JP2003130497A - 冷凍サイクル装置および凝縮器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サイクル運転条件の幅広い変動に対してサイ
クル内の循環冷媒流量をより一層適正に調整できるよう
にする。 【解決手段】 圧縮機吐出冷媒が流入するヘッダタンク
１７側に気液分離器７を一体に配置し、第１バイパス通
路３３により吐出冷媒の一部を分岐して気液分離器７内
に導入し、第１熱交換部５で凝縮した後の冷媒の一部を
第２バイパス通路３４により分岐して気液分離器７内に
導入し、気液分離器７内のガス冷媒および液冷媒を連通
路４０、３９により第２熱交換部６の入口側に導入し、
第２バイパス通路３４の分岐点と、ガス戻し用連通路４
０および液戻し用連通路３９の合流点との間の冷媒流路
に、圧力差発生用の絞り手段として差圧弁８を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両空調用等に好
適な冷凍サイクル装置およびその凝縮器に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷凍サイクル装置の基本構成は、
蒸発器出口冷媒の過熱度（スーパーヒート）制御と凝縮
器出口冷媒の過冷却度（サブクール）制御との違いから
レシーバサイクルとアキュムレータサイクルとに大別さ
れる。

【０００３】レシーバサイクルは凝縮器出口に設けたレ
シーバにより凝縮器出口冷媒の気液を分離して、レシー
バからの液冷媒を温度式膨張弁により減圧、膨張させ、
次に、この減圧後の低圧冷媒を蒸発器で吸熱して蒸発さ
せる。ここで、温度式膨張弁は蒸発器の出口冷媒の過熱
度ＳＨをフィードバックして弁開度を自動調整し、それ
により、蒸発器出口冷媒の過熱度ＳＨを所定範囲（例え
ば、３〜１５℃）に維持している。

【０００４】これに対し、アキュムレータサイクルは凝
縮器出口にキャピラリーチューブのような固定絞りを直
接接続し、凝縮器の出口冷媒を固定絞りで直接減圧、膨
張させる。そして、この減圧後の低圧冷媒を蒸発器で吸
熱して蒸発させ、この蒸発器を通過した冷媒をアキュム
レータに流入させ、このアキュムレータで蒸発器出口冷
媒の気液を分離し、アキュムレータ内のガス冷媒を圧縮
機に吸入させる。

【０００５】アキュムレータサイクルによると、アキュ
ムレータ内に冷媒の気液界面を形成してアキュムレータ
内の冷媒をモリエル線図の飽和ガス線上に維持するの
で、圧縮機への吸入冷媒の過熱度ＳＨは０℃に維持され
る。

【０００６】一方、減圧手段として固定絞りを用いてい
るので、凝縮器出口冷媒の過冷却度ＳＣは固定絞りの流
量特性とサイクル高圧圧力とサイクル冷媒流量とにより
成り行きで決定され、通常は、サイクル運転条件の変動
により過冷却度ＳＣは０〜２０℃程度の範囲で変動す
る。

【０００７】ところで、前者のレシーバサイクルでは、
温度式膨張弁が蒸発器出口冷媒の過熱度ＳＨをフィード
バックして弁開度を自動調整するものであるため、必然
的に複雑で精密な弁機構が必要となり、コスト高とな
る。

【０００８】また、温度式膨張弁は蒸発器出口冷媒の過
熱度ＳＨを感知するため、温度式膨張弁の設置場所を蒸
発器近傍、換言すると、室内側に設定する必要が生じ
る。その結果、温度式膨張弁の絞り通路部で発生する冷
媒通過音が室内の空調使用者（乗員）に伝播しやすくな
り、冷媒通過音の問題が顕在化する。

【０００９】これに対して、アキュムレータサイクルで
は、減圧手段として固定絞りを用いているので、温度式
膨張弁に比してはるかに低コストで製造できる。また、
固定絞りは蒸発器近傍に設置する必要がなく、そのた
め、室外側（車両のエンジンルーム側）に固定絞りを設
置できるので、室内へ伝播される冷媒通過音を大幅に低
減できる利点がある。

【００１０】しかし、アキュムレータは蒸発器の出口
側、すなわち低圧通路部に設けられ、比容積の大きい低
圧冷媒の気液分離を行うため、高圧側に設置されるレシ
ーバに比較してタンク容積を大きくする必要がある。そ
のため、車両エンジンルーム内のような狭隘なスペース
内に冷凍サイクル機器を搭載する際に、アキュムレータ
の搭載性がレシーバより大幅に悪化する。

【００１１】また、車両空調用冷凍サイクル装置では、
車両エンジンにより圧縮機を駆動するので、車両エンジ
ンの回転数変動に伴って圧縮機回転数も大幅に変動す
る。そのため、減圧手段が固定絞りであると、圧縮機の
大幅な回転数変動に対して冷媒流量調整作用が十分対応
できず、凝縮器出口冷媒の過冷却度ＳＣが大きく変動
し、その変動幅が過大となる。

【００１２】例えば、圧縮機の高回転時には圧縮機吐出
能力の増大により高圧圧力が上昇して凝縮器出口冷媒の
過冷却度ＳＣが大きくなりすぎる。この過大な過冷却度
ＳＣの発生は、高圧圧力の上昇による圧縮機駆動動力の
増加を招き、サイクル効率を悪化させる。

【００１３】そこで、本発明者らは、先に、特願２００
１−１１７２７８号の特許出願にて、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。

【００１４】この先願のものは、具体的には、図１の冷
凍サイクル基本構成において、図５に示す凝縮器構成を
設定するものであり、凝縮器２の第１、第２熱交換部
５、６のチューブ１５の端部が連通するヘッダタンク１
７、１８を第１、第２熱交換部５、６の左右両側に配置
し、この両ヘッダタンク１７、１８のうち、いずれか一
方のヘッダタンク１７に、圧縮機１の吐出冷媒が流入す
る入口ジョイント２４を設けるとともに、この入口ジョ
イント２４を設けたヘッダタンク１７側に気液分離器７
を配置している。そして、入口ジョイント２４から吐出
冷媒が流入するヘッダタンク１７内の上部空間１７ａ
と、気液分離器７内の混合室３１とを連通する第１バイ
パス通路３３を設け、この第１バイパス通路３３により
入口ジョイント２４からの吐出冷媒の一部を分岐して混
合室３１内に直接導入するようにしている。

【００１５】また、第１熱交換部５で凝縮した液冷媒の
一部をヘッダタンク１７内の中間部空間１７ｂから第２
バイパス通路３４により分岐して気液分離器７内の混合
室３１に導入している。

【００１６】更に、気液分離器７内のガス冷媒および液
冷媒をヘッダタンク１７内の下部空間１７ｃに戻すガス
戻し用連通路４０および液戻し用連通路３９を設け、第
２バイパス通路３４の分岐点（ヘッダタンク１７内の中
間部空間１７ｂ）と、ガス戻し用連通路４０および液戻
し用連通路３９の合流点（ヘッダタンク１７内の下部空
間１７ｃ）との間に絞り８０を設けている。

【００１７】この絞り８０前後に発生する圧力差によっ
て、凝縮器冷媒流路途中（中間部空間１７ｂ）の液冷媒
を第２バイパス通路３４から気液分離器７内に導入する
とともに、気液分離器７内のガス冷媒及び液冷媒を下部
空間１７ｃに向けて導出するようにしている。

【００１８】上記先願では、圧縮機１の吐出冷媒の一部
を気液分離器７内に直接導入して、圧縮機１の吐出冷媒
と第２バイパス通路３４からの液冷媒とを混合して、気
液分離器７内で冷媒の気液を分離し、液冷媒を溜めるよ
うにしている。これにより、気液分離器７内への流入冷
媒の乾き度が圧縮機吐出冷媒の過熱度に応じて変化し
て、気液分離器７内に溜まる液冷媒量を圧縮機吐出冷媒
の過熱度に応じて調整することができる。そして、この
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、圧縮機の吐出冷媒の過熱度、ひいては蒸
発器出口冷媒の過熱度を調整するようにしている。

【００１９】従って、上記先願によると、サイクル高圧
側に設けた気液分離器７内の液冷媒量の調整により蒸発
器出口冷媒の過熱度を調整できるので、図１の減圧装置
３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、従来のレシーバサイクルにおけ
る温度式膨張弁を廃止できる。また、従来のアキュムレ
ータサイクルに比較すると、気液分離器７をサイクル高
圧側に設けるから、気液分離器７を小型化できる。ま
た、圧縮機吐出冷媒の過熱度に直接応答してサイクル内
循環冷媒流量を調整できるから、従来のアキュムレータ
サイクルに比較して、サイクル内循環冷媒流量を適正に
制御でき、サイクル効率を向上できる等の利点を有して
いる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先願の
冷凍サイクル装置を実際に実験検討してみると、次のご
とき問題が生じることが判明した。すなわち、第２バイ
パス通路３４の分岐点と、ガス戻し用連通路３９および
液戻し用連通路４０の合流点との間に配置される圧力差
発生用の絞り８０が固定絞りであるため、サイクル内の
循環冷媒流量が変化すると、この固定絞り８０前後の圧
力差も変化する。

【００２１】そのため、冷房熱負荷が小さい時とか、圧
縮機回転数の低回転時のように循環冷媒流量が極端に少
ない時には、固定絞り８０前後の圧力差も微小となり、
その結果、第２バイパス通路３４から気液分離器７内に
導入される液冷媒の導入量が過度に減少して、気液分離
器７内に溜まる液冷媒量が過度に減少する。そのため、
サイクル内の循環冷媒流量が冷房熱負荷に対して過多の
状態でバランスする場合が生じる。この冷媒流量過多が
生じると蒸発器出口冷媒の過熱度が低下して、圧縮機で
の液圧縮の原因となる。

【００２２】一方、冷房熱負荷が大きい時とか、圧縮機
回転数の高回転時のように、循環冷媒流量が極端に多い
時には、固定絞り８０前後の圧力差が過度に増加して、
第２バイパス通路３４から気液分離器７内に導入される
液冷媒の導入量が過度に増加して、気液分離器７内に液
冷媒が過度に溜まり込んでしまう。そのため、冷房熱負
荷に対してサイクル内の循環冷媒流量が不足した状態で
バランスする場合が生じる。この循環冷媒流量の不足に
より蒸発器出口冷媒の過熱度が過大となり、蒸発器４の
冷房能力不足が生じる原因となる。

【００２３】本発明は上記点に鑑みて、サイクル運転条
件の幅広い変動に対してサイクル内の循環冷媒流量をよ
り一層適正に調整できるようにすることを目的とする。

【００２４】

【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）の吐出冷
媒を放熱させて凝縮させる第１熱交換部（５）、および
第１熱交換部（５）の冷媒流れ下流側に設けられ、第１
熱交換部（５）を通過した冷媒が流れる第２熱交換部
（６）を有する凝縮器（２）と、圧縮機（１）の吐出冷
媒の一部を分岐する第１バイパス通路（３３）と、第１
熱交換部（５）を通過した冷媒の一部を分岐する第２バ
イパス通路（３４）と、第１バイパス通路（３３）から
吐出冷媒が流入し、第２バイパス通路（３４）から第１
熱交換部（５）の通過冷媒が流入し、この流入冷媒の気
液を分離して液冷媒を溜める気液分離器（７）と、気液
分離器（７）内部のガス冷媒を第２熱交換部（６）の入
口側に向けて導出するガス戻し用連通路（４０）と、第
２バイパス通路（３４）の分岐点とガス戻し用連通路
（４０）の合流点との間を結合する冷媒流路（３６、３
５ｂ、３７）に設けられた絞り手段（８）とを備え、絞
り手段を前後の圧力差がほぼ一定となるように作用する
差圧弁（８）により構成したことを特徴とする。

【００２５】これによると、第２バイパス通路（３４）
の分岐点とガス戻し用連通路（４０）の合流点との間の
冷媒流路に差圧弁（８）を設けて、この差圧弁前後の圧
力差をほぼ一定に維持できる。従って、サイクル内の循
環冷媒流量が変化しても、第２バイパス通路（３４）か
ら気液分離器（７）内に導入される凝縮後の液冷媒量の
変動を先願に比較して大幅に低減できる。

【００２６】この結果、循環冷媒流量が極端に少ない時
や循環冷媒流量が極端に多い時に気液分離器（７）内に
溜まる液冷媒量が過度に減少したり、過度に増加するこ
とを抑制できるので、サイクル内の循環冷媒流量をより
一層適正な範囲に制御できる。従って、冷房低負荷時に
おける蒸発器出口冷媒の過熱度低下に起因する、圧縮機
１での液圧縮の防止、あるいは、冷房高負荷時における
蒸発器出口冷媒の過熱度上昇に起因する冷房能力不足等
をより確実に防止できる。

【００２７】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（７）内に、前記分岐点と前記合流点
との間の冷媒流路（３６、３５ｂ、３７）を構成する補
助部材（３５）を配置し、補助部材（３５）に差圧弁
（８）を組み込むことを特徴とする。

【００２８】これにより、差圧弁（８）部分を予め気液
分離器（７）内に一体化しておくことにより、凝縮器の
組立工程が差圧弁（８）の追加により複雑となるのを抑
制できる。

【００２９】請求項３に記載の発明では、請求項２にお
いて、補助部材（３５）の冷媒流路（３６、３５ｂ、３
７）を密封するキャップ部材（８ｃ）を備え、キャップ
部材（８ｃ）内に差圧弁（８）の弁機構を一体に構成し
たことを特徴とする。

【００３０】これにより、差圧弁（８）部分を１つの独
立の組立体として予めキャップ部材（８ｃ）に一体化し
ておくことができる。そのため、差圧弁（８）部分を気
液分離器（７）から切り離して、差圧弁（８）部分単体
の状態にて差圧弁（８）の設定値（設定圧力差）を容易
に調整できる。そのため、差圧弁（８）の設定値の調整
バラツキも小さくできる。

【００３１】また、キャップ部材（８ｃ）に差圧弁
（８）の弁座部を設けることができるから、気液分離器
（７）内に配置する補助部材（３５）の形状を簡素化で
き、補助部材（３５）の加工コストを低減できる。

【００３２】請求項４に記載の発明では、圧縮機（１）
の吐出冷媒を放熱させる第１熱交換部（５）と、第１熱
交換部（５）の冷媒流れ下流側に設けられ、第１熱交換
部（５）を通過した冷媒が流れる第２熱交換部（６）
と、両熱交換部（５、６）の左右両側に配置され、両熱
交換部（５、６）の冷媒流路を構成するチューブ（１
５）の端部が連通するヘッダタンク（１７、１８）と、
両ヘッダタンク（１７、１８）のうち、いずれか一方の
ヘッダタンク（１７）に設けられ、圧縮機（１）の吐出
冷媒が流入する冷媒入口（２４）と、冷媒入口（２４）
を設けた一方のヘッダタンク（１７）と一体に設けら
れ、冷媒の気液を分離して液冷媒を溜める気液分離器
（７）と、冷媒入口（２４）に流入する吐出冷媒の一部
を分岐して気液分離器（７）内に導入する第１バイパス
通路（３３）と、第１熱交換部（５）を通過した冷媒の
一部を分岐して気液分離器（７）内に導入する第２バイ
パス通路（３４）と、気液分離器（７）内部のガス冷媒
を第２熱交換部（６）の入口側に向けて導出するガス戻
し用連通路（４０）と、第２バイパス通路（３４）の分
岐点と、ガス戻し用連通路（４０）の合流点との間を結
合する冷媒流路（３６、３５ｂ、３７）に設けられた絞
り手段（８）とを備え、絞り手段を前後の圧力差がほぼ
一定となるように作用する差圧弁（８）により構成した
凝縮器を特徴とする。

【００３３】このように請求項４は、一方のヘッダタン
ク（１７）に気液分離器（７）を一体化した気液分離器
一体型凝縮器に関するものであり、この気液分離器一体
型凝縮器において請求項１の作用効果を発揮できる。し
かも、凝縮器を気液分離器一体型として構成することに
より、冷凍サイクル装置を車両等に搭載する際に、その
搭載スペース効率を向上でき、且つ、搭載作業も簡単化
できる。

【００３４】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。

【００３５】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は第１実施
形態および先願による冷凍サイクル装置の基本構成図で
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実施形態による気液分離器一体型の凝
縮器を示している。

【００３６】圧縮機１は電磁クラッチ１ａを介して車両
エンジンＥによりベルト駆動される。圧縮機１から吐出
された高圧のガス冷媒は凝縮器２に流入し、ここで、外
気と熱交換して冷却され、凝縮される。なお、凝縮器２
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。

【００３７】減圧装置３は凝縮器２で通過した冷媒を低
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。

【００３８】蒸発器４は減圧装置３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４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４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４で蒸発したガス冷媒
は圧縮機１に吸入される。

【００３９】凝縮器２は、冷媒流れ方向の順に設けた第
１熱交換部５と第２熱交換部６とを有しており、そし
て、第１熱交換部５と第２熱交換部６との間に冷媒の気
液分離を行う気液分離器７および中間絞りを構成する差
圧弁８を一体に設置する構成となっている。

【００４０】次に、凝縮器２の具体的構成を図２により
説明すると、凝縮器２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とから構成される熱交換部を有し、
この熱交換部の上側に第１熱交換部５を構成し、その下
側に第２熱交換部６を構成している。

【００４１】この両熱交換部５、６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、偏平チューブ１５の左右両端部をヘッダタンク１
７、１８に接合するとともに、偏平チューブ１５の左右
の端部はそれぞれヘッダタンク１７、１８の内部に連通
する。

【００４２】ここで、一方のヘッダタンク１７の内部空
間は２枚の仕切り板１９ａ、１９ｂにより上中下３つの
空間１７ａ、１７ｂ、１７ｃに仕切られている。また、
他方のヘッダタンク１８の内部空間は１枚の仕切り板２
０により上下２つの空間１８ａ、１８ｂに仕切られてい
る。

【００４３】一方のヘッダタンク１８の上部には冷媒入
口をなす入口ジョイント２４が接合され、この入口ジョ
イント２４からヘッダタンク１７の上部空間１７ａに圧
縮機１の吐出冷媒が流入する。他方のヘッダタンク１８
の下部に冷媒出口をなす出口ジョイント２５が接合さ
れ、この出口ジョイント２５からヘッダタンク１８の下
部空間１８ｂ内の冷媒が凝縮器２の外部へ出て、減圧装
置３側へ向かう。気液分離器７は上下方向に延びる細長
のタンク形状からなり、左右２つのヘッダタンク１７、
１８のうち、入口ジョイント２４が設けられた一方のヘ
ッダタンク１７に一体に接合されている。なお、第１、
第２熱交換部５、６、ヘッダタンク１７、１８、気液分
離器７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。

【００４４】次に、気液分離器７と、凝縮器２側冷媒流
路との結合関係を説明すると、気液分離器７内に隔壁３
０により区画され上下方向に延びる混合室３１を形成
し、この混合室３１は出口穴３２により気液分離器７内
の上部空間（ガス冷媒域）に連通している。また、混合
室３１は第１バイパス通路３３によりヘッダタンク１７
内の上部空間１７ａに連通し、更に、混合室３１は第２
バイパス通路３４によりヘッダタンク１７内の中間部空
間１７ｂに連通している。

【００４５】これにより、入口ジョイント２４からの圧
縮機吐出冷媒の一部がヘッダタンク１７内の上部空間１
７ａにて第１バイパス通路３３に分岐され、この第１バ
イパス通路３３を通過して混合室３１内へ直接導入され
る。また、ヘッダタンク１７内の中間部空間１７ｂに流
入する凝縮後の液冷媒の一部が第２バイパス通路３４に
分岐され、この第２バイパス通路３４を通過して混合室
３１内へ導入される。従って、この圧縮機吐出冷媒（過
熱ガス冷媒）と液冷媒が混合室３１内で混合される。な
お、第１バイパス通路３３および第２バイパス通路３４
は気液分離器７とヘッダタンク１７の壁面を貫通する貫
通穴にて構成できる。

【００４６】ヘッダタンク１７内の中間部空間１７ｂ内
は差圧弁８の流路を介して下部空間１７ｃに連通してい
る。図３は差圧弁８部分の具体的構造を例示する拡大断
面図であり、気液分離器７内の内周面の下部に円筒状の
スペーサ部材３５を固定している。このスペーサ部材３
５は本発明の補助部材を構成するものであり、その円筒
形状のうち、ヘッダタンク１７側の部位の肉厚を他の部
位より大きくして、差圧弁保持部３５ａを形成してい
る。

【００４７】この差圧弁保持部３５ａに上下方向に延び
る冷媒流路３５ｂを形成し、この冷媒流路３５ｂの上部
を上側連通路３６によりヘッダタンク１７内の中間部空
間１７ｂに連通し、また、冷媒流路３５ｂの下部を下側
連通路３７によりヘッダタンク１７内の下部空間１７ｃ
に連通している。上下の連通路３６、３７はスペーサ部
材３５、気液分離器７、およびヘッダタンク１７の壁面
を貫通する貫通穴にて構成できる。

【００４８】冷媒流路３５ｂの中間部には弁座部３５ｃ
が形成され、この弁座部３５ｃに対して冷媒流れの下流
側に差圧弁８の弁体８ａを対向配置している。この弁体
８ａの冷媒流れの下流側にコイル状のばね８ｂを配置
し、このばね８ｂのばね力によって弁体８ａを冷媒流れ
に抗して弁座部３５ｃ側に押圧するようになっている。
冷媒流路３５ｂの下部開口部はキャップ部材３８により
密封され、このキャップ部材３８によりばね８ｂが支持
されている。

【００４９】そこで、本実施形態では、このキャップ部
材３８の固定位置をねじ止め等によりスペーサ部材３５
に対して調整可能とすることにより、ばね８ｂのばね力
を調整して、差圧弁８の設定値（設定圧力差）を調整で
きるようにしてある。

【００５０】また、スペーサ部材３５の差圧弁保持部３
５ａの下部には穴形状からなる液戻し用の連通路３９が
形成してある。この液戻し用の連通路３９は気液分離器
７内の下部空間を差圧弁８の弁体８ａの下流側流路に連
通させ、更に、下側連通路３７を経てヘッダタンク１７
内の下部空間１７ｃに連通させている。液戻し用の連通
路３９は上記冷媒流路３５ｂおよび下記ガス戻し用連通
路４０に比較して通路面積が十分小さい（例えば、穴
径：１ｍｍ程度）ものであり、気液分離器７内の下部に
溜まる液冷媒をヘッダタンク１７内の下部空間１７ｃに
向けて常時少量ずつ戻すことができる。

【００５１】ここで、気液分離器７内に溜まる液冷媒に
は圧縮機１の潤滑オイルが溶け込んでいるので、連通路
３９を通して液冷媒をサイクル循環冷媒に戻すことによ
り圧縮機１へのオイル戻り性を良好に維持できる。

【００５２】気液分離器７内の上部空間は図２に示すよ
うにガス戻し用の連通路４０によりヘッダタンク１７内
の下部空間１７ｃに連通させ、これにより、気液分離器
７内の上部のガス冷媒をヘッダタンク１７内の下部空間
１７ｃに常時戻すことができる。ガス戻し用の連通路４
０は本例では気液分離器７の外部に設けたパイプ部材に
より構成している。

【００５３】なお、気液分離器７内には冷媒中の水分を
吸着する乾燥剤４１が配置される。この乾燥剤４１は、
気液分離器７を含む凝縮器２をろう付けにより組み付け
た後に、気液分離器７の底部開口部から気液分離器７内
に挿入され、この底部開口部はキャップ部材４２によっ
て密封される。このキャップ部材４２はスペーサ部材３
５の下端部にねじ止め等により弾性シール材を介在して
気密に固定される。

【００５４】次に、上記構成において作動を説明する。
圧縮機１の吐出冷媒は入口ジョイント２４からヘッダタ
ンク１７の上部空間１７ａを経て第１熱交換部５の上半
部の偏平チューブ１５を矢印ａのように水平方向に通過
してヘッダタンク１８の上部空間１８ａに流入して、こ
こで、Ｕターンする。そして、空間１８ａから第１熱交
換部５の下半部の偏平チューブ１５を矢印ｂのように水
平方向に通過してヘッダタンク１７の中間部空間１７ｂ
内に流入する。

【００５５】通常のサイクル運転条件であれば、圧縮機
１の吐出冷媒は第１熱交換部５のＵターン状の冷媒流路
を流れる間に外気中に放熱して凝縮され、液冷媒となっ
て中間部空間１７ｂ内に流入する。なお、サイクル運転
条件の変動により所定乾き度を持った気液２相冷媒が中
間部空間１７ｂ内に流入する場合がある。

【００５６】そして、中間部空間１７ｂ内の液冷媒の主
流は、スペーサ部材３５の上側連通路３６により冷媒流
路３５ｂ内に流入し、差圧弁８の弁体８ａをばね８ｂの
ばね力に抗して弁座部３５ｃから開離させ、弁体８ａを
開弁する。これにより、中間部空間１７ｂ内の液冷媒の
主流は上側連通路３６→冷媒流路３５ｂ→下側連通路３
７を経てヘッダタンク１７の下部空間１７ｃ内に流入す
る。

【００５７】差圧弁８の弁体８ａと弁座部３５ｃとの間
の流路により絞りが形成され、差圧弁８前後間、ひいて
はヘッダタンク１７の中間部空間１７ｂと下部空間１７
ｃ間に所定の圧力差が生じる。この圧力差の発生によっ
て、中間部空間１７ｂ内の液冷媒の一部が矢印ｃのよう
に第２バイパス通路３４に分岐され混合室３１内へ導入
される。

【００５８】また、入口ジョイント２４からの圧縮機吐
出冷媒の一部がヘッダタンク１７内の上部空間１７ａお
よび第１バイパス通路３３を経て矢印ｄのように混合室
３１内へ直接導入される。そのため、混合室３１内では
圧縮機吐出冷媒の一部と第１熱交換部５で凝縮した液冷
媒の一部が混合されて、混合室３１の出口穴３２から矢
印ｅのように気液分離器７内の上部に流入する。

【００５９】気液分離器７内で冷媒の気液が密度差によ
り分離され、気液分離器７内の下方側に液冷媒が溜ま
り、上方側にガス冷媒が集まる。気液分離器７内のガス
冷媒は、矢印ｆのようにガス戻し用連通路４０を通過し
てヘッダタンク１７の下部空間１７ｃ内に流入する。ま
た、気液分離器７内の下方の液冷媒は、液戻し用連通路
３９から冷媒流路３５ｂのうち弁体８ａ下流側流路およ
び下側連通路３７を経てヘッダタンク１７の下部空間１
７ｃ内に流入する。

【００６０】従って、下部空間１７ｃには、中間部空間
１７ｂからの凝縮器主流路の冷媒と、気液分離器７内の
ガス冷媒と気液分離器７内の液冷媒の三者が流入する。
これらの冷媒は下部空間１７ｃで混合され第２熱交換部
６の偏平チューブ１５を矢印ｇのように通過してここで
再度大気中に放熱して過冷却状態になる。この過冷却液
冷媒はヘッダタンク１８の下部空間１８ｂに流入した
後、出口ジョイント２５から凝縮器２の外部へ出て、減
圧装置３側へ向かう。

【００６１】ところで、以上のような作動を行うため、
第１熱交換部５を通過して冷却され凝縮して液冷媒（ま
たは気液２相冷媒）の一部および入口ジョイント２４か
らの吐出冷媒の一部が混合室３１内で混合し、熱交換す
ることにより、混合室３１の出口穴３２から気液分離器
７内に流入する冷媒は、圧縮機吐出冷媒の過熱度に応じ
た乾き度を持った気液２相状態となる。

【００６２】この結果、気液分離器７内に溜まる液冷媒
量が圧縮機吐出冷媒の過熱度に応じた量となる。換言す
ると、圧縮機吐出冷媒の過熱度の変化に応答して気液分
離器７内に溜まる液冷媒量を調整できる。この液冷媒量
の調整により、サイクル循環冷媒流量を調整して、圧縮
機吐出冷媒の過熱度を調整できる。

【００６３】より具体的に述べると、夏場のような冷房
高負荷時に蒸発器出口冷媒の過熱度が大きくなると、圧
縮機１吐出冷媒の過熱度も大きくなる。そのため、第１
バイパス通路３３から混合室３１内に過熱度の大きいガ
ス冷媒が流入する。

【００６４】この過熱度の大きい高温ガス冷媒の流入に
より、第２バイパス通路３４からの液冷媒の蒸発が促進
され、流入冷媒の乾き度が増大して気液分離器７内に溜
まる液冷媒量を減少させる。これにより、気液分離器７
からガス戻し用連通路４０を経て凝縮器２へ戻されるガ
ス冷媒量を増加させるので、サイクル内の循環冷媒流量
を増加させることができ、蒸発器出口冷媒の過熱度を減
少させることができる。

【００６５】一方、冷房熱負荷が小さくて、蒸発器出口
冷媒の過熱度が０付近であったり、圧縮機１に液冷媒戻
りが生じるような条件下では、圧縮機１吐出冷媒の過熱
度も小さくなるので、バイパス吐出冷媒による液冷媒の
蒸発作用が低下し、流入冷媒の乾き度が減少する。その
ため、気液分離器７では、第２バイパス通路３４からの
液冷媒流入による液冷媒の貯留量が増加し、サイクル内
の循環冷媒流量を減少させる。

【００６６】そして、気液分離器７内での液冷媒量の増
加により、再び、サイクル内循環冷媒流量が不足する事
態が発生すれば、圧縮機１吐出冷媒の過熱度増加が気液
分離器７内にフィードバックされ、気液分離器７内の液
冷媒量を減少させ、サイクル内の循環冷媒流量を増加さ
せる。

【００６７】以上のように、バイパス吐出冷媒を気液分
離器７内に直接導入することにより、圧縮機１吐出冷媒
の過熱度変化を気液分離器７内の液冷媒量の調整に応答
良くフィードバックすることができる。そして、この液
冷媒量の調整作用を通じてサイクル内の循環冷媒流量を
調整し、圧縮機１吐出冷媒の過熱度を制御していること
になる。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制御できることにな
る。

【００６８】ところで、図５の先願のように、ヘッダタ
ンク１７内の中間部空間１７ｂと下部空間１７ｃとの間
に圧力差を発生する絞りとして固定絞り８０を用いる
と、既述したように、循環冷媒流量が極端に少ない時に
は、固定絞り８０前後の圧力差も微小となり、その結
果、第２バイパス通路３４から気液分離器７内に導入さ
れる液冷媒の導入量が過度に減少して、気液分離器７内
に溜まる液冷媒量が過度に減少する。そのため、サイク
ル内の循環冷媒流量が冷房熱負荷に対して過多の状態で
バランスする場合が生じる。

【００６９】一方、循環冷媒流量が極端に多い時には、
固定絞り８０前後の圧力差が過度に増加して、第２バイ
パス通路３４から気液分離器７内に導入される液冷媒の
導入量が過度に増加して、気液分離器７内に液冷媒が過
度に溜まり込んでしまう。そのため、冷房熱負荷に対し
てサイクル内の循環冷媒流量が不足した状態でバランス
する場合が生じる。

【００７０】これに対して、本実施形態によると、固定
絞り８０を使用せずに、圧力差発生用の絞り手段として
差圧弁８を用いており、差圧弁８は、その前後の圧力差
とばね８ｂのばね力との釣り合いに応じて弁体８ａの開
度が変化して、その前後の圧力差をばね８ｂのばね力に
より決まる一定値にほぼ維持するように作用する。従っ
て、循環冷媒流量が変化しても、差圧弁８の前後の圧力
差がほぼ一定に維持されるので、第２バイパス通路３４
から気液分離器７内に導入される液冷媒の導入量の変動
を先願に比較して大幅に低減できる。

【００７１】この結果、循環冷媒流量が極端に少ない時
や循環冷媒流量が極端に多い時に気液分離器７内に溜ま
る液冷媒量が過度に減少したり、過度に増加することを
抑制できるので、サイクル内の循環冷媒流量をより一層
適正な範囲に制御できる。

【００７２】（第２実施形態）図４は第２実施形態であ
り、差圧弁８部分を予め１つの独立の組立体（サブアッ
センブリ）として構成した後に、凝縮器２の冷媒流路途
中に組み込むようにしたものである。

【００７３】第２実施形態を具体的に説明すると、差圧
弁８に金属製又は樹脂製の円柱状の形状からなるキャッ
プ部材８ｃを備えており、このキャップ部材８ｃは弁ボ
デーとしての役割を兼ねるものである。この円柱状のキ
ャップ部材８ｃに、スペーサ部材３５の冷媒流路３５ｂ
を介して上側連通路３６に連通する冷媒流路８ｄを形成
している。そして、この冷媒流路８ｄを下側連通路３７
に連通する開口８ｅをキャップ部材８ｃに形成してい
る。

【００７４】キャップ部材８ｃの冷媒流路８ｄの内部に
弁体８ａおよびコイル状のばね８ｂを収容し、その後
に、キャップ部材８ｃの上端部（冷媒流路８ｄの入口
部）に弁座部材８ｆをねじ止めにより位置調整可能に固
定する。この弁座部材８ｆの固定位置の調整によりばね
８ｂのばね力を規定でき、これにより、差圧弁８により
規定される圧力差を所定の設定値に規定できる。ここ
で、弁座部材８ｆの固定手段はねじ止めに限定されるも
のでなく、例えば、キャップ部材８ｃの上端部をかしめ
て弁座部材８ｆをキャップ部材８ｃに固定してもよい。

【００７５】キャップ部材８ｃの円柱外周面にはその軸
方向の２箇所に弾性シール材としてのＯリング８ｇ、８
ｈが設けてある。第１のＯリング８ｇは、キャップ部材
８ｃの円柱外周面において弁体８ａの前後の冷媒流路間
のシールを行うものであり、第２のＯリング８ｈは、キ
ャップ部材８ｃの円柱外周面と外部（大気）との間のシ
ールを行うものである。

【００７６】キャップ部材８ｃ内に上記した差圧弁８部
分を予め組み込み、差圧弁８部分を１つの独立の組立体
として構成した後に、スペーサ部材３５の冷媒流路３５
ｂを構成する穴部の下端部にキャップ部材８ｃをねじ止
め等の手段により固定して、冷媒流路３５ｂを密封す
る。

【００７７】第２実施形態によると、差圧弁８部分を１
つの独立の組立体として予め構成した後に、差圧弁８部
分を凝縮器２の冷媒流路途中に組み込むから、差圧弁８
部分単体の状態にて差圧弁８の設定値（設定圧力差）を
容易に調整できる。そのため、差圧弁８の設定値の調整
バラツキも小さくできる。

【００７８】また、差圧弁８のキャップ部材８ｃに弁座
部材８ｆを設けるから、第１実施形態のようにスペーサ
部材３５の冷媒流路３５ｂに弁座部３５ｃを形成する必
要がなくなり、スペーサ部材３５の形状を簡素化でき、
スペーサ部材３５の加工コストを低減できる。

【００７９】（他の実施形態）なお、上記の実施形態で
は、気液分離器７内に隔壁３０により区画された混合室
３１を形成し、この混合室３１内にて第１バイパス通路
３３からの圧縮機吐出ガス冷媒と第２バイパス通路３４
からの凝縮後の液冷媒とを混合した後に、この混合冷媒
を出口穴３２により気液分離器７内に流入させるように
しているが、第１バイパス通路３３からの圧縮機吐出ガ
ス冷媒と第２バイパス通路３４からの凝縮後の液冷媒と
をそれぞれ別に気液分離器７内の上部空間に直接流入さ
せ、気液分離器７内にて圧縮機吐出ガス冷媒と凝縮後の
液冷媒とを混合させ、両冷媒間の熱交換を行うようにし
てもよい。

【００８０】また、上記の実施形態では、気液分離器７
内下部の液冷媒を凝縮器２の冷媒流路に戻す液戻し用連
通路３９を、スペーサ部材３５の冷媒流路３５ｂ、下側
連通路３７を介してヘッダタンク１７内の下部空間１７
ｃに連通させているが、液戻し用連通路３９を気液分離
器７とヘッダタンク１７の壁面を貫通する貫通穴により
構成して、気液分離器７内下部を液戻し用連通路３９に
よりてヘッダタンク１７内の下部空間１７ｃに直接連通
させるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明及び先願発明の冷凍サイクルの基本構成
図である。

【図２】本発明の第１実施形態による気液分離器一体型
凝縮器を示す模式的断面図である。

【図３】図２の要部拡大断面図である。

【図４】本発明の第２実施形態を示す要部拡大断面図で
ある。

【図５】先願発明による気液分離器一体型凝縮器を示す
模式的断面図である。

【符号の説明】

５…第１熱交換部、６…第２熱交換部、７…気液分離
器、８…差圧弁、１５…チューブ、１７、１８…ヘッダ
タンク、２４…入口ジョイント（冷媒入口）、３３…第
１バイパス通路、３４…第２バイパス通路、３５…スペ
ーサ部材（補助部材）、３９…液戻し用連通路、４０…
ガス戻し用連通路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１）の吐出冷媒を放熱させて凝
   縮させる第１熱交換部（５）、および前記第１熱交換部
   （５）の冷媒流れ下流側に設けられ、前記第１熱交換部
   （５）を通過した冷媒が流れる第２熱交換部（６）を有
   する凝縮器（２）と、 前記圧縮機（１）の吐出冷媒の一部を分岐する第１バイ
   パス通路（３３）と、 前記第１熱交換部（５）を通過した冷媒の一部を分岐す
   る第２バイパス通路（３４）と、 前記第１バイパス通路（３３）から前記吐出冷媒が流入
   し、前記第２バイパス通路（３４）から前記第１熱交換
   部（５）の通過冷媒が流入し、この流入冷媒の気液を分
   離して液冷媒を溜める気液分離器（７）と、 前記気液分離器（７）内部のガス冷媒を前記第２熱交換
   部（６）の入口側に向けて導出するガス戻し用連通路
   （４０）と、 前記第２バイパス通路（３４）の分岐点と、前記ガス戻
   し用連通路（４０）の合流点との間を結合する冷媒流路
   （３６、３５ｂ、３７）に設けられた絞り手段（８）と
   を備え、 前記絞り手段を前後の圧力差がほぼ一定となるように作
   用する差圧弁（８）により構成したことを特徴とする冷
   凍サイクル装置。
2. 【請求項２】 前記気液分離器（７）内に、前記分岐点
   と前記合流点との間の冷媒流路（３６、３５ｂ、３７）
   を構成する補助部材（３５）を配置し、 前記補助部材（３５）に前記差圧弁（８）を組み込むこ
   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】 前記補助部材（３５）の冷媒流路（３
   ６、３５ｂ、３７）を密封するキャップ部材（８ｃ）を
   備え、前記キャップ部材（８ｃ）内に前記差圧弁（８）
   の弁機構を一体に構成した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. 【請求項４】 圧縮機（１）の吐出冷媒を放熱させる第
   １熱交換部（５）と、 前記第１熱交換部（５）の冷媒流れ下流側に設けられ、
   前記第１熱交換部（５）を通過した冷媒が流れる第２熱
   交換部（６）と、 前記両熱交換部（５、６）の左右両側に配置され、前記
   両熱交換部（５、６）の冷媒流路を構成するチューブ
   （１５）の端部が連通するヘッダタンク（１７、１８）
   と、 前記両ヘッダタンク（１７、１８）のうち、いずれか一
   方のヘッダタンク（１７）に設けられ、前記圧縮機
   （１）の吐出冷媒が流入する冷媒入口（２４）と、 前記冷媒入口（２４）を設けた前記一方のヘッダタンク
   （１７）と一体に設けられ、冷媒の気液を分離して液冷
   媒を溜める気液分離器（７）と、 前記冷媒入口（２４）に流入する前記吐出冷媒の一部を
   分岐して前記気液分離器（７）内に導入する第１バイパ
   ス通路（３３）と、 前記第１熱交換部（５）を通過した冷媒の一部を分岐し
   て前記気液分離器（７）内に導入する第２バイパス通路
   （３４）と、 前記気液分離器（７）内部のガス冷媒を前記第２熱交換
   部（６）の入口側に向けて導出するガス戻し用連通路
   （４０）と、 前記第２バイパス通路（３４）の分岐点と、前記ガス戻
   し用連通路（４０）の合流点との間を結合する冷媒流路
   （３６、３５ｂ、３７）に設けられた絞り手段（８）と
   を備え、 前記絞り手段を前後の圧力差がほぼ一定となるように作
   用する差圧弁（８）により構成したことを特徴とする冷
   凍サイクル装置の凝縮器。