JP2004239469A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧側の気液分離器内に溜まる液冷媒量を調整してサイクル内循環冷媒流量を調整する冷凍サイクル装置において、凝縮器構成の簡素化を図る。
【解決手段】圧縮機１の吐出ガスが流入する吐出ガス入口部３を気液分離器２のタンク本体４に組み付け、吐出ガス入口部３から吐出ガスを凝縮器１５の第１熱交換部１８ａ側に流入させる凝縮用吐出ガス通路１１および吐出ガス入口部３から吐出ガス冷媒の一部をタンク本体４の気液分離空間５に直接流入させる吐出ガスバイパス通路８をタンク本体４に構成する。第１熱交換部１８ａを通過した液冷媒の全量を気液分離器２内に流入させ、気液分離器２内の液冷媒量を圧縮機吐出ガスの過熱度に応じて調整する。
【選択図】 図１

Description

【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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、特許文献１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ガス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】
この従来技術は、具体的には、図６に示す冷凍サイクル基本構成を有するものであり、凝縮器１５に第１、第２熱交換部１８ａ、１８ｂを設定するとともに、この第１、第２熱交換部１８ａ、１８ｂの間に気液分離器２を配置している。そして、圧縮機１の吐出ガス冷媒の主流を凝縮器１５の入口ジョイント４０から吐出ガス主通路４６を経て第１熱交換部１８ａに流入させる。
【０００４】
この第１熱交換部１８ａで凝縮した液冷媒の一部を液冷媒バイパス通路４１により気液分離器２内に流入させるとともに、圧縮機１の吐出ガス冷媒の一部を入口ジョイント４０の下流側から吐出ガスバイパス通路４２に分岐し、この吐出ガスバイパス通路４２を通過して吐出ガス冷媒の一部を気液分離器２内に流入させる。
【０００５】
気液分離器２内にて凝縮後の液冷媒と吐出ガス冷媒とが混合、熱交換するとともに、その混合冷媒の気液がガス冷媒と液冷媒の密度差により分離され、液冷媒は気液分離器２内の下部に溜まり、ガス冷媒は気液分離器２内の上部に溜まる。
【０００６】
第２熱交換部１８ｂは第１熱交換部１８ａの冷媒流れ下流側に接続されるものであって、第２熱交換部１８ｂの入口側には、第１熱交換部１８ａで凝縮した液冷媒の主流が流れる液冷媒導入通路４３が接続される。更に、気液分離器２のガス冷媒戻し通路４４および液冷媒戻し通路４５が第２熱交換部１８ｂの入口側に接続される。
【０００７】
従って、第１熱交換部１８ａで凝縮した液冷媒の主流、気液分離器２内上部のガス冷媒および気液分離器２内下部の液冷媒の三者が第２熱交換部１８ｂに流入し、これらの冷媒が第２熱交換部１８ｂで再度冷却され、過冷却状態となる。この過冷却液冷媒が減圧装置３５により減圧されて低圧の気液２相状態となり、この低圧冷媒が蒸発器３６にて蒸発した後に、圧縮機１に吸入される。
【０００８】
上記従来技術では、気液分離器２内にて凝縮後の液冷媒と吐出ガス冷媒とが混合、熱交換するので、この混合冷媒の乾き度が圧縮機吐出ガス冷媒の過熱度に応じて変化して、気液分離器２内に溜まる液冷媒量を圧縮機吐出ガス冷媒の過熱度に応じて調整することができる。従って、この気液分離器２内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、圧縮機の吐出ガス冷媒の過熱度、ひいては蒸発器出口ガス冷媒の過熱度を調整できる。
【０００９】
このように、上記従来技術によると、サイクル高圧側に設けた気液分離器２内の液冷媒量の調整により蒸発器出口ガス冷媒の過熱度を調整できるので、減圧装置３５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３５として、構造が複雑で高価な温度式膨張弁を使用せずにすむという利点がある。また、気液分離器２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２を低圧側気液分離器（アキュムレータ）に比較して小型化できる等の利点も得られる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−３２３２７４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術においては、凝縮器１５に圧縮機１の吐出ガス冷媒が流入する冷媒入口ジョイント４０を配置し、この冷媒入口ジョイント４０から吐出ガス冷媒の主流を第１熱交換部１８ａに流入させる吐出ガス冷媒主通路４６、および冷媒入口ジョイント４０から吐出ガス冷媒の一部を気液分離器２内に直接流入させる吐出ガスバイパス通路４２を凝縮器１５に形成している。
【００１２】
従って、従来技術では、吐出ガス冷媒を第１熱交換部１８ａ側と気液分離器２側とに分配する冷媒通路構成を凝縮器１５側に設ける必要があるので、凝縮器１５の冷媒通路構成が複雑となり、製造コストが上昇するという問題がある。
【００１３】
また、サイクル内循環冷媒流量を圧縮機吐出ガス冷媒の過熱度に応じて所期の目標通りに調整するためには気液分離器２内へ流入する吐出ガス流入量を精度良く規定する必要があり、そのため、吐出ガスバイパス通路４２の通路面積を高精度に仕上げる必要がある。
【００１４】
しかし、実際には、凝縮器ろう付け時のろう材の回り込み等の影響で、吐出ガスバイパス通路４２の通路面積が所期の設計値からある程度変化することは不可避である。この吐出ガスバイパス通路４２の通路面積の変化により気液分離器２内への吐出ガス流入量が変化するので、サイクル内循環冷媒流量を圧縮機吐出ガス冷媒の過熱度に応じて適切に調整できない原因となる。
【００１５】
例えば、吐出ガスバイパス通路１０の通路面積がろう材の回り込み等により所期の設計値から減少すると、液冷媒流入量に対する吐出ガス流入量の割合が所期の設定割合から減少し、吐出ガス冷媒の過熱度変化を気液分離器２内に適切にフィードバックできない。その結果、吐出ガス冷媒の過熱度に対して気液分離器２内に溜まる液冷媒量が過度に増加し、サイクル内循環冷媒流量が吐出ガス冷媒の過熱度に対して過小となり、冷房性能の低下を起こす。
【００１６】
本発明は上記点に鑑みて、サイクル高圧側に設けられる気液分離器内に溜まる液冷媒量を調整して、サイクル内循環冷媒流量を調整する冷凍サイクル装置において、凝縮器の冷媒通路構成の簡素化を図ることを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、サイクル高圧側に設けられる気液分離器内に溜まる液冷媒量を調整して、サイクル内循環冷媒流量を調整する冷凍サイクル装置において、吐出ガスバイパス通路の通路面積が凝縮器ろう付け時のろう材の回り込みにより変化することを防止することを他の目的とする。
【００１８】
【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）の吐出ガス冷媒が放熱して凝縮する第１熱交換部（１８ａ）と、第１熱交換部（１８ａ）の冷媒流れ下流側に設けられる第２熱交換部（１８ｂ）と、圧縮機（１）の吐出ガス冷媒の一部および第１熱交換部（１８ａ）を通過した冷媒の少なくとも一部が流入し、流入冷媒の気液を分離して液冷媒を溜める気液分離器（２）と、気液分離器（２）内部のガス冷媒を第２熱交換部（１８ｂ）に導入するガス冷媒戻し通路（２３、２４、２５、２７、２８）とを備え、気液分離器（２）内に溜まる液冷媒量を圧縮機（１）の吐出ガス冷媒の過熱度に応じて調整する冷凍サイクル装置において、
圧縮機（１）の吐出ガス冷媒が流入する吐出ガス入口部（３）、吐出ガス入口部（３）から吐出ガス冷媒を第１熱交換部（１８ａ）に流入させる凝縮用吐出ガス通路（１１、１１ａ）、および吐出ガス入口部（３）から吐出ガス冷媒の一部を気液分離器（２）に直接流入させる吐出ガスバイパス通路（８）を、第１熱交換部（１８ａ）の外部に構成することを特徴とする。
【００１９】
これによると、吐出ガス入口部（３）を第１熱交換部（１８ａ）の外部に構成し、この吐出ガス入口部（３）から吐出ガス冷媒を第１熱交換部１８ａ側と気液分離器２側に分配する通路部（８、１１、１１ａ）を第１熱交換部（１８ａ）の外部に構成するから、このような吐出ガス分配通路部を、第１熱交換部（１８ａ）を含む凝縮器側に設ける必要がない。これにより、凝縮器の冷媒通路構成を簡素化して凝縮器の製造コストを低減できる。
【００２０】
しかも、凝縮用吐出ガス通路（１１、１１ａ）および吐出ガスバイパス通路（８）は、凝縮器の外部において凝縮器のろう付けと無関係に構成できるから、凝縮器のろう付け工程のろう材回り込みの影響を受けない。従って、吐出ガスバイパス通路（８）の通路面積として加工当初の寸法精度を維持できるので、吐出ガスバイパス通路（８）の通路面積の変化を抑えて、サイクル内循環冷媒流量を圧縮機吐出ガス冷媒の過熱度に応じて適切に調整できる。
【００２１】
請求項２に記載の発明のように、請求項１において、具体的には、気液分離器（２）に流入冷媒の気液分離空間（５）を形成するタンク本体（４）を備え、このタンク本体（４）に凝縮用吐出ガス通路（１１）および吐出ガスバイパス通路（８）を形成するようにしてよい。
【００２２】
これによると、凝縮用吐出ガス通路（１１）および吐出ガスバイパス通路（８）をタンク本体（４）に一体形成することができる。従って、下記の請求項３に比較して吐出ガス入口部（３）の形状を通常の汎用性のある簡単な形状にすることができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明のように、請求項１において、吐出ガス入口部（３）を具体的には、気液分離器（２）と別体部品で構成して気液分離器（２）に組み付けるようにし、吐出ガス入口部（３）に凝縮用吐出ガス通路（１１ａ）および吐出ガスバイパス通路（８）を形成してもよい。
【００２４】
これによると、吐出ガス入口部（３）を変更するのみで、凝縮用吐出ガス通路（１１ａ）および吐出ガスバイパス通路（８）の仕様を変更することができる。従って、冷凍サイクルの仕様変更への対応を極めて簡単に行うことができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明では、第１熱交換部（１８ａ）を通過した冷媒の全量を気液分離器（２）に流入させることを特徴とする。
【００２６】
これによると、第１熱交換部（１８ａ）を通過して凝縮した液冷媒の全量が気液分離器（２）内に流入するので、気液分離器（２）内への液冷媒導入量が前述の従来技術に比較して大幅に増加する。このため、気液分離器（２）内への吐出ガス冷媒分配量を前述の従来技術に比較して大幅に増加でき、これに伴って、、吐出ガスバイパス通路（８）の通路面積（通路径）を前述の従来技術における吐出ガスバイパス通路（４２）よりも大幅に大きくすることができる。
【００２７】
そのため、請求項４では、吐出ガスバイパス通路（８）の加工上の寸法バラツキの影響により上記通路面積が所期の設計値からある程度変化しても、この通路面積の所期の設計値に対する変化割合を十分小さくできる。
【００２８】
これにより、上記通路面積の変化に基づく吐出ガス冷媒分配量の変化割合を前述の従来技術よりも大幅に低減でき、この結果、気液分離器（２）内への吐出ガス流入量の変化割合を小さくして、サイクル内循環冷媒流量の調整作用に対する製造上の寸法バラツキの影響度合いを低減できる。
【００２９】
換言すると、吐出ガスバイパス通路（８）の寸法を高精度に仕上げる必要性が低下するので、吐出ガスバイパス通路（８）の加工コストを低減できる。
【００３０】
請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか１つにおいて、第１熱交換部（１８ａ）を通過した冷媒の一部のみを気液分離器（２）に流入させ、第１熱交換部（１８ａ）を通過した冷媒の残部を第２熱交換部（１８ｂ）に流入させるようにしてもよい。
【００３１】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つにおいて、気液分離器（２）内に溜まる液冷媒の一部を取り出す液冷媒戻し通路（２９）を有し、液冷媒戻し通路（２９）をガス冷媒戻し通路（２３、２４、２５、２７、２８）に合流し、気液分離器（２）内のガス冷媒と液冷媒を合流した状態で、第２熱交換部（１８ｂ）に導入することを特徴とする。
【００３２】
これにより、気液分離器（２）内に溜まる液冷媒に含まれる潤滑オイルを常にサイクル循環冷媒中に還流できるので、圧縮機（１）の潤滑性を確実に確保できる。しかも、気液分離器（２）内のガス冷媒と液冷媒を合流して第２熱交換部（１８ｂ）に導入するから、液冷媒戻し通路（２９）を簡単に構成できる。
【００３３】
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。
【００３４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態による高圧側気液分離器と凝縮器の具体的構成および冷凍サイクル装置の基本構成を示す図であり、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は図１の要部拡大図である。
【００３５】
冷凍サイクル装置の圧縮機１は電磁クラッチ１ａを介して車両エンジン（図示せず）によりベルト駆動される。圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒はまず最初に高圧側の気液分離器２の冷媒入口ジョイント３に流入するようになっている。
【００３６】
ここで、気液分離器２はタンク本体４を有し、このタンク本体４はアルミニュウム等の金属により上下方向に延びる縦長の概略円筒状に形成され、冷媒の気液分離および液冷媒の貯留のための気液分離空間５を形成する。このタンク本体４の上面壁部には円形の上部開口部６が形成され、この上部開口部６内に冷媒入口ジョイント３の円筒状突出部３ａが嵌合される。円筒状突出部３ａに円周方向の外周溝部３ｂを形成して、この外周溝部３ｂに弾性シール材としてＯリング３ｃを装着し、このＯリング３ｃにより円筒状突出部３ａと上部開口部６の内周壁面との間のシールを保持する。
【００３７】
冷媒入口ジョイント３は図示しないボルトによりタンク本体４の上面壁部に締め付け固定される。冷媒入口ジョイント３は円筒状突出部３ａの軸方向（上下方向）に貫通する通路穴３ｄを有し、この通路穴３ｄを通過して圧縮機１の吐出ガス冷媒が上部開口部６の内側空間に流入する。
【００３８】
上部開口部６の上端面から所定寸法だけ下方の部位にリング状板部７が上部開口部６の内側空間の内方へ突き出すように形成され、このリング状板部７の中心部に微小穴を開けて吐出ガスバイパス通路８が形成されている。ここで、リング状板部７はダイキャスト加工等によりタンク本体４に一体成形できる。そして、リング状板部７の中心部に切削加工により微小穴を高精度で開けて、吐出ガスバイパス通路８を形成する。
【００３９】
この吐出ガスバイパス通路８は上部開口部６の内側空間に流入した吐出ガス冷媒の一部を分岐して気液分離空間５側へ直接流入（バイパス）させるものであって、吐出ガスバイパス通路８の通路面積（穴開口面積）により気液分離空間５側への吐出ガス冷媒流入量（バイパス量）を規定できる。
【００４０】
タンク本体４の上部側面壁部４ａのうち、吐出ガスバイパス通路８の上方側（上流側）部位および下方側（下流側）部位に、それぞれ後述する凝縮器１５の一方のヘッダタンク１９側へ突き出す円筒状突出部９、１０が一体に形成されている。この両円筒状突出部９、１０のうち上方側の円筒状突出部９の中心部に貫通穴を開けて凝縮用吐出ガス通路１１を形成する。
【００４１】
この凝縮用吐出ガス通路１１の通路面積と吐出ガスバイパス通路８の通路面積との比率により両通路８、１１への吐出ガスの分配割合を規定するようになっている。本実施形態では、凝縮用吐出ガス通路１１への吐出ガスの分配量よりも吐出ガスバイパス通路８の吐出ガスの分配量の方が多くなるようにしてある。
【００４２】
また、両円筒状突出部９、１０のうち下方側の円筒状突出部１０の中心部にも貫通穴を開けて液冷媒通路１２を形成する。この液冷媒通路１２は凝縮器１５の第１熱交換部１８ａにて凝縮した液冷媒の全量をタンク本体４内の空間５のうち吐出ガスバイパス通路８の直下の気液混合部１３に導入するものである。
【００４３】
両円筒状突出部９、１０にはそれぞれ円周方向の外周溝部９ａ、１０ａが形成され、この外周溝部９ａ、１０ａにそれぞれ弾性シール材としてＯリング９ｂ、１０ｂを装着している。
【００４４】
接続ジョイント１４はアルミニウムニュウム等の金属にて形成され、凝縮器１５の一方のヘッダタンク１９にろう付けにより接合される。この接続ジョイント１４にはタンク本体４の両円筒状突出部９、１０を嵌合するための円形の通路穴１４ａ、１４ｂが開けてある。この通路穴１４ａ、１４ｂの通路面積は凝縮用吐出ガス通路１１および液冷媒通路１２の通路面積より所定量大きくしてある。
【００４５】
接続ジョイント１４の通路穴１４ａ、１４ｂの内周壁面と両円筒状突出部９、１０との間をＯリング９ｂ、１０ｂによりシールするようになっている。タンク本体４は図示しないボルトにより接続ジョイント１４に締め付け固定されるようになっている。
【００４６】
接続ジョイント１４のうちヘッダタンク１９側の端面に通路穴１４ａ、１４ｂにそれぞれ対応して円形の嵌合突部１４ｃ、１４ｄが形成され、この嵌合突部１４ｃ、１４ｄをヘッダタンク１９の嵌合穴部（図示せず）に嵌合した状態で接続ジョイント１４はヘッダタンク１９にろう付けにより接合される。
【００４７】
次に、凝縮器１５の具体的構成を説明すると、凝縮器１５は多数の冷媒流路を並列に形成する一般にマルチフロータイプと称されるタイプの熱交換器構成であって、凝縮器１５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１６とこれに接合されるコルゲートフィン１７とにより熱交換部１８を構成している。
【００４８】
この熱交換部１８の左右両側にヘッダタンク（サイドタンク）１９、２０を上下方向に配置している。偏平チューブ１６の左右両端部をヘッダタンク１９、２０に接合するとともに、偏平チューブ１６内の冷媒流路の左右の端部をそれぞれヘッダタンク１９、２０の内部に連通する。
【００４９】
一方のヘッダタンク１９の内部空間は２枚の仕切り板２１ａ、２１ｂにより上中下３つの空間１９ａ、１９ｂ、１９ｃに仕切られている。ここで、上部空間１９ａには接続ジョイント１４の上部通路穴１４ａが連通しているので、吐出冷媒ガスの一部が凝縮用吐出ガス通路１１から上部通路穴１４ａを通過して上部空間１９ａへ流入する。
【００５０】
また、他方のヘッダタンク２０の内部空間は１枚の仕切り板２２により上下２つの空間２０ａ、２０ｂに仕切られている。一方のヘッダタンク１９内の下側仕切り板２１ｂと他方のヘッダタンク２０内の仕切り板２２は、タンク上下方向において同一高さに配置され、この両仕切り板２１ｂ、２２の上側、すなわち、熱交換部１８の上側領域に第１熱交換部１８ａを構成し、両仕切り板２１ｂ、２２の下側、すなわち、熱交換部１８の下側領域に第２熱交換部１８ｂを構成している。
【００５１】
第１熱交換部１８ａでは、一方のヘッダタンク１９の上部空間１９ａに流入した吐出冷媒ガスが矢印ａのように偏平チューブ１６および他方のヘッダタンク２０の上部空間２０ａを通過してＵターン状に流れるようになっている。吐出冷媒ガスはこの間に冷却空気中に放熱して凝縮され、液冷媒が一方のヘッダタンク１９の中間部空間１９ｂに流入する。
【００５２】
この中間部空間１９ｂは接続ジョイント１４の下部通路穴１４ｂおよび液冷媒通路１２を通して気液分離器２の気液混合部１３に連通しているので、第１熱交換部１８ａで凝縮した液冷媒の全量が気液混合部１３に流入する。
【００５３】
一方のヘッダタンク１９のうち下部空間１９ｃに対応する部位に、気液分離器２からの戻し冷媒の入口部をなす戻し冷媒入口ジョイント２３が接合され、この戻し冷媒入口ジョイント２３は連結パイプト２４を介して気液分離器２底部の接続ジョイント２５に接続されている。
【００５４】
気液分離器２の底部にはタンク本体４と別部品として構成された底面蓋部材２６が、図示しないＯリング等の弾性シール材を用いて気密にシール固定されている。接続ジョイント２５は、通路穴２５ａを有し、Ｏリング等の弾性シール材を介在して底面蓋部材２６の中心穴部２６ａにシール固定される。
【００５５】
一方、気液分離器２の略円形の内部空間５の中心部には、丸パイプ状の管状部材２７が上下方向に延びるように配置され、この管状部材２７の下端部が底面蓋部材２６の中心穴部２６ａに支持固定される。これにより、管状部材２７の内部通路の下端部が接続ジョイント２５の通路穴２５ａに連通する。この管状部材２７の上端部は気液分離器２内部の貯留液冷媒の液面Ａよりも十分上方の部位に位置し、閉塞端面を構成している。管状部材２７の上端部より僅かに下方の外周面にガス冷媒戻し口２８が形成され、このガス冷媒戻し口２８は液面Ａより上方のガス冷媒域に開口してガス冷媒（飽和ガス）を管状部材２７内に吸入する。
【００５６】
また、管状部材２７の外周面のうち、液冷媒の液面Ａよりも十分下方の部位に液冷媒を吸入する液冷媒戻し口２９が開口しており、液冷媒（飽和液）はこの液冷媒戻し口２９から管状部材２７内に吸入され、上記ガス冷媒と混合する。従って、気液分離器２内からのガス冷媒と液冷媒が混合した状態で管状部材２７→接続ジョイント２５→連結パイプト２４→戻し冷媒入口ジョイント２３を経てヘッダタンク１９の下部空間１９ｃ内に流入する。
【００５７】
気液分離器２のタンク本体４の内部空間５において気液混合部１３の下方部に、気液混合部１３から下方へ向かう冷媒流れに旋回流Ｂを与える旋回通路３０が形成してある。この旋回通路３０は、気液混合部１３からの冷媒流れをタンク本体４の円形内周壁面の接線方向に向けて流すことにより旋回流Ｂを形成する。ガイド板３１は気液混合部１３からの冷媒がタンク本体４の円形内周壁面に沿って直接下方へ向かう流れを阻止して旋回流Ｂの形成効果を高める。
【００５８】
この旋回流Ｂにより遠心力が冷媒流れに作用して、密度の大きい液冷媒（飽和液）はタンク本体４の内周壁面に押し付けられ、タンク本体４の内周壁面に沿って下方へ落下し、タンク本体４の内部空間５の下部に溜まり、前述の液面Ａを形成する。これに対し、密度の小さいガス冷媒（飽和ガス）はタンク本体４の中心部寄りに集まって、タンク本体４の内部空間５の上部、すなわち、液冷媒の液面Ａの上方部にガス冷媒の領域を形成する。
【００５９】
このように、気液混合部１３からの流入冷媒の気液を旋回流Ｂの遠心力を利用して強制的に分離するので、気液分離器２のタンク容積が小さくても流入冷媒の気液を確実に分離できる。以上により、気液混合部１３の下方領域に遠心分離器３２が構成される。
【００６０】
タンク本体４の内部空間のうち、液冷媒の貯留領域に冷媒中に含まれる水分を吸着するための乾燥剤３３が配置されている。なお、管状部材２７、乾燥剤３３等の部品は、底面蓋部材２６を取り外すことによりタンク本体４内部へ脱着できる。
【００６１】
一方、戻し冷媒入口ジョイント２３からヘッダタンク１９の下部空間１９ｃ内に流入した、気液分離器２内からの戻し冷媒は、第２熱交換部１８ｂの偏平チューブ１６を矢印ｂのように他方のヘッダタンク２０の下部空間２０ｂへ向かって流れる。他方のヘッダタンク２０のうち下部空間２０ｂに対応する部分には出口ジョイント３４が接合され、この出口ジョイント３４から冷媒が凝縮器１５外部へ出て減圧装置３５側へ向かう。
【００６２】
なお、凝縮器１５において、熱交換部１８（第１、第２熱交換部１８ａ、１８ｂ）のチューブ１６、コルゲートフィン１７、ヘッダタンク１９、２０、接続ジョイント１４、戻し冷媒入口ジョイント２３、出口ジョイント３４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。
【００６３】
一方、減圧装置３５は凝縮器１５を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。なお、減圧装置３５を高圧冷媒の状態（圧力、温度）に応じて開度が調整される可変絞りで構成してもよい。
【００６４】
蒸発器３６は減圧装置３５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３６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３６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３６で蒸発したガス冷媒は圧縮機１に吸入される。
【００６５】
なお、凝縮器１５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。
【００６６】
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の吐出ガス冷媒はまず最初に高圧側の気液分離器２の冷媒入口ジョイント３からタンク本体４の上部開口部６の内側空間に流入する。
【００６７】
そして、この上部開口部６の内側空間から吐出ガス冷媒の一部は凝縮用吐出ガス通路１１および接続ジョイント１４の通路穴１４ａを通過して凝縮器１５の一方のヘッダタンク１９の上部空間１９ａ内に流入する。この上部空間１９ａの吐出冷媒ガスは矢印ａのように第１熱交換部１８ａの冷媒流路（偏平チューブ１６および他方のヘッダタンク２０の上部空間２０ａ）をＵターン状に通過して、冷却空気（外気）中に放熱する。
【００６８】
通常のサイクル運転条件であれば、吐出ガス冷媒は第１熱交換部１８ａのＵターン状の冷媒流路を流れる間に冷却空気中に放熱して凝縮されるので、この凝縮後の液冷媒がヘッダタンク１９の中間部空間１９ｂ内に流入する。この凝縮後の液冷媒の全量が中間部空間１９ｂから接続ジョイント１４の通路穴１４ｂおよび液冷媒通路１２を通過して気液分離器２の気液混合部１３に流入する。
【００６９】
一方、気液分離器２の上部開口部６の内側空間に流入した吐出ガス冷媒の残部は吐出ガスバイパス通路８を通過して気液分離器２の気液混合部１３に直接流入する。従って、この吐出ガス冷媒と、第１熱交換部１８ａを通過した凝縮後の液冷媒の全量が気液混合部１３にて混合される。
【００７０】
次に、この混合冷媒が遠心分離器３２の旋回通路３０を通過することにより、混合冷媒の気液が前述した遠心分離により液冷媒（飽和液）とガス冷媒（飽和ガス）とに分離され、液冷媒は気液分離器２内下部に溜まる。この液冷媒の一部が管状部材２７下端部付近の液冷媒戻し口２９から管状部材２７内に流入する。また、液冷媒の液面Ａの上方に溜まるガス冷媒がガス冷媒戻し口２８から管状部材２７内に流入する。
【００７１】
管状部材２７内に流入したガス冷媒と液冷媒は、接続ジョイント２５、連結パイプ２４、および戻し冷媒入口ジョイント２３を通過してヘッダタンク１９の下部空間１９ｃ内に流入する。
【００７２】
上記のガス冷媒（飽和ガス）と液冷媒（飽和液）は上記経路にて混合され、その後、第２熱交換部１８ｂの偏平チューブ１６を矢印ｂのように通過し、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２０の下部空間２０ｂに流入した後、出口ジョイント３４から凝縮器１５の外部へ出て、減圧装置３５側へ向かう。
【００７３】
気液分離器２内に溜まる液冷媒の一部を液冷媒戻し口２９から第２熱交換部１８ｂに導入し、液冷媒の一部を常にサイクル循環冷媒の流れ中に戻すことにより、液冷媒に含まれる潤滑オイルを圧縮機１へ確実に戻して、圧縮機１の潤滑性を確保できる。
【００７４】
ところで、以上のような冷媒流れを形成するため、第１熱交換部１８ａを通過して凝縮した液冷媒の全量および吐出ガスバイパス通路８からの吐出ガス冷媒の一部が気液分離器２内の気液混合部１３で混合し、熱交換する。これにより、気液混合部１３で混合した冷媒は、圧縮機吐出ガス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。
【００７５】
この結果、気液分離器２内に溜まる液冷媒量が圧縮機吐出ガス冷媒の過熱度に応じた量となる。換言すると、圧縮機吐出ガス冷媒の過熱度の変化に応答して気液分離器２内の液冷媒量を調整できる。この液冷媒量の調整により、気液分離器２内から第２熱交換部１８ｂへ導入されるガス冷媒量が変化してサイクル内循環冷媒流量を調整でき、これにより、圧縮機吐出ガス冷媒の過熱度を調整できる。そして、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吐出ガス冷媒の過熱度を制御できれば、蒸発器出口ガス冷媒の過熱度を制御できることになる。
【００７６】
このように、サイクル高圧側に設けられる気液分離器２内に溜まる液冷媒量を調整して、サイクル内循環冷媒流量を調整する冷凍サイクル装置において、本実施形態によると、圧縮機１の吐出ガス冷媒が流入する冷媒入口ジョイント３を気液分離器２に配置し、そして、吐出ガス冷媒を第１熱交換部１８ａ側と気液分離器２側とに分配する冷媒通路構成、すなわち、凝縮用吐出ガス通路１１および吐出ガスバイパス通路８をともに気液分離器２のタンク本体４に構成している。
【００７７】
このため、凝縮器１５側に吐出ガス冷媒の分配通路構成を設定する必要がなくなり、凝縮器１５の冷媒通路構成を簡素化して製造コストを低減できる。また、吐出ガスバイパス通路８の通路断面積を凝縮器１５側の構成の変更を必要とせずに、気液分離器２のタンク本体４にて簡単に変更できる。
【００７８】
しかも、吐出ガスバイパス通路８を気液分離器２のタンク本体４に構成しているので、吐出ガスバイパス通路８が凝縮器１５のろう付け時のろう材の回り込みの影響を受けることが全くない。
【００７９】
従って、吐出ガスバイパス通路８の通路面積を凝縮器ろう付け工程の影響を受けずに切削加工当初の本来の設計値のまま維持でき、気液分離器２内へ流入する吐出ガスバイパス量を精度良く規定できる。
【００８０】
また、吐出ガスバイパス通路８は冷媒入口ジョイント３側から直接目視検査することが可能であるから、吐出ガスバイパス通路８の目詰まり異常を簡単に発見でき、不良品の出荷を防止できる。
【００８１】
更に、本実施形態では、吐出ガスバイパス通路８の製造上の寸法バラツキの影響度合いをも低減できるという利点がある。
【００８２】
この利点について具体的に説明すると、気液分離器２内に導入する凝縮後の液冷媒と吐出ガス冷媒の流入割合は、吐出ガス冷媒の過熱度変化を気液分離器２内に適切にフィードバックするために、各冷凍サイクルごとに決まる所定割合に設定する。例えば、液冷媒と吐出ガス冷媒の流入割合は、液冷媒：吐出ガス冷媒＝１：２（重量流量の割合）程度に設定する。
【００８３】
本実施形態では第１熱交換部１８ａを通過して凝縮した液冷媒の全量を気液分離器２内に導入しているため、気液分離器２内への吐出ガスバイパス量を第１熱交換部１８ａ側への吐出ガス分配量より大きな値に設定できる。これに伴って、吐出ガスバイパス量を規定する吐出ガスバイパス通路８の通路径を比較的大きな値例えば、φ５．５ｍｍ程度に増大できる。
【００８４】
ところで、吐出ガスバイパス通路８の通路径の加工に際しては、加工上の寸法バラツキが発生することは不可避である。しかし、本実施形態によると、吐出ガスバイパス通路８の通路径を上記のように比較的大きな値に増大できるので、吐出ガスバイパス通路８の通路径が加工上のバラツキで多少変化してもその変化割合を減少できる。そのため、吐出ガスバイパス通路８の通路径の変化に基づく吐出ガス冷媒バイパス量の変化割合も小さな値に抑制できる。
【００８５】
これにより、圧縮機吐出ガス冷媒の過熱度に応じてサイクル内循環冷媒流量をより一層適切に調整できる。
【００８６】
（第２実施形態）
第１実施形態では第１熱交換部１８ａを通過して凝縮した液冷媒の全量を気液分離器２内に導入しているが、第２実施形態では、第１熱交換部１８ａを通過して凝縮した液冷媒の一部のみを気液分離器２内に導入し、液冷媒の残部は第２熱交換部１８に直接導入する。
【００８７】
図３は第２実施形態を示すもので、第１実施形態と同等部分には同一符号を付して説明を省略する。凝縮器１５のヘッダタンク２０における仕切り板２２の位置を第１実施形態の位置、すなわち、ヘッダタンク１９の下側仕切り板２１ｂの位置より所定寸法だけ下方位置に変更している。
【００８８】
この結果、第２実施形態では、第１熱交換部１８ａの上半部の偏平チューブ１６を通過してヘッダタンク２０の上部空間２０ａ内に流入した冷媒が２つの流れに分岐される。すなわち、上部空間２０ａ内の冷媒の半分程度は第１熱交換部１８ａの下半部の偏平チューブ１６を通過して凝縮し、この凝縮後の液冷媒はヘッダタンク１９の中間部空間１９ｂおよび接続ジョイント１４を通過して気液分離器２側へ流れる。
【００８９】
また、ヘッダタンク２０の上部空間２０ａ内の残部の冷媒は、矢印ｃのように第２熱交換部１８ｂの上半部の偏平チューブ１６を通過してヘッダタンク１９の下部空間１９ｃ内に流入し、ここで、戻し冷媒入口ジョイント２３からの戻し冷媒と混合する。ヘッダタンク１９の下部空間１９ｃ内の冷媒は第２熱交換部１８ｂの下半部の偏平チューブ１６を矢印ｂのように通過して再度冷却され過冷却状態となる。
【００９０】
第２実施形態では、第１熱交換部１８ａで凝縮した液冷媒の一部のみを気液分離器２側に導入するので、凝縮用吐出ガス通路１１から第１熱交換部１８ａ側へ分配する吐出ガス量の方を吐出ガスバイパス通路８から気液分離器２側へ分配する吐出ガス量よりも多くする。
【００９１】
第２実施形態によると、第１実施形態における「第１熱交換部１８ａ通過後の液冷媒の全量を気液分離器２内に導入する」ことによる利点は発揮できないが、これ以外の点では第１実施形態と同様の作用効果を発揮できる。
【００９２】
なお、第２実施形態では、第１実施形態におけるガイド板３１の代わりに笠状のガイド板３１０を管状部材２７の上端部に配置し、この笠状のガイド板３１０により冷媒の気液分離を促進し、液冷媒はガイド板３１０の外周部から下方へ落下させ、空間５内の上部に溜まるガス冷媒のみを管状部材２７のガス冷媒戻し口２８に吸入させるようにしている。
【００９３】
（第３実施形態）
第１、第２実施形態では、圧縮機１の吐出ガス冷媒が流入する冷媒入口ジョイント３を気液分離器２に配置し、そして、吐出ガス冷媒の一部を第１熱交換部１８ａ側に分配する凝縮用吐出ガス通路１１および吐出ガス冷媒の残部を気液分離器２側に分配する吐出ガスバイパス通路８をともに気液分離器２のタンク本体４に構成しているが、第３実施形態では、図４、図５に示すように冷媒入口ジョイント３自体に凝縮用吐出ガス通路１１ａおよび吐出ガスバイパス通路８を構成している。
【００９４】
このため、冷媒入口ジョイント３の円筒状突出部３ａの軸方向（上下方向）寸法を第１、第２実施形態より長くして、円筒状突出部３ａの先端部（下端部）が液冷媒通路１２の開口位置付近、換言すると、気液混合部１３の直ぐ上方の部位に位置するようにしてある。
【００９５】
そして、冷媒入口ジョイント３の通路穴３ｄの先端部（下端部）付近に、通路穴３ｄよりも通路面積（通路径）を所定量だけ小さくした吐出ガスバイパス通路８を形成している。また、円筒状突出部３ａの外周面のうち、タンク本体４の上側円筒状突出部９に対向する部位に貫通穴を開けて凝縮用吐出ガス通路１１ａを形成している。この冷媒入口ジョイント３の凝縮用吐出ガス通路１１ａは、タンク本体４の凝縮用吐出ガス通路１１および接続ジョイント１４の通路穴１４ａを介してヘッダタンク１９の上部空間１９ａ内に連通する。
【００９６】
ここで、冷媒入口ジョイント３の凝縮用吐出ガス通路１１ａおよびタンク本体４の凝縮用吐出ガス通路１１の通路面積（通路径）を、接続ジョイント１４の通路穴１４ａの通路面積（通路径）より小さくしてあるので、ろう材回り込みの影響を受けない凝縮用吐出ガス通路１１、１１ａの通路面積（通路径）により第１熱交換部１８ａ側への吐出ガス分配量を規定できる。
【００９７】
また、円筒状突出部３ａの外周面のうち、凝縮用吐出ガス通路１１ａよりも先端側（下方側）部位に円周方向の外周溝部３ｅを形成して、この外周溝部３ｅに弾性シール材としてＯリング３ｆを装着している。このＯリング３ｆにより凝縮用吐出ガス通路１１ａ側の吐出ガスが円筒状突出部３ａの外周面の微小隙間から気液混合部１３側へ流入することを阻止できる。
【００９８】
なお、第３実施形態は第１実施形態と同様に第１熱交換部１８ａにて凝縮した液冷媒の全量をタンク本体４内の気液混合部１３に導入する構成としているが、第３実施形態を第２実施形態のように第１熱交換部１８ａにて凝縮した液冷媒の一部をタンク本体４内の気液混合部１３に導入する例に適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による気液分離器一体型凝縮器の模式的な縦断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】第２実施形態による気液分離器一体型凝縮器の模式的な縦断面図で、気液分離器の分解状態を示す。
【図４】第３実施形態による気液分離器一体型凝縮器の模式的な縦断面図である。
【図５】図４の要部拡大図である。
【図６】従来技術による冷凍サイクルの基本構成図である。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…気液分離器、
３…吐出ガス入口ジョイント（吐出ガス入口部）、４…タンク本体、
８…吐出ガスバイパス通路、１１、１１ａ…凝縮用吐出ガス通路、
１５…凝縮器、１８ａ…第１熱交換部、１８ｂ…第２熱交換部、
２３、２４、２５、２７、２８…ガス冷媒戻し通路、２９…液冷媒戻し通路、
３５…減圧装置、３６…蒸発器。

Claims (6)

1. 圧縮機（１）の吐出ガス冷媒が放熱して凝縮する第１熱交換部（１８ａ）と、
   前記第１熱交換部（１８ａ）の冷媒流れ下流側に設けられる第２熱交換部（１８ｂ）と、
   前記圧縮機（１）の吐出ガス冷媒の一部および前記第１熱交換部（１８ａ）を通過した冷媒の少なくとも一部が流入し、流入冷媒の気液を分離して液冷媒を溜める気液分離器（２）と、
   前記気液分離器（２）内部のガス冷媒を前記第２熱交換部（１８ｂ）に導入するガス冷媒戻し通路（２３、２４、２５、２７、２８）とを備え、
   前記気液分離器（２）内に溜まる液冷媒量を前記圧縮機（１）の吐出ガス冷媒の過熱度に応じて調整する冷凍サイクル装置において、
   前記圧縮機（１）の吐出ガス冷媒が流入する吐出ガス入口部（３）、前記吐出ガス入口部（３）から吐出ガス冷媒を前記第１熱交換部（１８ａ）に流入させる凝縮用吐出ガス通路（１１、１１ａ）、および前記吐出ガス入口部（３）から吐出ガス冷媒の一部を前記気液分離器（２）に直接流入させる吐出ガスバイパス通路（８）を、前記第１熱交換部（１８ａ）の外部に構成することを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記気液分離器（２）は前記流入冷媒の気液分離空間（５）を形成するタンク本体（４）を有し、
   前記タンク本体（４）に前記凝縮用吐出ガス通路（１１）および前記吐出ガスバイパス通路（８）が形成されてい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. 前記吐出ガス入口部（３）は前記気液分離器（２）と別体部品で構成されて前記気液分離器（２）に組み付けられるようになっており、
   前記吐出ガス入口部（３）に前記凝縮用吐出ガス通路（１１ａ）および前記吐出ガスバイパス通路（８）が形成されてい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。
4. 前記第１熱交換部（１８ａ）を通過した冷媒の全量を前記気液分離器（２）に流入させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記第１熱交換部（１８ａ）を通過した冷媒の一部のみを前記気液分離器（２）に流入させ、前記第１熱交換部（１８ａ）を通過した冷媒の残部を前記第２熱交換部（１８ｂ）に流入させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記気液分離器（２）内に溜まる液冷媒の一部を取り出す液冷媒戻し通路（２９）を有し、前記液冷媒戻し通路（２９）を前記ガス冷媒戻し通路（２３、２４、２５、２７、２８）に合流し、
   前記気液分離器（２）内のガス冷媒と液冷媒を合流した状態で、前記第２熱交換部（１８ｂ）に導入す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。

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