５ｃｃにすることができる。

【０１０２】第２実施形態の外部可変容量型圧縮機３
１の起動時小容量制御によるタンク容積低減効果に、マ
ルチフロー型凝縮器３の内容積低減によるタンク容積低
減効果を組み合わせることにより、タンク容積の低減効
果は２５０ｃｃ＋５０ｃｃ＝３００ｃｃになるので、タ
ンク容積を５００ｃｃ〜７００ｃｃにすることができ
る。

【０１０３】内面樹脂ホースによるタンク容積低減効
果と、マルチフロー型凝縮器３の内容積低減によるタン
ク容積低減効果と、第２実施形態の外部可変容量型圧縮
機３１の起動時小容量制御によるタンク容積低減効果と
を組み合わせることにより、タンク容積の低減効果は１
９５ｃｃ＋５０ｃｃ＋２５０ｃｃ＝４９５ｃｃになるの
で、タンク容積を３０５ｃｃ〜５０５ｃｃにすることが
できる。

【０１０４】内面樹脂ホースによるタンク容積低減効
果と、マルチフロー型凝縮器３の内容積低減によるタン
ク容積低減効果と、仕切り部材８４によるタンク容積低
減効果とを組み合わせることにより、タンク容積の低減
効果は１９５ｃｃ＋５０ｃｃ＋２５０ｃｃ＝４９５ｃｃ
になるので、タンク容積を３０５ｃｃ〜５０５ｃｃにす
ることができる。

【０１０５】内面樹脂ホースによるタンク容積低減効
果に、仕切り部材８４によるタンク容積低減効果を組み
合わせることにより、タンク容積の低減効果は１９５ｃ
ｃ＋２５０ｃｃ＝４４５ｃｃになるので、タンク容積を
３５５ｃｃ〜５５５ｃｃにすることができる。

【０１０６】仕切り部材８４によるタンク容積低減効
果に、マルチフロー型凝縮器３の内容積低減によるタン
ク容積低減効果を組み合わせることにより、タンク容積
の低減効果は２５０ｃｃ＋５０ｃｃ＝３００ｃｃになる
ので、タンク容積を５００ｃｃ〜７００ｃｃにすること
ができる。

【０１０７】第１実施形態では、気液の分離を重力だ
けでなく、遠心力によっても行う遠心式の気液分離方式
について説明したが、気液の分離を重力のみにより行う
重力方式のものに本発明を適用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アキュムレータの必要容積の説明図である。

【図２】本発明のアキュムレータを適用する冷凍サイク
ルの構成図である。

【図３】本発明の第１実施形態のアキュムレータを示す
縦断面図である。

【図４】図３のＸ−Ｘ断面図である。

【図５】図３の上面図である。

【図６】第１実施形態で用いるゴムホースの断面図であ
る。

【図７】第１実施形態で用いるゴムホースの効果の説明
図である。

【図８】第１実施形態で用いる凝縮器の正面図である。

【図９】図８の凝縮器におけるチューブの断面図であ
る。

【図１０】図８の凝縮器とは別タイプの凝縮器（比較
例）の斜視図である。

【図１１】図８の凝縮器による効果の説明図である。

【図１２】第１実施形態で用いる遠心分離式のアキュム
レータのタンク径と気液分離性との関係の説明図であ
る。

【図１３】本発明の第２実施形態を示す冷凍サイクルの
構成図である。

【図１４】第２実施形態による圧縮機の容量制御の説明
図である。

【符号の説明】

１…圧縮機、３…凝縮器、５…蒸発器、８…アキュムレ
ータ、８１…タンク本体部、８２…冷媒流入部、８３…
冷媒吸入部、８４…仕切り部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂 鉱一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 山中 康司 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 (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機（１）
   と、前記圧縮機（１）の吸入側に配置されて冷媒の気液
   を分離し、液冷媒を溜めるアキュムレータ（８）とを備
   える冷凍サイクル装置において、 前記圧縮機（１）として、外部からの制御信号により吐
   出容量を可変する外部可変容量型圧縮機を用いるととも
   に、前記圧縮機（１）の起動時に前記圧縮機（１）を５
   ０％以下の容量で起動させる制御装置（１９）を備え、 前記アキュムレータ（８）の容積を５５０ｃｃ〜７５０
   ｃｃとしたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 【請求項２】 冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機（１）
   と、 前記圧縮機（１）の吐出側に接続され、前記圧縮機
   （１）の吐出冷媒を凝縮させる凝縮器（３）と、 前記圧縮機（１）の吸入側に配置されて冷媒の気液を分
   離し、液冷媒を溜めるアキュムレータ（８）とを備える
   冷凍サイクル装置において、 冷媒配管を構成するゴムホース（９、１０）として、内
   面部に低ガス透過性の樹脂層（１４）を有するものを用
   い、 前記凝縮器（３）として、内容積が３９０ｃｃ以下のも
   のを用い、 前記アキュムレータ（８）の容積を５５５ｃｃ〜７５５
   ｃｃとしたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
3. 【請求項３】 冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機（１）
   と、前記圧縮機（１）の吸入側に配置されて冷媒の気液
   を分離し、液冷媒を溜めるアキュムレータ（８）とを備
   える冷凍サイクル装置において、 冷媒配管を構成するゴムホース（９、１０）として、内
   面部に低ガス透過性の樹脂層（１４）を有するものを用
   い、 前記圧縮機（１）として、外部からの制御信号により吐
   出容量を可変する外部可変容量型圧縮機を用いるととも
   に、前記圧縮機（１）の起動時に前記圧縮機（１）を５
   ０％以下の容量で起動させる制御装置（１９）を備え、 前記アキュムレータ（８）の容積を３５５ｃｃ〜５５５
   ｃｃとしたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
4. 【請求項４】 冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機（１）
   と、 前記圧縮機（１）の吐出側に接続され、前記圧縮機
   （１）の吐出冷媒を凝縮させる凝縮器（３）と、 前記圧縮機（１）の吸入側に配置されて冷媒の気液を分
   離し、液冷媒を溜めるアキュムレータ（８）とを備える
   冷凍サイクル装置において、 前記圧縮機（１）として、外部からの制御信号により吐
   出容量を可変する外部可変容量型圧縮機を用いるととも
   に、前記圧縮機（１）の起動時に前記圧縮機（１）を５
   ０％以下の容量で起動させる制御装置（１９）を備え、 前記凝縮器（３）として、内容積が３９０ｃｃ以下のも
   のを用い、 前記アキュムレータ（８）の容積を５００ｃｃ〜７００
   ｃｃとしたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
5. 【請求項５】 冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機（１）
   と、 前記圧縮機（１）の吐出側に接続され、前記圧縮機
   （１）の吐出冷媒を凝縮させる凝縮器（３）と、 前記圧縮機（１）の吸入側に配置されて冷媒の気液を分
   離し、液冷媒を溜めるアキュムレータ（８）とを備える
   冷凍サイクル装置において、 前記圧縮機（１）として、外部からの制御信号により吐
   出容量を可変する外部可変容量型圧縮機を用いるととも
   に、前記圧縮機（１）の起動時に前記圧縮機（１）を５
   ０％以下の容量で起動させる制御装置（１９）を備え、 冷媒配管を構成するゴムホース（９、１０）として、内
   面部に低ガス透過性の樹脂層（１４）を有するものを用
   い、 前記凝縮器（３）として、内容積が３９０ｃｃ以下のも
   のを用い、 前記アキュムレータ（８）の容積を３０５ｃｃ〜５０５
   ｃｃとしたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
6. 【請求項６】 前記外部可変容量型圧縮機（１）および
   前記制御装置（１９）に代えて、前記アキュムレータ
   （８）内に、底部の液冷媒が上方部のガス冷媒に巻き込
   まれるのを阻止する仕切り部材（８４）を備えることを
   特徴とする請求項１、３、４、５のいずれか１つに記載
   の冷凍サイクル装置。
7. 【請求項７】 前記アキュムレータ（８）内に、底部の
   液冷媒が上方部のガス冷媒の流れに巻き込まれるのを阻
   止する仕切り部材（８４）を備えることを特徴とする請
   求項１ないし５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装
   置。
8. 【請求項８】 前記アキュムレータ（８）の内部空間に
   流入する冷媒に旋回流を形成して、この流入冷媒の気液
   を遠心分離するようにしたことを特徴とする請求項１な
   いし７のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
9. 【請求項９】 前記遠心分離式のアキュムレータ（８）
   のタンク径を５０〜６０ｍｍとしたことを特徴とする請
   求項８に記載の冷凍サイクル装置。
10. 【請求項１０】 冷凍サイクルの圧縮機（１）の吸入側
    に配置されて冷媒の気液を分離し、液冷媒を溜めるタン
    ク本体部（８１）を有するアキュムレータ（８）におい
    て、 前記冷凍サイクルの蒸発器（５）出口からの冷媒を前記
    タンク本体部（８１）内に流入させる冷媒流入部（８
    ２）と、 前記タンク本体部（８１）内の上方部のガス冷媒を吸入
    する冷媒吸入部（８３）と、 前記タンク本体部（８１）内の液冷媒が前記冷媒吸入部
    （８３）に巻き込まれるのを阻止する仕切り部材（８
    ４）とを備え、 前記タンク本体部（８１）の容積を５５０ｃｃ〜７５０
    ｃｃとしたことを特徴とするアキュムレータ。