JP2003130502A - 冷凍サイクル装置の気液分離器および凝縮器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気液分離器内における混合室のシール性を、
ろう付けによらない手段にて確保する。 【解決手段】 圧縮機吐出冷媒の一部が分岐して流入す
る第１入口部３３、凝縮器の第１熱交換部で凝縮した後
の冷媒が流入する第２入口部３４、および第１、第２入
口部３３、３４が設けられたタンク本体部７ａを有し、
タンク本体部７ａ内にスペーサ部材３０を固定し、タン
ク本体部７ａの内壁面とスペーサ部材３０との間に、第
１入口部３３からの吐出冷媒と第２入口部３４からの冷
媒とを混合してタンク本体部７ａ内に流入させる混合室
３１を形成し、スペーサ部材３０の外周面に設けたシー
ル材３９ａ、３９ｂにより混合室３１をシールする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両空調用等に好
適な冷凍サイクル装置の気液分離器および凝縮器に関す
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２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３５および液戻し用連通路３６を設け、ヘ
ッダタンク１７内の中間部空間１７ｂと下部空間１７ｃ
とを仕切る仕切り板１９ｂにに中間絞り８を設けてい
る。

【００１７】この絞り８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の吐出冷媒と第２
バイパス通路３４からの液冷媒とを混合室３１にて混合
して気液分離器７内に導入し、気液分離器７内で冷媒の
気液を分離して液冷媒を溜めるようにしている。これに
より、混合室３１にて混合する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、減圧手段として
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
ものでは、気液分離器７内に混合室３１を形成するに際
して、気液分離器７とは別体のスペーサ部材３０を気液
分離器７のタンク本体部７ａの内壁面にろう付けしてい
るが、先願の構成を実際に試作評価してみると、スペー
サ部材３０のろう付けの信頼性が不十分なため、スペー
サ部材３０とタンク本体部７ａの内壁面とのろう付け不
良が生じて、混合室３１のシール性が低下しやすいこと
が判明した。

【００２１】上記ろう付け不良が生じると、スペーサ部
材３０と気液分離器７の内壁面との接合面に隙間が発生
して、圧縮機吐出冷媒が液冷媒と十分混合しないまま、
気液分離器７内に流入するという現象が生じる。特に、
圧縮機吐出冷媒が上記隙間から気液分離器７内上部を通
過してガス戻し用連通路３５に直接抜け出てしまうこと
も発生する。

【００２２】このような現象が生じると、圧縮機吐出冷
媒の過熱度変化が応答よく気液分離器７内の液冷媒量の
調整に反映されない。その結果、圧縮機吐出冷媒の過熱
度に基づいてサイクル内循環冷媒流量を的確に調整でき
ないという不具合を生じる。

【００２３】本発明は上記点に鑑みて、気液分離器内に
おける混合室のシール性を、ろう付けによらない手段に
て確保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
媒の一部が分岐して流入する第１入口部（３３）、凝縮
器（２）の第１熱交換部（５）で凝縮した後の冷媒が流
入する第２入口部（３４）、および第１入口部（３３）
および第２入口部（３４）が設けられたタンク本体部
（７ａ）を有し、タンク本体部（７ａ）内部にて流入冷
媒の気液を分離して液冷媒を溜め、ガス冷媒を凝縮器
（２）のうち第１熱交換部（５）下流の第２熱交換部
（６）に向けて導出する冷凍サイクル装置の気液分離器
であって、タンク本体部（７ａ）内に、タンク本体部
（７ａ）の内壁面との間に区画された空間を形成するス
ペーサ部材（３０）を固定し、スペーサ部材（３０）と
タンク本体部（７ａ）の内壁面との間の空間により、第
１入口部（３３）からの吐出冷媒と第２入口部（３４）
からの冷媒とを混合してタンク本体部（７ａ）内に流入
させる混合室（３１）を形成し、スペーサ部材（３０）
とタンク本体部（７ａ）の内壁面との固定面に、混合室
（３１）をシールするシール材（３９ａ、３９ｂ）を介
在したことを特徴とする。

【００２５】これにより、スペーサ部材（３０）とタン
ク本体部（７ａ）の内壁面との固定面に介在するシール
材（３９ａ、３９ｂ）によって、混合室（３１）のシー
ルを確実に行うことができる。

【００２６】その結果、圧縮機吐出冷媒が上記隙間から
気液分離器（７）内上部を通過してガス戻し用連通路
（３５）側に直接抜け出てしまうことを確実に防止でき
る。このため、圧縮機吐出冷媒の過熱度変化に応じて気
液分離器７内の液冷媒量を応答よく調整でき、圧縮機吐
出冷媒の過熱度に基づいてサイクル内循環冷媒流量を的
確に調整できる。

【００２７】請求項２に記載の発明のように、請求項１
において、スペーサ部材（３０）は、円筒状の外周面の
一部に空間を形成する凹部（３０ａ）を形成した形状で
あり、 シール材は、円筒状のスペーサ部材（３０）の
外周面において、凹部（３０ａ）の上下両側に装着され
るＯリング（３９ａ、３９ｂ）である。

【００２８】これにより、Ｏリングを用いたシール機構
にて混合室（３１）のシールを確実に行うことができ
る。

【００２９】請求項３に記載の発明では、請求項１また
は２において、スペーサ部材（３０）は、タンク本体部
（７ａ）の高さ方向の所定位置にタンク本体部（７ａ）
の内側へ突き出す突部（７ｂ、７ｃ）により位置決めし
て固定されることを特徴とする。

【００３０】これにより、タンク本体部（７ａ）と一体
の内側突部（７ｂ、７ｃ）によりスペーサ部材（３０）
を簡単確実に位置決め固定できる。

【００３１】請求項４に記載の発明では、圧縮機（１）
の吐出冷媒の一部が分岐して流入する第１入口部（３
３）、凝縮器（２）の第１熱交換部（５）で凝縮した後
の冷媒が流入する第２入口部（３４）、および第１入口
部（３３）および第２入口部（３４）が設けられたタン
ク本体部（７ａ）を有し、 タンク本体部（７ａ）内部
にて流入冷媒の気液を分離して液冷媒を溜め、ガス冷媒
を凝縮器（２）のうち第１熱交換部（５）下流の第２熱
交換部（６）に向けて導出する冷凍サイクル装置の気液
分離器であって、タンク本体部（７ａ）内に、タンク本
体部（７ａ）の内壁面との間に区画された空間を形成す
るスペーサ部材（３０）を固定し、スペーサ部材（３
０）とタンク本体部（７ａ）の内壁面との間の空間によ
り、第１入口部（３３）からの吐出冷媒と第２入口部
（３４）からの冷媒とを混合してタンク本体部（７ａ）
内に流入させる混合室（３１）を形成し、スペーサ部材
（３０）を弾性を有する樹脂により成形するとともに、
スペーサ部材（３０）にタンク本体部（７ａ）の内壁面
に圧入固定されるシール部（３０ｄ，３０ｅ）を一体成
形し、シール部（３０ｄ，３０ｅ）により混合室（３
１）をシールすることを特徴とする。

【００３２】これによると、スペーサ部材（３０）のシ
ール部（３０ｄ，３０ｅ）を樹脂材料の弾性変形により
タンク本体部（７ａ）の内壁面に圧入固定するから、こ
のシール部の圧入固定部がタンク本体部（７ａ）の内壁
面に圧着して混合室（３１）のシール作用を発揮する。
そのため、請求項４によると、請求項１〜３に比較し
て、スペーサ部材（３０）と一体のシール部（３０ｄ，
３０ｅ）を用いて、混合室（３１）をシールすることが
でき、別部材からなる専用シール材（３９ａ、３９ｂ）
を廃止できる。

【００３３】請求項５に記載の発明のように、請求項４
において、スペーサ部材（３０）は、円筒状の外周面の
一部に空間を形成する凹部（３０ａ）を形成した形状で
あり、シール部（３０ｄ，３０ｅ）は、円筒状のスペー
サ部材（３０）の外周面において凹部（３０ａ）の上下
両側の部位にて径外方側へリング状に突き出す形状に形
成できる。

【００３４】請求項６に記載の発明では、圧縮機（１）
の吐出冷媒の一部が分岐して流入する第１入口部（３
３）、凝縮器（２）の第１熱交換部（５）で凝縮した後
の冷媒が流入する第２入口部（３４）、および第１入口
部（３３）および第２入口部（３４）が設けられたタン
ク本体部（７ａ）を有し、タンク本体部（７ａ）内部に
て流入冷媒の気液を分離して液冷媒を溜め、ガス冷媒を
凝縮器（２）のうち第１熱交換部（５）下流の第２熱交
換部（６）に向けて導出する冷凍サイクル装置の気液分
離器であって、タンク本体部（７ａ）内に、タンク本体
部（７ａ）の内壁面との間に区画された空間を形成する
スペーサ部材（３０）を固定し、スペーサ部材（３０）
とタンク本体部（７ａ）の内壁面との間の空間により、
第１入口部（３３）からの吐出冷媒と第２入口部（３
４）からの冷媒とを混合してタンク本体部（７ａ）内に
流入させる混合室（３１）を形成し、スペーサ部材（３
０）の上下両端部を、タンク本体部（７ａ）の上面部の
蓋部材（７ｄ）とタンク本体部（７ａ）の底面部の蓋部
材（３８）とにより挟み込み固定し、スペーサ部材（３
０）の上下両端部と両蓋部材（７ｄ、３８）との挟み込
み固定部により混合室（３１）をシールすることを特徴
とする。

【００３５】このように、スペーサ部材（３０）の上下
両端部の挟み込み固定部をそのまま利用して混合室（３
１）をシールするから、請求項１〜３の別部材からなる
専用シール材（３９ａ、３９ｂ）を廃止でき、より簡単
な構成にて、混合室（３１）のシール作用を発揮でき
る。

【００３６】請求項７に記載の発明のように、請求項６
において、スペーサ部材（３０）は円筒状の形状に成形
され、円筒状のスペーサ部材（３０）外周面とタンク本
体部（７ａ）の内壁面との間のリング状空間により混合
室（３１）を形成するようにしてもよい。

【００３７】請求項８に記載の発明では、第１熱交換部
（５）および第２熱交換部（６）の冷媒流路を構成する
チューブ（１５）と、第１、第２熱交換部（５、６）の
左右両側に配置され、チューブ（１５）の端部が連通す
るヘッダタンク（１７、１８）と、両ヘッダタンク（１
７、１８）のうち、いずれか一方のヘッダタンク（１
７）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）側に、請求項１ないし７のいずれか
１つに記載の気液分離器（７）を一体に設けた凝縮器を
特徴とする。

【００３８】このように、請求項８は本発明による気液
分離器を一体化した凝縮器に関するものであり、これに
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。

【００３９】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。

【００４０】

【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実施形態および先願による気液分離器
一体型の凝縮器を示している。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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８を一体に設
置する構成となっている。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】気液分離器７は上下方向に延びる細長の略
円筒状形状からなるタンク本体部７ａを有し、このタン
ク本体部７ａは、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
のタンク本体部７ａ等はすべてアルミニュウムで構成さ
れ、ろう付けにより一体構造に組み付けられる。

【００５０】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のタンク本
体部７ａ内にスペーサ部材３０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３
３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。

【００５１】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において第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３
４に分岐され、この第２バイパス通路３４を経て混合室
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）と凝縮後の液冷媒が混合室３１内で混合さ
れるようになっている。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のタンク本体
部７ａ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。第１バイパス通路３３が本発明の第１入口
部を構成し、第２バイパス通路３４が本発明の第２入口
部を構成する。

【００５２】ヘッダタンク１７内の中間部空間１７ｂと
下部空間１７ｃとを仕切る仕切り板１９ｂには中間絞り
８を構成する絞り穴が設けてあるので、中間絞り８によ
る所定の圧力差を持って中間部空間１７ｂが下部空間１
７ｃに連通する。

【００５３】また、気液分離器７のタンク本体部７ａの
上部には図２に示すようにガス戻し用の連通路３５の一
端部を接続し、この連通路３５の他端部をヘッダタンク
１７内の下部空間１７ｃに接続している。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３５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。

【００５４】また、気液分離器７のタンク本体部７ａの
下部には、タンク本体部７ａとヘッダタンク１７の壁面
を貫通する貫通穴からなる液戻し用の連通路３６を形成
して、タンク本体部７ａ内の下部をヘッダタンク１７内
の下部空間１７ｃに連通させている。この液戻し用の連
通路３６は中間絞り８およびガス戻し用連通路３５に比
較して通路断面積が十分小さい（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に常時少量ず
つ戻すことができる。

【００５５】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、この液
冷媒戻しにより圧縮機１へのオイル戻り性を良好に維持
できる。

【００５６】なお、気液分離器７のタンク本体部７ａ内
には冷媒中の水分を吸着する乾燥剤３７が配置される。
この乾燥剤３７は、気液分離器７を含む凝縮器２を一体
ろう付けにより組み付けた後に、気液分離器７のタンク
本体部７ａの底部開口部から気液分離器７内に挿入さ
れ、この底部開口部は蓋部材３８によって密封される。
この蓋部材３８はタンク本体部７ａの下端部にねじ止め
等により弾性シール材（図示せず）を介在して気密に固
定される。

【００５７】次に、第１実施形態による混合室３１の具
体的構成を図３により説明する。スペーサ部材３０は円
筒状に成形され、この円筒状の外周面の一部に凹部３０
ａを形成している。この凹部３０ａは、気液分離器７の
タンク本体部７ａの円筒状内周面との間に混合室３１の
ための空間を形成する。スペーサ部材３０はアルミニュ
ウム等の金属又は樹脂のいずれで成形してもよいが、軽
量化のためには、スペーサ部材３０を樹脂で成形した方
がよい。

【００５８】スペーサ部材３０の円筒状外周面において
凹部３０ａの上下両側にリング状の凹溝３０ｂ、３０ｃ
を形成し、この凹溝３０ｂ、３０ｃ内に弾性シール材を
なすゴム製のＯリング３９ａ、３９ｂを装着している。
気液分離器７はその底部開口部の蓋部材３８を取り外し
た状態にて凝縮器２に一体ろう付けされる。従って、こ
の凝縮器２の一体ろう付け後に、スペーサ部材３０は、
気液分離器７のタンク本体部７ａ内にその底部開口部か
ら図３（ａ）の矢印Ａのように挿入する。

【００５９】スペーサ部材３０の挿入位置は、タンク本
体部７ａの内側へ突き出す上下の突部７ｂ、７ｃにより
規定される。なお、下側の突部７ｃはスペーサ部材３０
の挿入後にタンク本体部７ａの円筒状外周面を部分的に
内側へ突出させる加工を行って形成する。気液分離器７
の底部の蓋部材３８は、タンク本体部７ａ内へスペーサ
部材３０および乾燥剤３７を挿入した後に、タンク本体
部７ａの下端部に固定される。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】そして、中間部空間１７ｂ内の液冷媒の主
流は、矢印ｂのように仕切り板１９ｂに形成された中間
絞り８を通過して下部空間１７ｃ内に流入する。中間絞
り８の存在によりヘッダタンク１７の中間部空間１７ｂ
と下部空間１７ｃ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から混合室３１
内へ導入される。

【００６３】また、入口ジョイント２４からの圧縮機吐
出冷媒がヘッダタンク１７内の上部空間１７ａにおいて
分岐され、その分岐された一部の吐出冷媒が第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。

【００６４】ここで、圧縮機吐出冷媒と凝縮後の液冷媒
を別々に気液分離器７内に直接導入せずに、混合室３１
内にて圧縮機吐出冷媒と凝縮後の液冷媒を混合した後に
気液分離器７内に導入するから、混合室３１内にて圧縮
機吐出冷媒と凝縮後の液冷媒を良好に混合して、両冷媒
間の熱交換を十分行うことができる。

【００６５】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３５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、矢印ｇのように
液戻し用連通路３６を通過して冷媒流路３６ｂ下部空間
１７ｃ内に流入する。

【００６６】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ｂ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。

【００６７】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た液冷媒（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。

【００６８】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、そして、この貯
留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。

【００６９】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。

【００７０】この過熱度の大きい高温ガス冷媒の流入に
より、混合室３１内の液冷媒の蒸発が促進され、混合室
３１から気液分離器７内に流入する冷媒の乾き度が大き
くなるので、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
３５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。

【００７１】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、混合室３１から気液分離器７内に流
入する冷媒の乾き度が小さくなる。そのため、気液分離
器７では、逆に、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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】ところで、上記のような過熱度制御を行う
冷凍サイクルにおいて、気液分離器７内に混合室３１を
形成するスペーサ部材３０と、気液分離器７のタンク本
体部７ａの内壁面との固定面に隙間が発生して、混合室
３１のシール不良が発生すると、既述したように圧縮機
吐出冷媒と凝縮後の液冷媒が互いに十分混合しないま
ま、気液分離器７内に流入する。その結果、気液分離器
７内への流入冷媒の乾き度に圧縮機吐出冷媒の過熱度変
化が応答よく反映されず、サイクル内の循環冷媒流量を
的確に調整できないという事態が生じる。

【００７５】しかし、本実施形態によると、スペーサ部
材３０の円筒状外周面において、混合室３１を形成する
凹部３０ａの上下両側にＯリング３９ａ、３９ｂを装着
し、スペーサ部材３０の円筒状外周面と気液分離器７の
タンク本体部７ａの内壁面との固定面にＯリング３９
ａ、３９ｂのシール機構を構成しているから、混合室３
１内に流入した冷媒がスペーサ部材３０の円筒状外周面
と気液分離器７のタンク本体部７ａの内壁面との間の隙
間を通過して気液分離器７内に流入することを確実に防
止できる。従って、混合室３１内に流入した圧縮機吐出
冷媒および凝縮後の液冷媒はすべて混合室３１内で十分
混合した後に、出口穴３２から気液分離器７内に流入す
る。それ故、気液分離器７内に溜まる液冷媒量の調整に
よるサイクル内循環冷媒流量の調整作用を的確に行うこ
とができる。

【００７６】（第２実施形態）図４は第２実施形態であ
り、スペーサ部材３０を弾性を有する樹脂により円筒状
に成形するとともに、円筒状のスペーサ部材３０の外周
面において凹部３０ａの上下両側の部位にて径外方側へ
リング状に突き出すシール部３０ｄ，３０ｅを成形して
いる。

【００７７】このシール部３０ｄ，３０ｅの外径寸法を
気液分離器７のタンク本体部７ａの内径寸法より若干量
大きく設定して、スペーサ部材３０の樹脂材質の弾性変
形を利用してスペーサ部材３０をシール部３０ｄ，３０
ｅの部位にて気液分離器７のタンク本体部７ａの内壁面
に圧入固定する。

【００７８】第２実施形態によると、スペーサ部材３０
に一体成形したリング状のシール部３０ｄ，３０ｅが樹
脂材質の弾性変形によりタンク本体部７ａの内壁面に圧
着するので、スペーサ部材３０と一体のシール部３０
ｄ，３０ｅにて混合室３１を確実にシールすることがで
きる。従って、第１実施形態によるＯリング３９ａ、３
９ｂを用いたシール機構を廃止できる。

【００７９】（第３実施形態）図５は第３実施形態であ
り、スペーサ部材３０を樹脂により円筒状に成形すると
ともに、この円筒状の高さ寸法（軸方向寸法）を気液分
離器７内の内部空間の高さ寸法と同等に設定して、スペ
ーサ部材３０を気液分離器７のタンク本体部７ａの底部
開口部から気液分離器７内へ挿入し、スペーサ部材３０
の円筒状の上端部をタンク本体部７ａの上面部の蓋部材
７ｄに当接する。なお、蓋部材７ｄは凝縮器２の一体ろ
う付け時にタンク本体部７ａにろう付けされるアルミニ
ュウム部材である。

【００８０】そして、タンク本体部７ａの底面開口部に
蓋部材３８をねじ止め等により固定する際に、円筒状ス
ペーサ部材３０の上下両端部を上面部の蓋部材７ｄと底
面部の蓋部材３８とにより挟み込む。これにより、円筒
状スペーサ部材３０をタンク本体部７ａに固定する。

【００８１】底面部の蓋部材３８はアルミニュウム等の
金属またはスペーサ部材３０の樹脂材よりも機械的強度
の高い樹脂にて形成する。そして、円筒状スペーサ部材
３０の上下両端部と両蓋部材７ｄ、３８との当接部に圧
着力が作用して混合室３１をシールすることができる。
従って、第３実施形態によると、円筒状スペーサ部材３
０の上下両端の当接部自身で混合室３１のシール機構を
構成することができ、第１実施形態によるＯリング３９
ａ、３９ｂを用いたシール機構を廃止できる。

【００８２】なお、円筒状のスペーサ部材３０の下部に
はスペーサ部材３０内外の液冷媒（オイル）貯留部を連
通する連通穴３０ｆが開けてあり、円筒状のスペーサ部
材３０の上部にはスペーサ部材３０内外のガス冷媒域を
連通する連通穴３０ｇが開けてある。また、液戻し用連
通路３６は、底面部の蓋部材３８からタンク本体部７ａ
の下部にかけて、混合室３１と分離した位置に形成して
ある。

【００８３】ところで、第３実施形態によると、円筒状
のスペーサ部材３０の外周面とタンク本体部７ａの内壁
面との間に上下方向に延びるリング状の空間が形成さ
れ、このリング状の空間によって混合室３１を形成する
ことになる。このような構成であっても、ガス戻し用の
連通路３５の入口部がタンク本体部７ａ上部の円周方向
において、吐出冷媒流入用の第１バイパス通路３３の開
口位置と略１８０°反対位置にあって、ガス戻し用の連
通路３５の入口部と第１バイパス通路３３の開口部との
間に円筒状のスペーサ部材３０が介在しているから、第
１バイパス通路３３からの吐出冷媒が直接ガス戻し用の
連通路３５へ抜け出ることがない。

【００８４】換言すると、第１バイパス通路３３からの
吐出冷媒と第２バイパス通路３４からの液冷媒とをリン
グ状の混合室３１内で良好に混合できるので、吐出冷媒
の過熱度を気液分離器７内に溜まる液冷媒量の調整に応
答よく反映して、サイクル内循環冷媒流量の調整を的確
に行うことができる。

【００８５】上述した各実施形態の説明から理解される
ように、本発明において、「混合室３１をシールする」
とは、第１バイパス通路３３からの吐出冷媒が直接ガス
戻し用の連通路３５側へ抜け出ることを阻止する形態
（シール部）を持つように混合室３１を構成することで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明及び先願発明による冷凍サイクルの基本
図である。

【図２】本発明及び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。

【図３】（ａ）は本発明の第１実施形態による気液分離
器の分解図、（ｂ）は第１実施形態による気液分離器一
体型凝縮器の要部断面図である。

【図４】本発明の第２実施形態による気液分離器のスペ
ーサ部材の正面図である。

【図５】本発明の第３実施形態による気液分離器の縦断
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、７ａ…タンク本体部、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）、
３０…スペーサ部材、３０ａ…凹部、３０ｄ、３０ｅ…
シール部、３１…混合室、３３…第１バイパス通路（第
１入口部）、３４…第２バイパス通路（第２入口部）、
３５…ガス戻し用連通路、３６…液戻し用連通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｂ 39/00 Ｆ２５Ｂ 39/00 Ｎ 39/04 39/04 Ｓ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１）の吐出冷媒の一部が分岐し
   て流入する第１入口部（３３）、凝縮器（２）の第１熱
   交換部（５）で凝縮した後の冷媒が流入する第２入口部
   （３４）、および前記第１入口部（３３）および前記第
   ２入口部（３４）が設けられたタンク本体部（７ａ）を
   有し、 前記タンク本体部（７ａ）内部にて流入冷媒の気液を分
   離して液冷媒を溜め、ガス冷媒を前記凝縮器（２）のう
   ち前記第１熱交換部（５）下流の第２熱交換部（６）に
   向けて導出する冷凍サイクル装置の気液分離器であっ
   て、 前記タンク本体部（７ａ）内に、前記タンク本体部（７
   ａ）の内壁面との間に区画された空間を形成するスペー
   サ部材（３０）を固定し、 前記スペーサ部材（３０）と前記タンク本体部（７ａ）
   の内壁面との間の空間により、前記第１入口部（３３）
   からの前記吐出冷媒と前記第２入口部（３４）からの前
   記冷媒とを混合して前記タンク本体部（７ａ）内に流入
   させる混合室（３１）を形成し、 前記スペーサ部材（３０）と前記タンク本体部（７ａ）
   の内壁面との固定面に、前記混合室（３１）をシールす
   るシール材（３９ａ、３９ｂ）を介在したことを特徴と
   する冷凍サイクル装置の気液分離器。
2. 【請求項２】 前記スペーサ部材（３０）は、円筒状の
   外周面の一部に前記空間を形成する凹部（３０ａ）を形
   成した形状であり、 前記シール材は、前記円筒状のスペーサ部材（３０）の
   外周面において、前記凹部（３０ａ）の上下両側に装着
   されるＯリング（３９ａ、３９ｂ）であることを特徴と
   する請求項１に記載の冷凍サイクル装置の気液分離器。
3. 【請求項３】 前記スペーサ部材（３０）は、前記タン
   ク本体部（７ａ）の高さ方向の所定位置に前記タンク本
   体部（７ａ）の内側へ突き出す突部（７ｂ、７ｃ）によ
   り位置決めして固定され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の気液分離器。
4. 【請求項４】 圧縮機（１）の吐出冷媒の一部が分岐し
   て流入する第１入口部（３３）、凝縮器（２）の第１熱
   交換部（５）で凝縮した後の冷媒が流入する第２入口部
   （３４）、および前記第１入口部（３３）および前記第
   ２入口部（３４）が設けられたタンク本体部（７ａ）を
   有し、 前記タンク本体部（７ａ）内部にて流入冷媒の気液を分
   離して液冷媒を溜め、ガス冷媒を前記凝縮器（２）のう
   ち前記第１熱交換部（５）下流の第２熱交換部（６）に
   向けて導出する冷凍サイクル装置の気液分離器であっ
   て、 前記タンク本体部（７ａ）内に、前記タンク本体部（７
   ａ）の内壁面との間に区画された空間を形成するスペー
   サ部材（３０）を固定し、 前記スペーサ部材（３０）と前記タンク本体部（７ａ）
   の内壁面との間の空間により、前記第１入口部（３３）
   からの前記吐出冷媒と前記第２入口部（３４）からの前
   記冷媒とを混合して前記タンク本体部（７ａ）内に流入
   させる混合室（３１）を形成し、 前記スペーサ部材（３０）を弾性を有する樹脂により成
   形するとともに、前記スペーサ部材（３０）に前記タン
   ク本体部（７ａ）の内壁面に圧入固定されるシール部
   （３０ｄ，３０ｅ）を一体成形し、 前記シール部（３０ｄ，３０ｅ）により前記混合室（３
   １）をシールすることを特徴とする冷凍サイクル装置の
   気液分離器。
5. 【請求項５】 前記スペーサ部材（３０）は、円筒状の
   外周面の一部に前記空間を形成する凹部（３０ａ）を形
   成した形状であり、 前記シール部（３０ｄ，３０ｅ）は、前記円筒状のスペ
   ーサ部材（３０）の外周面において前記凹部（３０ａ）
   の上下両側の部位にて径外方側へリング状に突き出す形
   状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の
   冷凍サイクル装置の凝縮器。
6. 【請求項６】 圧縮機（１）の吐出冷媒の一部が分岐し
   て流入する第１入口部（３３）、凝縮器（２）の第１熱
   交換部（５）で凝縮した後の冷媒が流入する第２入口部
   （３４）、および前記第１入口部（３３）および前記第
   ２入口部（３４）が設けられたタンク本体部（７ａ）を
   有し、 前記タンク本体部（７ａ）内部にて流入冷媒の気液を分
   離して液冷媒を溜め、ガス冷媒を前記凝縮器（２）のう
   ち前記第１熱交換部（５）下流の第２熱交換部（６）に
   向けて導出する冷凍サイクル装置の気液分離器であっ
   て、 前記タンク本体部（７ａ）内に、前記タンク本体部（７
   ａ）の内壁面との間に区画された空間を形成するスペー
   サ部材（３０）を固定し、 前記スペーサ部材（３０）と前記タンク本体部（７ａ）
   の内壁面との間の空間により、前記第１入口部（３３）
   からの前記吐出冷媒と前記第２入口部（３４）からの前
   記冷媒とを混合して前記タンク本体部（７ａ）内に流入
   させる混合室（３１）を形成し、 前記スペーサ部材（３０）の上下両端部を、前記タンク
   本体部（７ａ）の上面部の蓋部材（７ｄ）と前記タンク
   本体部（７ａ）の底面部の蓋部材（３８）とにより挟み
   込み固定し、 前記スペーサ部材（３０）の上下両端部と前記両蓋部材
   （７ｄ、３８）との挟み込み固定部により前記混合室
   （３１）をシールすることを特徴とする冷凍サイクル装
   置の気液分離器。
7. 【請求項７】 前記スペーサ部材（３０）は円筒状の形
   状に成形され、前記円筒状のスペーサ部材（３０）外周
   面と前記タンク本体部（７ａ）の内壁面との間のリング
   状空間により前記混合室（３１）を形成することを特徴
   とする請求項６に記載の冷凍サイクル装置の気液分離
   器。
8. 【請求項８】 前記第１熱交換部（５）および前記第２
   熱交換部（６）の冷媒流路を構成するチューブ（１５）
   と、 前記第１、第２熱交換部（５、６）の左右両側に配置さ
   れ、前記チューブ（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）側に、請求項１ないし７のいずれか１つに記載
   の気液分離器（７）を一体に設けたことを特徴とする冷
   凍サイクル装置の凝縮器。