JP2002162134A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部からの受液器受熱による熱害の防止と、
受液器から流出する液冷媒における泡消え性の確保との
両立を図って、良好な冷媒封入特性を得る。 【解決手段】 凝縮器２通過後の冷媒を受液器３１内の
上側に流入させる上側冷媒流入手段をなす連通パイプ３
２と、凝縮器２通過後の冷媒を受液器３１内の下側に流
入させる下側冷媒流入手段をなす連通穴３３とを備え、
連通パイプ３２上からの上側冷媒流入量Ｇｒ１を、３０
ｋｇ／ｈ〜１１０ｋｇ／ｈの範囲に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒凝縮器を通過
した冷媒の気液を分離して液冷媒を蓄える受液器を備え
た冷凍サイクル装置において、サイクル内への冷媒封入
特性の改善に関するもので、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】本出願人は先に、特開２０００−７４５
２７号公報において、冷媒凝縮器を通過して凝縮した冷
媒を受液器に対して上下両側の流入路から流入させるよ
うにしたものを提案している。

【０００３】これによると、受液器内部の上側空間の冷
媒が外部からの受熱によりガス化するという現象を受液
器内部の上側空間に流入する液冷媒の冷却効果により抑
制できる。そのため、受液器容積をその上側空間まで液
冷媒の蓄積のために有効に使用できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は上記従来技
術について具体的に検討評価したところ、受液器に対す
る上側からの冷媒流入量の設定如何により冷媒封入特性
が大きく変動してしまうことが分かった。

【０００５】そこで、本発明は上記点に鑑み、受液器に
対する上側からの冷媒流入量を具体的に適切に設定する
ことにより、外部からの受液器受熱による熱害の防止
と、受液器から流出する液冷媒における泡消え性の確保
との両立を図って、良好な冷媒封入特性を得ることを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明では、凝縮器（２）通過後の
冷媒を受液器（３１）内の上側に流入させる上側冷媒流
入手段（３２）と、凝縮器（２）通過後の冷媒を受液器
（３１）内の下側に流入させる下側冷媒流入手段（３
３、３３０）とを備え、上側冷媒流入手段（３２）から
の上側冷媒流入量Ｇｒ１を、３０ｋｇ／ｈ〜１１０ｋｇ
／ｈの範囲に設定したことを特徴とする。

【０００７】本発明者の実験検討によると、上側冷媒流
入手段（３２）からの上側冷媒流入量Ｇｒ１を３０ｋｇ
／ｈ以上にすることにより、上側流入冷媒により受液器
（３１）の上側空間の壁面に対する冷却効果を発揮でき
ることが分かった。このため、受液器（３１）が外部か
ら受熱するような条件下（例えば、車両エンジンのアイ
ドル時における熱風巻き込み時等）においても、受液器
（３１）内部での液冷媒のガス化を良好に抑制でき、受
液器（３１）の容積を液冷媒の蓄積のために有効に使用
できることが分かった。

【０００８】この結果、受液器（３１）内にて本来蓄積
すべき冷媒が凝縮器（２）側にオーバーフローして発生
する「過充填サイクル状態」を抑制できる。そのため、
過充填サイクル状態に起因する圧縮機動力の増加（ＣＯ
Ｐ悪化）といった不具合を防止できる。

【０００９】また、本発明者の実験検討によると、上側
冷媒流入手段（３２）からの上側冷媒流入量Ｇｒ１を１
１０ｋｇ／ｈ以下に制限することにより、上側からの冷
媒流入による動圧で、受液器（３１）内の冷媒液面が乱
されることを抑制でき、これにより、受液器（３１）か
ら流出する液冷媒中にガス冷媒が混入することを抑制で
きることが分かった。その結果、液冷媒における泡消え
性を確保して、良好な冷媒封入特性を得ることができ
る。

【００１０】請求項２に記載の発明では、請求項１にお
いて、上側冷媒流入手段（３２）の通路面積をＡ１と
し、下側冷媒流入手段（３３、３３０）の通路面積をＡ
２としたとき、両冷媒流入手段（３２、３３、３３０）
の通路面積比（Ａ１／Ａ２）を、１〜２の範囲とするこ
とを特徴とする。

【００１１】本発明者の実験検討によると、上下の両冷
媒流入手段の通路面積比（Ａ１／Ａ２）を、１〜２の範
囲とすることにより、適用対象の冷凍サイクル装置の冷
媒流量が広範囲に変化しても、上側冷媒流入量Ｇｒ１を
上記の所定範囲（３０〜１１０ｋｇ／ｈ）に規制して、
良好な冷媒封入特性が得られることが分かった。

【００１２】請求項３に記載の発明のように、請求項１
または２において、凝縮器（２）のチューブ（２４）が
連通するヘッダタンク（２１、２２）を上下方向に延び
るように配置し、ヘッダタンク（２１、２２）に受液器
（３１）を一体に構成し、上側冷媒流入手段（３２）は
パイプ状部材により構成し、下側冷媒流入手段（３３）
はヘッダタンク（２１、２２）と受液器（３１）の壁面
を貫通する連通穴により構成してもよい。

【００１３】請求項４に記載の発明のように、請求項１
または２において、凝縮器（２）のチューブ（２４）が
連通するヘッダタンク（２１、２２）を上下方向に延び
るように配置し、ヘッダタンク（２１、２２）に対して
受液器（３１）を別体にて構成し、上側冷媒流入手段
（３２）および下側冷媒流入手段（３３０）をともにパ
イプ状部材により構成してもよい。

【００１４】なお、上記各手段に付した括弧内の符号
は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を
示すものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は第１実施
形態を示しており、本発明を自動車用空調装置における
受液器一体型冷媒凝縮器に適用した例を示している。こ
の自動車用空調装置の冷凍サイクル装置は、冷媒圧縮機
１、受液器一体型冷媒凝縮器２、サイトグラス３、温度
作動式膨張弁４および冷媒蒸発器５を、金属製パイプま
たはゴム製ホースよりなる冷媒配管によって順次接続し
た閉回路より構成されている。

【００１６】冷媒圧縮機１は、自動車のエンジンルーム
（図示せず）内に配置された走行用エンジンにベルトと
電磁クラッチ１ａを介して連結されている。この冷媒圧
縮機１は、電磁クラッチ１ａが接続状態となり、エンジ
ンの回転動力が伝達されると、冷媒蒸発器５下流側より
ガス冷媒を吸入、圧縮して、高温高圧の過熱ガス冷媒を
受液器一体型冷媒凝縮器２へ吐出する。

【００１７】サイトグラス３は、受液器一体型冷媒凝縮
器２の出口側配管ジョイント２７より流出してくる冷媒
の気液状態を作業者が目視観察して、冷凍サイクル内封
入冷媒量の過不足を点検するものである。温度作動式膨
張弁４は、高温高圧の液冷媒を低温低圧の気液二相の霧
状に減圧膨張させる減圧手段として働く。冷媒蒸発器５
は、車室内へ向かって送風される空気を冷却する冷却手
段として働く。

【００１８】以下、受液器一体型冷媒凝縮器２について
詳述すると、凝縮器２は所定間隔を開けて配置された一
対のヘッダタンク、すなわち、第１、第２ヘッダタンク
２１、２２を有し、この第１、第２ヘッダタンク２１、
２２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２１、２２の間に熱交換用
のコア部２３を配置している。

【００１９】本例の冷媒凝縮器２は、一般にマルチフロ
ータイプと称されているものであって、コア部２３は第
１、第２ヘッダタンク２１、２２の間で、水平方向に冷
媒を流す偏平チューブ２４を多数並列配置し、この多数
の偏平チューブ２４の間にコルゲートフィン２５を介在
して接合している。偏平チューブ２４の一端部は第１ヘ
ッダタンク２１内に連通し、他端部は第２ヘッダタンク
２２内に連通している。

【００２０】そして、第１ヘッダタンク２１の上端側に
冷媒の入口側配管ジョイント（冷媒入口部）２６を配置
し接合しており、また、下端側に冷媒の出口側配管ジョ
イント（冷媒出口部）２７を配置し接合している。

【００２１】さらに、本例においては、第１ヘッダタン
ク２１内に第１、第２の２枚のセパレータ２８ａ、２８
ｂを配置するとともに、第２ヘッダタンク２２内に第
３、第４の２枚のセパレータ２９ａ、２９ｂを配置して
いる。これにより、第１、第２ヘッダタンク２１、２２
の内部をそれぞれ上下方向に複数（３個づつ）の空間２
１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃに仕切
っている。従って、入口側配管ジョイント２６からの冷
媒を第１、第２ヘッダタンク２１、２２とコア部２３と
の間で矢印ａ〜ｇのように蛇行状に流通させる。

【００２２】ここで、第１ヘッダタンク２１内の上方側
の第１セパレータ２８ａに対して第２ヘッダタンク２２
内の上方側の第３セパレータ２９ａの高さは低くしてあ
るが、第１ヘッダタンク２１内の下方側の第２セパレー
タ２８ｂと第２ヘッダタンク２２内の下方側の第４セパ
レータ２９ｂは同一高さに配置してある。

【００２３】また、第２ヘッダタンク２２には、冷媒の
気液を分離して液冷媒を蓄える受液器３１が一体に構成
してある。この受液器３１は具体的には略円筒形状であ
り、第２ヘッダタンク２２より若干低い高さを有してお
り、そして、受液器３１は第２ヘッダタンク２２の外面
側方（コア部２３と反対側の部位）に配置され、一体に
接合される。

【００２４】なお、本例では、冷媒凝縮器２の各部およ
び受液器３１はアルミニュウム材で成形され、一体ろう
付けにて組付けられている。

【００２５】受液器３１内部の空間と第２ヘッダタンク
２２との間は以下の構成で連通している。連通パイプ３
２は、受液器３１の上側空間への冷媒流入手段を構成す
るもので、第２ヘッダタンク２２の外表面に沿って上下
方向に配置されている。この連通パイプ３２の一端部
（下端部）は第２ヘッダタンク２２の中間部空間２２ｂ
に連通しており、他端部は受液器３１内部空間のうち、
天井部（最上部）付近に連通している。

【００２６】また、連通穴３３は受液器３１の下側空間
への冷媒流入手段を構成するもので、上下方向において
中間部空間２２ｂに対応する部位に位置して第２ヘッダ
タンク２２と受液器３１の壁面を貫通するように形成さ
れている。これにより、第２ヘッダタンク２２の中間部
空間２２ｂの部位を連通穴３３にて受液器３１の下側空
間に直接連通させることができる。

【００２７】一方、略円筒状の受液器３１の下端部は取
付台座３４により閉塞されている。この取付台座３４
は、受液器３１の円筒状本体部に図示しないシール材を
介して気密に、かつ、脱着可能にねじ止め固定される。
この支持台座３４の上部には異物除去用のフィルタ３５
が一体に設けられている。このフィルタ３５は円筒状の
網状体で構成されている。フィルタ３５の上部に水分吸
着用の乾燥剤３６が配置されている。この乾燥剤３６は
冷媒の流通可能な適宜の袋状部材の内部に粒状乾燥剤を
収納したものである。

【００２８】さらに、第２ヘッダタンク２２と受液器３
１との間の壁面のうち、第４セパレータ２９ｂよりも下
方の部位に連通穴３７を設けて、受液器３１内部の底部
近傍を第２ヘッダタンク２２の下方部空間２２ｃに連通
させている。

【００２９】なお、受液器３１内下側の液冷媒は乾燥剤
３６と接触した後、矢印ｆのように円筒状の網状体から
なるフィルタ３５の内部に必ず流入し、その後、フィル
タ３５内から連通穴３７を通過して下方部空間２２ｃに
流入する。従って、連通穴３７は受液器３１内部の液冷
媒を下方部空間２２ｃ側へ流出させる冷媒流出手段を構
成する。

【００３０】コア部２３において、第２、第４セパレー
タ２８ｂ、２９ｂより上方側の部位は、冷媒圧縮機１の
吐出ガス冷媒をクーリングファン（図示せず）により送
られてくる室外空気と熱交換させて冷媒を冷却、凝縮さ
せる凝縮部３８を構成している。また、コア部２３にお
いて、第２、第４セパレータ２８ｂ、２９ｂより下方側
の部位は、受液器３１内部において気液分離された液冷
媒を室外空気と熱交換させて過冷却する過冷却部３９を
構成している。

【００３１】従って、本例の冷媒凝縮器２は、冷媒流れ
の上流側から順次、凝縮部３８、受液器３１、および過
冷却部３９を構成するとともに、これらを一体に設けた
構成となっている。なお、受液器３１内における冷媒の
気液界面は、冷媒封入量の正常時には、第３セパレータ
２９ａと受液器３１の上端面との中間高さに位置するよ
うになっている。

【００３２】また、冷媒凝縮器２は周知のように、自動
車エンジンルーム内において最前部（エンジン冷却用ラ
ジエータの前方位置）に配置されて、エンジン冷却用ラ
ジエータと共通のクーリングファンにより冷却される。

【００３３】次に、上記構成において作動を説明する。
いま、自動車用空調装置の運転が開始され、電磁クラッ
チ１ａに通電されると、電磁クラッチ１ａが接続状態と
なり、自動車エンジンの回転が圧縮機１に伝達され、圧
縮機１が冷媒を圧縮し、吐出する。

【００３４】これにより、圧縮機１から吐出された過熱
ガス冷媒は、入口側配管ジョイント２６から凝縮器２の
第１ヘッダタンク２１の上部空間２１ａ内に流入し、こ
こから矢印ａのように凝縮部３８の上側チューブ２４を
通過する。その後、冷媒は第２ヘッダタンク２２の上部
空間２２ａに流入して矢印ｂのようにＵターンし、凝縮
部３８の中間部チューブ２４を通過する。その後、冷媒
は第１ヘッダタンク２１の中間部空間２１ｂに流入して
矢印ｃのようにＵターンし、凝縮部３８の下側チューブ
２４を通過する。その後、冷媒は第２ヘッダタンク２２
の中間部空間２２ｂに流入する。

【００３５】この間に、圧縮機１の吐出ガス冷媒はチュ
ーブ２４およびフィン２５を介して冷却空気と熱交換し
て冷却され、ガス冷媒を一部含む飽和液冷媒となる。こ
の飽和液冷媒は、上記の中間部空間２２ｂから矢印ｄ，
ｅのように連通パイプ３２を通って受液器３１内の上側
空間に流入する。

【００３６】また、同時に、中間部空間２２ｂ内の冷媒
は矢印ｆのように連通穴３３を通過して受液器３１の下
側空間に流入する。そして、受液器３１内において冷媒
の気液が分離され、液冷媒が蓄えられる。受液器３１内
下側の液冷媒は矢印ｆのように連通穴３７を通って第２
ヘッダタンク２２の下部空間２２ｃに流入し、更に、下
部空間２２ｃから過冷却部３９のチューブ２４を通過す
る。

【００３７】この過冷却部３９において、液冷媒は再度
冷却されて過冷却状態となり、この過冷却液冷媒は第１
ヘッダタンク２１の下部空間２１ｃを通って出口側配管
ジョイント２７から凝縮器２外へ流出する。

【００３８】そして、過冷却液冷媒はサイトグラス３を
通って、温度作動式膨張弁４に流入する。この膨張弁４
において、過冷却液冷媒は減圧され、低温、低圧の気液
２相冷媒となる。次いで、この気液２相冷媒は蒸発器５
にて空調用空気と熱交換して蒸発し、その蒸発潜熱を空
調用空気から吸熱して、空調用空気を冷却する。蒸発器
５にて蒸発したガス冷媒は圧縮機１に吸入され、再度圧
縮される。

【００３９】次に、本発明の要部である「連通パイプ３
２及び連通穴３３による受液器３１の上下両側への冷媒
流入経路」の形成に伴う冷媒封入特性の改善効果を実験
データに基づいて詳述する。

【００４０】図２は縦軸にＣＯＰ比をとり、横軸に連通
パイプ３２から流入する受液器３１への上側冷媒流入量
Ｇｒ１をとったものである。ここで、縦軸のＣＯＰ比は
下記する所定の受熱条件を設定した場合において受液器
３１への上側冷媒流入量Ｇｒ１を零としたときのＣＯＰ
（冷房能力／圧縮機動力）を基準値「１」とし、この基
準のＣＯＰに対する各上側冷媒流入量設定時のＣＯＰの
比率をとっている。

【００４１】図２の実験対象の冷凍サイクル装置は軽自
動車用空調装置であり、主な実験条件は凝縮器２の入口
冷却空気温度：３０℃、同入口冷却空気風速：１．５ｍ
／ｓ、蒸発器５の吸い込み空気温度２７℃、同空気湿
度：５０％ＲＨ、圧縮機１の回転数：１０００ｒｐｍ
（車両エンジンのアイドル時）である。そして、受液器
３１の受熱温度は、受液器内冷媒の飽和温度＋２０℃と
している。なお、受液器３１の内部には冷媒の気液界面
が形成されるから、受液器内冷媒は基本的には飽和状態
にある。従って、本例では、受液器内冷媒温度より２０
℃高い雰囲気温度により受液器３１に受熱させることに
なる。

【００４２】実車搭載時における受液器受熱原因として
は、特開２０００−７４５２７号公報記載の第２ヘッダ
ータンク２２の上下冷媒温度差によるものと、車両アイ
ドル時におけるエンジンルーム内の熱風回り込み（凝縮
器・ラジエータ通過後の熱風が車両アイドル時に凝縮器
前面側に回り込む現象）によるものとがあるが、受熱の
影響度としては後者の方が大きい。このことを考慮し
て、上記受熱条件は、実車搭載時の熱風回り込みによる
受熱の最も厳しい状態を想定して、冷媒飽和温度＋２０
℃という条件を設定している。

【００４３】図２の実験データから理解されるように、
上側冷媒流入量Ｇｒ１を増加させるにつれてＣＯＰ比が
増大して、サイクル効率を改善できることがわかる。こ
れは以下の理由による。

【００４４】上側冷媒流入量Ｇｒ１が少ないと、この上
側流入冷媒により受液器３１の上側空間の壁面を十分冷
却できない。すると、受液器３１の上側空間では外部か
らの受熱により内部冷媒（飽和液冷媒）が蒸発してガス
冷媒になってしまう。このことは、サイクル内への冷媒
封入時に、サイクル内への冷媒封入量を増加していく場
合に、受液器３１内の冷媒液面が比較的低いレベルに抑
えられることを意味している。

【００４５】その結果、サイクル内への冷媒封入時に、
受液器３１内の冷媒液面の上昇が困難となって、それ以
上、受液器３１内に液冷媒を蓄積できなくなると、行き
場のなくなった冷媒が凝縮器側へオーバフローし、凝縮
器の必要放熱能力を増大させる。これにより、サイクル
高圧の上昇を招き、ＣＯＰを悪化させる。

【００４６】これに対して、上側冷媒流入量Ｇｒ１を増
やすと、この上側流入冷媒により受液器３１の上側空間
の壁面を十分冷却できるので、上述のような厳しい受熱
条件においても、受液器３１の上側空間における液冷媒
の蒸発を抑制できる。その結果、サイクル内への冷媒封
入時に、冷媒封入量の増加に伴って受液器３１内の冷媒
液面を上昇させることができ、受液器３１内部空間を上
方側まで液冷媒の蓄積空間として有効利用できる。

【００４７】従って、受液器３１内部で本来蓄積すべき
冷媒が上記のように凝縮器側へオーバフローするという
現象（過充填サイクル状態）を抑制して、ＣＯＰの悪化
を防止できる。

【００４８】実車搭載時の熱風回り込みによる受熱（熱
害）が生じるのはアイドル時であり、そして、アイドル
時には圧縮機回転数の減少によりサイクル内循環冷媒流
量が減少するが、図２に示すように、上側冷媒流入量Ｇ
ｒ１を線Ｂで示す３０ｋｇ／ｈ以上に増加するとＣＯＰ
比を１．１４以上に増加できる。ここで、線Ｃは受液器
３１の受熱がない場合のＣＯＰ比であり、約１．１５で
あるから、Ｇｒ１を３０ｋｇ／ｈ以上に増加すると受熱
がない場合と比較して、ＣＯＰを約１％の減少という微
減のレベルまでＣＯＰを改善できることが分かった。

【００４９】このことから、請求項１においては、上側
冷媒流入量Ｇｒ１を３０ｋｇ／ｈ以上にすることを限定
している。

【００５０】ところで、上側冷媒流入量Ｇｒ１を増加し
すぎると、上側流入冷媒が連通パイプ３２の出口端から
受液器３１内部へ噴出するときの動圧が受液器３１内の
冷媒液面に強く作用して冷媒液面を乱すので、受液器３
１内のガス冷媒が過冷却部３９に混入する。この結果、
サイクル内への冷媒封入時に、サイクル内への冷媒封入
量を増加していくときに、過冷却部３９出口の液冷媒か
らガス冷媒が消失する時点（以下泡消え点という）での
冷媒封入量が増加する。すなわち、冷媒封入時の泡消え
性が悪化する。

【００５１】図３は上側冷媒流入量Ｇｒ１による冷媒封
入特性における泡消え性への影響度合いを示す実験デー
タであり、図３の縦軸は凝縮器２の過冷却部３９の出口
冷媒のサブクール（過冷却度）であり、横軸はサイクル
内への冷媒封入量である。

【００５２】図３の冷媒封入条件は、凝縮器２の入口冷
却空気温度：３５℃、同入口冷却空気風速：２．５ｍ／
ｓ、蒸発器５の吸い込み空気温度３０℃、同空気湿度：
５０％ＲＨ、圧縮機１の回転数：１５００ｒｐｍであ
る。

【００５３】図中、〜はそれぞれ上側冷媒流入量Ｇ
ｒ１が異なる場合の冷媒封入特性を示し、はＧｒ１＝
０ｋｇ／ｈの場合であり、はＧｒ１＝１１０ｋｇ／ｈ
の場合であり、はＧｒ１＝１２０ｋｇ／ｈの場合であ
り、はＧｒ１＝１５０ｋｇ／ｈの場合である。

【００５４】Ｇｒ１＝０ｋｇ／ｈの場合は、上側流入
冷媒の動圧による冷媒液面の乱れが発生しないので、当
然ながら泡消え性が最も良好となり、泡消え点での冷媒
封入量が最小となる。そのため、冷媒サブクール値を略
一定値（略９℃）に維持できるサブクール安定域Ｚ１
を、冷媒封入量＝略７００ｇ〜９５０ｇの範囲にわたっ
て設定できる。そして、Ｇｒ１＝１１０ｋｇ／ｈまで増
加しても（の場合）、サブクール安定域を冷媒封入量
に対して上記Ｚ１と略同等の範囲に設定できることが分
かった。

【００５５】これに対して、Ｇｒ１＝１２０ｋｇ／ｈの
場合およびＧｒ１＝１５０ｋｇ／ｈの場合において
は、泡消え性の悪化が顕著となり、泡消え点での冷媒封
入量が増加するので、サブクール安定域に到達するとき
の冷媒封入量も増加することとなる。その結果、上記
、の場合にはサブクール安定域がＺ２の範囲（＝冷
媒封入量＝略８００ｇ〜９５０ｇの範囲）に狭まってし
まう。

【００５６】ところで、サイクル内への実際の冷媒封入
作業に際しては、封入量にある程度のバラツキが生じる
ことは不可避である。従って、サブクール安定域が狭く
なると、冷媒封入量のバラツキによりサブクール値が安
定域の略一定値（略９℃）より小さくなって、冷房能力
を減少させたり、逆に、サブクール値が安定域の略一定
値（略９℃）より大きくなって、サイクル高圧の上昇に
よる圧縮機動力の増加を招くという不具合を生じやす
い。

【００５７】これに対し、上側冷媒流入量Ｇｒ１を１１
０ｋｇ／ｈ以下に制限することにより、上側流入冷媒の
動圧による冷媒液面の乱れを抑制して泡消え性を良好に
維持できる。

【００５８】すなわち、上側冷媒流入量Ｇｒ１を３０ｋ
ｇ／ｈ〜１１０ｋｇ／ｈの範囲に設定することにより、
外部からの受液器３１の受熱（熱害）によるＣＯＰの悪
化の抑制と、上側流入冷媒の動圧による泡消え性の悪化
の抑制とを両立できる。

【００５９】ところで、車両空調用冷凍サイクル装置に
おいては、車格により要求冷房能力が異なり、それに伴
って、サイクル内循環冷媒流量も異なる。また、外気温
等の冷房熱負荷条件、圧縮機回転数等によっても、サイ
クル内循環冷媒流量が異なる。そこで、冷媒流量の小さ
い軽自動車用の冷凍サイクル装置と、冷媒流量の大きい
大型自動車（エンジン排気量：４０００ｃｃクラス前
後）用の冷凍サイクル装置との両方について、上側冷媒
流入量Ｇｒ１の変化による冷媒封入特性を評価し、その
結果をまとめたところ図４のようになった。

【００６０】図４の縦軸は上側冷媒流入量Ｇｒ１であ
り、横軸は下側冷媒流入手段をなす下側連通穴３３の通
路面積に対応する内径である。図４の実験例では、上側
冷媒流入手段をなす連通パイプ３２の内径はφ６ｍｍ一
定にしているので、下側連通穴３３の内径を減少するに
つれて上側冷媒流入量Ｇｒ１が増加する関係にある。

【００６１】図４において、実線（１）（２）は上記大
型自動車用の冷凍サイクル装置の特性であり、１点鎖線
（３）（４）は軽自動車用の冷凍サイクル装置の特性で
ある。そして、（１）（３）は高流量条件（外気温：３
０℃、圧縮機回転数：１５００ｒｐｍ）における特性で
あり、（２）（４）は低流量条件（外気温：２０℃、圧
縮機回転数：８００ｒｐｍ、アイドル時）における特性
である。

【００６２】上側冷媒流入量Ｇｒ１を上限値の１１０ｋ
ｇ／ｈ以下として泡消え性を確保するためには、この上
限値（１１０ｋｇ／ｈ）のラインと実線（１）との交点
から、下側連通穴３３の内径を略４．５ｍｍ以上に設定
すればよいことが分かる。なお、軽自動車用の冷凍サイ
クル装置では、元々冷媒流量が少ないから、泡消え性の
観点から連通穴３３の内径を規制する必要がない。

【００６３】一方、上側冷媒流入量Ｇｒ１を下限値の３
０ｋｇ／ｈ以上として受液器受熱による熱害防止を図る
ためには、この下限値（３０ｋｇ／ｈ）のラインと１点
鎖線（４）との交点から、下側連通穴３３の内径を略
５．５ｍｍ以下に設定すればよいことが分かる。つま
り、軽自動車用の冷凍サイクル装置ではアイドル時にお
ける冷媒流量低下により上側冷媒流入量Ｇｒ１も減少す
ることになるが、下側連通穴３３の内径を略５．５ｍｍ
以下に設定することにより、上側冷媒流入量Ｇｒ１を下
限値の３０ｋｇ／ｈ以上にすることができる。

【００６４】以上の結果、上側連通パイプ３２の内径＝
φ６ｍｍ一定の場合に、下側連通穴３３の内径を略４．
５ｍｍ〜略５．５ｍｍの範囲に設定すれば、軽自動車か
ら大型自動車に至る車格変動およびサイクル運転条件の
変動にかかわらず、泡消え性の確保と、受液器受熱によ
る熱害防止との両立を実現できることが分かった。

【００６５】更に、図５は上側冷媒流入量Ｇｒ１と下側
冷媒流入量Ｇｒ２とを合計した全冷媒流量をパラメータ
として、図４の評価結果を整理したものである。図５に
おいて、線（５）の右側領域は泡消え性の悪化領域であ
り、線（６）の左側領域は熱害発生領域である。

【００６６】そして、大型自動車用の冷凍サイクル装置
においては、全冷媒流量が（７）の範囲で変化するとき
に、下側連通穴３３の内径を略４．５ｍｍ〜略８．１ｍ
ｍの範囲に設定することにより、泡消え性の確保と熱害
防止を両立できる。

【００６７】また、軽自動車用の冷凍サイクル装置にお
いては、全冷媒流量が（８）の範囲で変化するときに、
下側連通穴３３の内径を略５．５ｍｍ以下に設定するこ
とにより、泡消え性の確保と熱害防止を両立できる。

【００６８】ここで、車格変動（冷媒流量変動）にかか
わらず、泡消え性の確保と熱害防止を両立できる下側連
通穴３３の内径範囲（略４．５ｍｍ〜略５．５ｍｍ）
と、上側連通パイプ３２の内径（φ６ｍｍ）との比を算
出すると、６／４．５〜６／５．５ｍｍ＝１．３３〜
１．０９となる。更に、これを通路面積の比に変換した
のが図５の縦軸のβである。すなわち、β＝上側連通パ
イプ３２の通路面積Ａ１／下側連通穴３３の通路面積Ａ
２である。そこで、下側連通穴３３の上記内径範囲（略
４．５ｍｍ〜略５．５ｍｍ）を通路面積比β（＝Ａ１／
Ａ２）により表すと、β＝１．７８〜１．１９となる。

【００６９】従って、上下の冷媒流入通路面積比βを概
略１〜２の範囲に設定すると、車格変動（冷媒流量変
動）にかかわらず、泡消え性の確保と熱害防止をほぼ両
立できることになる。

【００７０】（第２実施形態）図６は第２実施形態であ
り、受液器３１を凝縮器２と別体で構成している。この
ため、第２実施形態では第１実施形態における下側冷媒
流入手段をなす連通穴３３の代わりに下側連通パイプ３
３０を設け、この下側連通パイプ３３０により凝縮器２
の第２ヘッダータンク２２ａの中間部空間２２ｂを受液
器３１内の下側空間に連通させている。また、第１実施
形態における冷媒流出手段をなす連通穴３７の代わりに
下側連通パイプ３７０を設けて、受液器３１内の下側空
間を第２ヘッダータンク２２ａの下側空間２２ｃに連通
させている。

【００７１】一方、上側連通パイプ３２の下端部は第２
実施形態では下側連通パイプ３３０の途中に連通させて
いる。従って、中間部空間２２ｂから下側連通パイプ３
３０に流入した冷媒を上側連通パイプ３２に分岐して、
受液器３１の上側に流入させている。

【００７２】また、第２実施形態では受液器３１の内部
構成も変更しており、受液器３１の上下方向において上
側連通パイプ３２の冷媒流入部と下側連通パイプ３３０
の冷媒流入部との間の部位に、乾燥剤３６を配置してい
る。この乾燥剤３６は粒状のものであり、この粒状の乾
燥剤３６をフエルト製のフィルタ部材４０を介在して上
下の保持板４１、４２により受液器３１の内壁面に保持
するようになっている。保持板４１、４２は冷媒の通過
を許容する小穴を多数開けた多穴板あるいは網状部材に
て構成される。

【００７３】第２実施形態においても、上側連通パイプ
（上側冷媒流入手段）３２と、下側連通パイプ（下側冷
媒流入手段）３３０との通路面積比を第１実施形態と同
じ考え方で設定して、上側冷媒流入量を第１実施形態と
同じ範囲に設定することにより、良好な冷媒封入特性を
得ることができる。

【００７４】（第３実施形態）図７は第３実施形態であ
り、上記第２実施形態の変形である。上記第２実施形態
との相違点は、第１に、上側連通パイプ３２の下端部
（冷媒入口部）を第２ヘッダータンク２２ａの中間部空
間２２ｂに直接連通している点である。

【００７５】第２は、冷媒流出手段をなす下側連通パイ
プ３７０を受液器３１の上面部から受液器３１内に挿入
している点である。ここで、下側連通パイプ３７０は受
液器３１内部において、乾燥剤３６の中央部分を貫通し
て下方へ垂下し受液器３１内底面付近から液冷媒を吸い
込むようになっている。

【００７６】（第４実施形態）図８は第４実施形態であ
り、上記第３実施形態の変形である。冷媒流出手段をな
す下側連通パイプ３７０を受液器３１の底面部下方から
受液器３１内に開口させている。また、第４実施形態で
は乾燥剤３６を第１実施形態と同様に適宜の袋状部材の
内部に収納している。

【００７７】（他の実施形態）なお、本発明は上述の各
実施形態に限定されることなく種々変形可能なものであ
る。例えば、第１実施形態では、冷媒の出入口ジョイン
ト２６、２７を設けていない第２ヘッダタンク２２に受
液器３１を一体に構成しているが、冷媒の出入口ジョイ
ント２６、２７を設けている第１ヘッダタンク２１に受
液器３１を一体に構成してもよい。

【００７８】また、凝縮器２のコア部２３を凝縮部３８
のみとし、過冷却部３９をコア部２３から切り離して独
立に構成するタイプの凝縮器２に本発明を適用すること
もできる。この場合は、第１ヘッダタンク２１における
出口側配管ジョイント２７を廃止して、その代わりに、
受液器３１にその内部の液冷媒を流出させる出口側配管
ジョイント（冷媒出口部）を設置し、この出口側配管ジ
ョイントからの液冷媒を配管を介して過冷却部に流入さ
せるようにすればよい。

【００７９】また、過冷却部３９を持たない冷凍サイク
ル装置においても、本発明は同様に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の冷媒凝縮器を示す正面
図で、受液器部を断面図示している。

【図２】冷凍サイクル内への冷媒封入特性の実験結果を
示すグラフである。

【図３】冷凍サイクル内への冷媒封入特性の実験結果を
示すグラフである。

【図４】冷凍サイクル内への冷媒封入特性の実験結果を
示すグラフである。

【図５】冷凍サイクル内への冷媒封入特性の実験結果を
示すグラフである。

【図６】本発明の第２実施形態の冷媒凝縮器を示す正面
図で、受液器部を断面図示している。

【図７】本発明の第３実施形態の受液器部を断面図示す
る要部断面図である。

【図８】本発明の第４実施形態の受液器部を断面図示す
る要部断面図である。

【符号の説明】

２１…第１ヘッダタンク、２２…第２ヘッダタンク、２
２ａ、２２ｂ、２２ｃ…空間、２３…コア部、２４…チ
ューブ、３２、３３０、３７０…連通パイプ、３１…受
液器、３２、３７…連通穴、３８…凝縮部、３７…過冷
却部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永井 圭介 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3L065 FA13 FA17

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１）から吐出された過熱冷媒ガ
   スを冷却して凝縮させる凝縮器（２）と、 前記凝縮器（２）を通過した冷媒の気液を分離して液冷
   媒を溜める受液器（３１）とを備える冷凍サイクル装置
   において、 前記凝縮器（２）通過後の冷媒を前記受液器（３１）内
   の上側に流入させる上側冷媒流入手段（３２）と、前記
   凝縮器（２）通過後の冷媒を前記受液器（３１）内の下
   側に流入させる下側冷媒流入手段（３３、３３０）とを
   備え、 前記上側冷媒流入手段（３２）からの上側冷媒流入量Ｇ
   ｒ１を、 ３０ｋｇ／ｈ〜１１０ｋｇ／ｈの範囲に設定したことを
   特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 【請求項２】 前記上側冷媒流入手段（３２）の通路面
   積をＡ１とし、前記下側冷媒流入手段（３３、３３０）
   の通路面積をＡ２としたとき、 前記両冷媒流入手段（３２、３３、３３０）の通路面積
   比（Ａ１／Ａ２）を、１〜２の範囲とすることを特徴と
   する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 【請求項３】 前記凝縮器（２）には、冷媒が流れるチ
   ューブ（２４）が連通するヘッダタンク（２１、２２）
   が上下方向に延びるように配置され、 前記ヘッダタンク（２１、２２）に前記受液器（３１）
   が一体に構成されており、 前記上側冷媒流入手段（３２）はパイプ状部材により構
   成され、前記下側冷媒流入手段（３３）は前記ヘッダタ
   ンク（２１、２２）と前記受液器（３１）の壁面を貫通
   する連通穴により構成されていることを特徴とする請求
   項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 【請求項４】 前記凝縮器（２）には、冷媒が流れるチ
   ューブ（２４）が連通するヘッダタンク（２１、２２）
   が上下方向に延びるように配置され、 前記ヘッダタンク（２１、２２）に対して前記受液器
   （３１）が別体にて構成されており、 前記上側冷媒流入手段（３２）および前記下側冷媒流入
   手段（３３０）がともにパイプ状部材により構成されて
   いることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サ
   イクル装置。