JP2003279195A - 冷凍サイクル装置および凝縮器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 循環冷媒流量が少なくなる運転条件において
も、サイクル内の循環冷媒流量を適正に調整できるよう
にする。 【解決手段】 圧縮機吐出冷媒を放熱させて凝縮させる
第１熱交換部５の冷媒流れ下流側に第２熱交換部６を設
け、圧縮機吐出冷媒の一部が流入するとともに、第１熱
交換部５を通過した冷媒の一部が流入し、これら流入冷
媒の気液を分離して液冷媒を溜める気液分離器７を有
し、気液分離器７内部のガス冷媒を第２熱交換部６の入
口側に向けて導出し、第１熱交換部５に第２熱交換部６
に冷媒を流入させる主冷媒流路５ａと、主冷媒流路５ａ
から区画された分岐冷媒流路５ｂとを形成し、分岐冷媒
流路５ｂを通過した冷媒を気液分離器７に直接導入す
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およびその凝縮器に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】本発明者らは、先に、特願２００１−１
１７２７８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。

【０００３】この先願のものは、具体的には、図６の冷
凍サイクル基本構成において、図７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
を一体に配置している。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１
７ａと、気液分離器７内の混合室３１とを連通するガス
冷媒バイパス通路３３を設け、このガス冷媒バイパス通
路３３により入口ジョイント２４からの吐出冷媒の一部
を分岐して気液分離器７内の混合室３１に直接導入する
ようにしている。

【０００４】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’から冷
媒入口通路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。

【０００５】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、冷
媒入口通路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。この絞り８０
はヘッダタンク１７内の下側の仕切り板１９ｂ’に形成
されている。

【０００６】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
の一部を冷媒入口通路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。

【０００７】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
と冷媒入口通路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。

【０００８】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る。そのため、減圧装置として温
度式膨張弁を用いる従来周知のレシーバサイクルに比較
すると、構造が複雑で高価な温度式膨張弁を廃止できる
利点がある。

【０００９】また、蒸発器出口側（サイクル低圧側）に
アキュムレータを設ける従来周知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。

【００１０】

【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、サイク
ル内の循環冷媒流量が少ない時（圧縮機回転数が低い
時、蒸発器４の冷房熱負荷が低い時等）に、冷媒流量の
制御特性が悪化することが判明した。

【００１１】すなわち、サイクルの循環冷媒流量が多い
時（圧縮機回転数が高い時、蒸発器４の冷房熱負荷が高
い時等）には、図３（ｃ）に示すように第１熱交換部５
の下側通路部分（矢印ｂの冷媒流れ部分）で凝縮する液
冷媒量（斜線部）が増加して、中間部空間１７ｂにおけ
る液冷媒の比率を高めることができる。そのため、絞り
８０前後に発生する圧力差よって中間部空間１７ｂの液
冷媒を冷媒入口通路３４から気液分離器７内に十分導入
できる。

【００１２】しかし、サイクルの循環冷媒流量が少ない
時には図３（ｄ）に示すように第１熱交換部５の下側通
路部分（矢印ｂの冷媒流れ部分）で凝縮する液冷媒量
（斜線部）が減少して、中間部空間１７ｂにおける液冷
媒の比率も減少する。そのため、冷媒入口通路３４から
気液分離器７内へ液冷媒が導入されにくくなる。

【００１３】この結果、循環冷媒流量が少ない時に、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
度に対して過度に減少する。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。

【００１４】本発明は上記点に鑑みて、循環冷媒流量が
少なくなる運転条件においても、サイクル内の循環冷媒
流量を適正に調整できるようにすることを目的とする。

【００１５】

【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）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、圧縮機（１）の吐出冷媒の一部が流入するととも
に、第１熱交換部（５）を通過した冷媒の一部が流入
し、これら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）とを有し、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よ
うになっている冷凍サイクル装置であって、第１熱交換
部（５）に、第２熱交換部（６）に冷媒を流入させる主
冷媒流路（５ａ）と、主冷媒流路（５ａ）から区画され
た分岐冷媒流路（５ｂ）とを独立に形成し、分岐冷媒流
路（５ｂ）を通過した冷媒を気液分離器（７）に導入す
ることを特徴とする。

【００１６】これによると、第１熱交換部（５）の主冷
媒流路（５ａ）から区画された分岐冷媒流路（５ｂ）の
通過冷媒を直接、気液分離器（７）に導入できるので、
循環冷媒流量が少なくなる運転条件においても、分岐冷
媒流路（５ｂ）側で凝縮した液冷媒を気液分離器（７）
に確実に導入できる。

【００１７】その結果、循環冷媒流量が少ない時にも、
圧縮機吐出冷媒の過熱度に対応した適度の液冷媒量を気
液分離器（７）内に溜めて、サイクル内の循環冷媒流量
を冷房熱負荷に対して適切に調整できる。

【００１８】しかも、先願発明における絞り（８０）が
不要になるから、高流量時に絞り（８０）による圧損が
発生せず、その分だけ循環冷媒流量を増加して冷凍サイ
クルの冷房能力を向上できる。

【００１９】請求項２に記載の発明では、請求項１にお
いて、第１熱交換部（５）および第２熱交換部（６）
は、冷媒流路を構成するチューブ（１５）を多数本並列
配置した構成を有し、チューブ（１５）の両端部はそれ
ぞれヘッダタンク（１７、１８）と連通するようになっ
ており、ヘッダタンク（１７）内に配置した仕切り板
（１９ａ、１９ｂ）により分岐冷媒流路（５ｂ）を 主
冷媒流路（５ａ）から区画することを特徴とする。

【００２０】これにより、ヘッダタンク（１７）内の仕
切り板（１９ａ、１９ｂ）により分岐冷媒流路（５ｂ）
を容易に区画形成できる。

【００２１】請求項３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）内に導入するガス冷媒バイ
パス通路（３３）と、第１熱交換部（５）を通過した冷
媒の一部を気液分離器（７）内に導入する冷媒入口通路
（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）とを備える冷凍サイクル装置の凝縮器であっ
て、第１熱交換部（５）に、第２熱交換部（６）に冷媒
を流入させる主冷媒流路（５ａ）と、主冷媒流路（５
ａ）から区画された分岐冷媒流路（５ｂ）とを独立に形
成し、分岐冷媒流路（５ｂ）を通過した冷媒を冷媒入口
通路（３４）から気液分離器（７）に導入する、冷凍サ
イクル装置の凝縮器を特徴としている。

【００２２】これにより、第１熱交換部（５）と第２熱
交換部（６）と気液分離器（７）とを一体化した凝縮器
により、請求項１の作用効果を発揮できる。

【００２３】請求項４に記載の発明では、請求項３にお
いて、一方のヘッダタンク（１７）内に配置した仕切り
板（１９ａ、１９ｂ）により分岐冷媒流路（５ｂ）を
主冷媒流路（５ａ）から区画することを特徴とする。

【００２４】これにより、請求項３の気液分離器一体型
の凝縮器において、ヘッダタンク（１７）内の仕切り板
（１９ａ、１９ｂ）により分岐冷媒流路（５ｂ）を容易
に区画形成できる。

【００２５】請求項５に記載の発明では、請求項３また
は４において、気液分離器（７）に、第１熱交換部
（５）と第２熱交換部（６）との間の冷媒流路を連通さ
せるサブ連通路（７２、７３、７４）を備えることを特
徴とする。

【００２６】これによると、第１、第２熱交換部（５、
６）の配置形態をサブ連通路（７２、７３、７４）の連
通機能を利用して種々変更することが可能となり、凝縮
器の冷媒流路の設計上の自由度が向上する。

【００２７】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。

【００２８】

【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。

【００２９】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、凝縮する。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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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を一体に設置する構成となっ
ている。

【００３３】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。

【００３４】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内の冷
媒流路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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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はガス冷媒バイパス通路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
冷媒入口通路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。

【００３９】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にてガス冷媒バイパス通路３３に矢印ｄのように分
岐され、このガス冷媒バイパス通路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が冷媒入
口通路３４を通過して矢印ｃのように混合室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、ガス
冷媒バイパス通路３３および冷媒入口通路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。

【００４０】ここで、ヘッダタンク１７の内部空間の仕
切り構造について具体的に説明すると、上側の仕切り板
１９ａは先願（図７）の上側の仕切り板１９ａと同じも
のである。これに反し、下側の仕切り板１９ｂは先願の
下側の仕切り板１９ｂ’と全く別のものである。

【００４１】すなわち、本実施形態における下側の仕切
り板１９ｂは第１に、固定絞り８０を持たない完全な仕
切り板である。また、第２には、下側の仕切り板１９ｂ
は、気液分離器７内に流入する液冷媒専用の分岐冷媒流
路５ｂを第１熱交換部５の主冷媒流路５ａから分岐して
形成するためのものである。このため、下側の仕切り板
１９ｂの配置位置は先願の下側の仕切り板１９ｂ’より
も上方であり、上側の仕切り板１９ａに近接配置されて
いる。

【００４２】ガス冷媒バイパス通路３３から混合室３１
（気液分離器７）内へ直接導入される圧縮機吐出冷媒
は、主冷媒流れに比較して十分流量の小さい分岐流れで
あるため、この圧縮機吐出冷媒の分岐流れに対応して上
記分岐冷媒流路５ｂの流量も主冷媒流路５ａの流量に比
較して十分小さい値に設定する。そのため、主冷媒流路
５ａのチューブ積層段数（図２の上下方向の積層段数）
が６〜１４段程度であるのに対して、分岐冷媒流路５ｂ
のチューブ積層段数は２〜６段程度の少ない数である。
この結果、本実施形態の下側の仕切り板１９ｂは先願の
下側の仕切り板１９ｂ’よりも上側の仕切り板１９ａに
近接して配置されることになる。

【００４３】また、本実施形態では、下側の仕切り板１
９ｂの配置位置の選択により分岐冷媒流路５ｂと主冷媒
流路５ａとの通路面積の割合が規定され、それにより、
分岐冷媒流路５ｂの分岐流量を規定できるので、冷媒入
口通路３４の穴径を先願の場合より大きくできる。先願
の場合は、冷媒入口通路３４の穴径が気液分離器７内に
流入する液冷媒流量に直接影響するので、冷媒入口通路
３４の穴径を例えば、１ｍｍ程度に絞っているが、本実
施形態の冷媒入口通路３４の穴径は２．０ｍｍ以上、例
えば、３ｍｍ程度の大きな値に設定できる。この冷媒入
口通路３４の穴径は液戻し用の連通路３９の穴径よりも
十分大きい値である。

【００４４】この液戻し用の連通路３９も気液分離器７
とヘッダタンク１７の壁面を貫通する貫通穴にて構成さ
れる。この連通路３９は上記冷媒入口通路３４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内の下部空間をヘッダタンク１７内の下部空間１７
ｃに連通させる。これにより、気液分離器７内の下部に
溜まる液冷媒を連通路３９によりヘッダタンク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。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。

【００４５】気液分離器７内の上部空間はガス戻し用の
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４０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。

【００４６】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は気液分離器７の
底部開口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。

【００４７】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の吐出冷媒は入口ジョイント２
４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を図２の矢印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内の冷媒は、ヘッダタンク１７内の下側の仕切
り板１９ｂによって矢印ｂ１、ｂ２の２つの流れに分か
れる。

【００４８】つまり、下側の仕切り板１９ｂによって第
１熱交換部５の下半部の偏平チューブ群が主冷媒流路５
ａのチューブ群と分岐冷媒流路５ｂのチューブ群とに区
分されるので、空間１８ａ内の冷媒は主冷媒流路５ａの
チューブ群を通過する主冷媒流れｂ１と分岐冷媒流路５
ｂのチューブ群を通過する分岐冷媒流れｂ２とに分かれ
る。

【００４９】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るので、主冷媒
流路５ａを通過して凝縮した液冷媒はヘッダタンク１７
の下部空間１７ｃに直接流入する。また、分岐冷媒流路
５ｂにおいて凝縮した液冷媒は中間部空間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相冷媒が下部空間１７ｃ、中間部空間
１７ｂ内に流入する場合がある。

【００５０】そして、中間部空間１７ｂ内に流入した液
冷媒（分岐冷媒流れ）は矢印ｃのように冷媒入口通路３
４から混合室３１内へ導入される。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およびガス冷媒バイパス通路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。

【００５１】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内の下方の液冷媒も、矢印ｇのように
液戻し用連通路３９を通過してヘッダタンク１７の下部
空間１７ｃ内に流入する。

【００５２】従って、下部空間１７ｃには、主冷媒流路
５ａ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ｈ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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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、ガス
冷媒バイパス通路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。

【００５６】この過熱度の大きい高温ガス冷媒の流入に
より、冷媒入口通路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。

【００５７】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、冷媒入口通路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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】ところで、図６、７の先願によると、前述
したように、サイクル内の循環冷媒流量が減少すると、
図３（ｄ）に示すように第１熱交換部５の下側通路部分
（矢印ｂの冷媒流れ部分）で凝縮する液冷媒量が減少し
て、中間部空間１７ｂ’における液冷媒の比率が減少す
る。その結果、冷媒入口通路３４から気液分離器７内へ
液冷媒が導入されにくくなり、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対して過度に減少
する。

【００６１】これに対し、本実施形態では、先願の第１
熱交換部５の下側通路部分（矢印ｂの冷媒流れ部分）に
相当する冷媒流路を、ヘッダタンク１７内の下側仕切り
板１９ｂによって主冷媒流路５ａと分岐冷媒流路５ｂと
に区画している。ここで、主冷媒流路５ａ側の下部空間
１７ｃでの曲がり圧損、分岐冷媒流路５ｂ側の冷媒入口
通路３４、出口穴３２等の圧損等に比較して、第１熱交
換部５の主冷媒流路５ａと分岐冷媒流路５ｂにおける圧
損が十分大きい。

【００６２】そのため、この両冷媒流路５ａ、５ｂの冷
媒流路面積比（Ｓ１／Ｓ２）、換言すると積層チューブ
段数比により両冷媒流路５ａ、５ｂの冷媒流量比がほと
んど決定される。それ故、この冷媒流量比はサイクル内
の循環冷媒流量の増減の影響をほとんど受けない。

【００６３】従って、図３（ａ）に示す高流量時（全循
環冷媒流量＝Ｇｒ１の時）における主冷媒流路５ａの冷
媒流量Ｇｒ１１と分岐冷媒流路５ｂの冷媒流量Ｇｒ１２
の比率（Ｇｒ１２／Ｇｒ１１）と、図３（ｂ）に示す低
流量時（全循環冷媒流量＝Ｇｒ２の時）における主冷媒
流路５ａの冷媒流量Ｇｒ２１と分岐冷媒流路５ｂの冷媒
流量Ｇｒ２２の比率（Ｇｒ２２／Ｇｒ２１）がほぼ等し
い関係となる。

【００６４】そして、図３（ｂ）に示す低流量時には各
冷媒流路５ａ、５ｂで凝縮する液冷媒量が減少するもの
の、分岐冷媒流路５ｂおよびこれの下流側に形成される
中間部空間１７ｂ及び冷媒入口通路３４は気液分離器７
内に冷媒を供給するための専用流路になっている。その
ため、分岐冷媒流路５ｂで凝縮した液冷媒は中間部空間
１７ｂを通過してそのまま気液分離器７内に導入でき
る。

【００６５】その結果、循環冷媒流量が少なくなる運転
条件においても、分岐冷媒流路５ｂ側で凝縮した液冷媒
を気液分離器７内に確実に導入できるので、圧縮機吐出
冷媒の過熱度に対応した適度の液冷媒量を気液分離器７
内に溜めて、サイクル内の循環冷媒流量を冷房熱負荷に
対して適切に調整できる。

【００６６】しかも、先願発明における絞り８０が不要
になるから、高流量時に絞り８０による圧損が発生せ
ず、その分だけ循環冷媒流量を増加して冷凍サイクルの
冷房能力を向上できる。

【００６７】なお、先願発明において、低流量時におけ
る気液分離器７内への液冷媒の導入を促進するために、
冷媒入口通路３４の開口位置を下げることが考えられる
が、この対策では、高流量時に気液分離器７内への液冷
媒の導入量が過剰となり、サイクル内の循環冷媒流量の
不足をきたすので、好ましくない。

【００６８】（第２実施形態）第１実施形態では、凝縮
器２の冷媒主流路を、凝縮器２の偏平チューブ１５の流
路とヘッダタンク１７、１８の内部空間とにより構成し
ているので、図２に示すように、第１熱交換部５のう
ち、下流側の主冷媒流路５ａと分岐冷媒流路５ｂの部分
を必然的に第２熱交換部６に隣接して配置することにな
り、第２実施形態の図４に示すように、第１熱交換部５
の上流側部分（矢印ａ方向の流れ部分）を第２熱交換部
６に隣接して配置することができない。

【００６９】そこで、第２実施形態では図４、図５に示
すように、気液分離器７の筒状本体部７０に凝縮器２の
冷媒主流路の連通路を一体成形して、第１実施形態より
も凝縮器２における冷媒流路の配置構成の自由度を向上
させるものである。

【００７０】第２実施形態を具体的に説明すると、気液
分離器７の筒状本体部７０は上下方向に延びる筒状体で
あり、この筒状本体部７０には、上下方向に延びる円形
状の第１貫通穴部７１と、この第１貫通穴部７１の側方
において、第１貫通穴部７１よりも小さい断面積にて上
下方向に延びる円形状の第２貫通穴部７２が設けてあ
る。

【００７１】この第１、第２貫通穴部７１、７２は互い
に上下方向に平行に延びる穴形状であるから、筒状本体
部７０の材料としてアルミニュウム材を用い、アルミニ
ュウム材を押出成形することにより、第１、第２貫通穴
部７１、７２を有する筒状本体部７０の形状を一体成形
できる。

【００７２】ところで、第１貫通穴部７１は、気液分離
器７の気液分離のための空間を形成するものであり、ま
た、第１貫通穴部７１内には冷媒中の水分を吸着する乾
燥剤４１が配置される。また、第２貫通穴部７２は凝縮
器２の第１熱交換部５と第２熱交換部６との間の冷媒流
路を連通させるサブ連通路を構成する。

【００７３】一方、ヘッダタンク１７の内部空間は３枚
の仕切り板１９ａ、１９ｂ、１９ｃにより上下方向に４
つの空間１７ａ、１７ｂ１、１７ｂ２、１７ｃに仕切っ
ている。そして、入口ジョイント２４を上から３番目の
中間部空間１７ｂ２に連通するように設けている。従っ
て、ガス冷媒バイパス通路３３は、この３番目の中間部
空間１７ｂ２と第１貫通穴部７１の内部空間とを連通す
るように、筒状本体部７０とヘッダタンク１７の壁面を
貫通している。

【００７４】また、冷媒入口通路３４は上から２番目の
中間部空間１７ｂ１と第１貫通穴部７１の内部空間とを
連通するように、筒状本体部７０とヘッダタンク１７の
壁面を貫通している。また、液冷媒戻し用の連通路３９
は第１貫通穴部７１の内部空間の下部と下部空間１７ｃ
とを連通するように、筒状本体部７０とヘッダタンク１
７の壁面を貫通している。

【００７５】そして、図５に示すように第２貫通穴部７
２の上端部付近とヘッダタンク１７の上部空間１７ａと
を連通するように、連通穴７３が筒状本体部７０とヘッ
ダタンク１７の壁面を貫通して設けてある。また、第２
貫通穴部７２の下端部付近は、連通穴７３と同様の連通
穴７４（図４）によって、ヘッダタンク１７の下部空間
１７ｃに連通する。

【００７６】すなわち、ヘッダタンク１７において、最
上部と最下部に互いに離れて配置される上部空間１７ａ
と下部空間１７ｃとの間を筒状本体部７０の第２貫通穴
部（サブ連通路）７２を介して連通することができる。
矢印ｉはこの第２貫通穴部７２での冷媒流れを示す。

【００７７】なお、筒状本体部７０の底面部に蓋部材４
２をシール固定して、第１、第２貫通穴部７１、７２の
底面部を密封するようにしてある。また、筒状本体部７
０の上面部には蓋部材４２０を一体に接合（ろう付け
等）して、第１、第２貫通穴部７１、７２の上面部を密
封するようにしてある。

【００７８】第２実施形態によると、図４の各矢印ａ〜
ｉに示すように冷媒流路が構成され、第１実施形態と基
本的に同様の作用効果を発揮できることに加え、第１熱
交換部５のうち、入口ジョイント２４からの冷媒が流れ
る上流側部分（矢印ａ方向の流れ部分）を凝縮器２の熱
交換部上下方向の中間部位に配置し、第１熱交換部５の
うち、下流側の主冷媒流路５ａと分岐冷媒流路５ｂの部
分を凝縮器２の熱交換部上下方向の最上部に配置するこ
とができる。

【００７９】つまり、第２実施形態では、気液分離器７
の筒状本体部７０に上下方向に延びるサブ連通路を構成
する第２貫通穴部７２を備えることにより、第１実施形
態よりも凝縮器２における冷媒流路の配置構成の自由度
を向上できる。

【００８０】なお、第２実施形態では、ガス冷媒バイパ
ス通路３３からのガス冷媒と、冷媒入口通路３４からの
液冷媒を直接、第１貫通穴部７１内の空間（気液分離空
間）に導入しているが、筒状本体部７０に上下方向に延
びる貫通穴部を追加して、この追加貫通穴部により第１
実施形態の混合室３１に相当する混合通路を構成するよ
うにしてもよい。

【００８１】また、筒状本体部７０に上下方向に延びる
貫通穴部を更に追加して、この追加貫通穴部によりガス
冷媒戻し用の連通路４０を構成するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による冷凍サイクルの基
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】第１実施形態および先願発明の作動説明図であ
る。

【図４】第２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５】図４のＡ−Ａ断面図である。

【図６】先願発明による冷凍サイクルの基本構成図であ
る。

【図７】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】

１…圧縮機、２…凝縮器、５…第１熱交換部、６…第２
熱交換部、５ａ…主冷媒流路、５ｂ…分岐冷媒流路、７
…気液分離器、１５…チューブ、１７、１８…ヘッダタ
ンク、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、２０…仕切り板、２４
…入口ジョイント（冷媒入口）、３３…ガス冷媒バイパ
ス通路、３４…冷媒入口通路、３９…液戻し用連通路、
４０…ガス戻し用連通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀田 照之 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 稲葉 淳 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 (5)

【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）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、 前記圧縮機（１）の吐出冷媒の一部が流入するととも
   に、前記第１熱交換部（５）を通過した冷媒の一部が流
   入し、これら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）とを有し、 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ようになっている冷
   凍サイクル装置であって、 前記第１熱交換部（５）に、前記第２熱交換部（６）に
   冷媒を流入させる主冷媒流路（５ａ）と、前記主冷媒流
   路（５ａ）から区画された分岐冷媒流路（５ｂ）とを独
   立に形成し、 前記分岐冷媒流路（５ｂ）を通過した冷媒を前記気液分
   離器（７）に導入することを特徴とする冷凍サイクル装
   置。
2. 【請求項２】 前記第１熱交換部（５）および前記第２
   熱交換部（６）は、冷媒流路を構成するチューブ（１
   ５）を多数本並列配置した構成を有し、前記チューブ
   （１５）の両端部はそれぞれヘッダタンク（１７、１
   ８）と連通するようになっており、 前記ヘッダタンク（１７）内に配置した仕切り板（１９
   ａ、１９ｂ）により前記分岐冷媒流路（５ｂ）を 前記
   主冷媒流路（５ａ）から区画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】 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（１
   ７）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）内に導入するガス冷媒バ
   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前記気
   液分離器（７）内に導入する冷媒入口通路（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）とを備える冷凍サイクル装置の凝縮器であっ
   て、 前記第１熱交換部（５）に、前記第２熱交換部（６）に
   冷媒を流入させる主冷媒流路（５ａ）と、前記主冷媒流
   路（５ａ）から区画された分岐冷媒流路（５ｂ）とを独
   立に形成し、 前記分岐冷媒流路（５ｂ）を通過した冷媒を前記冷媒入
   口通路（３４）から前記気液分離器（７）に導入するこ
   とを特徴とする冷凍サイクル装置の凝縮器。
4. 【請求項４】 前記一方のヘッダタンク（１７）内に配
   置した仕切り板（１９ａ、１９ｂ）により前記分岐冷媒
   流路（５ｂ）を 前記主冷媒流路（５ａ）から区画する
   ことを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置の
   凝縮器。
5. 【請求項５】 前記気液分離器（７）に、前記第１熱交
   換部（５）と前記第２熱交換部（６）との間の冷媒流路
   を連通させるサブ連通路（７２、７３、７４）を備える
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の冷凍サイク
   ル装置の凝縮器。