JP4134633B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凝縮部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、冷凍サイクル内に容易に冷媒を充填するための構成に関するもので、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】
従来技術による冷凍サイクル装置は図７に示すように、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により構成されている。
【０００３】
このうち、受液器一体型冷媒凝縮器２は所定間隔を開けて配置された第１ヘッダタンク２１と、第２ヘッダタンク２２との間に熱交換用のコア部２３を配置している。
【０００４】
このコア部２３の上側には圧縮機１の吐出ガス冷媒を室外空気と熱交換させて冷却、凝縮させる凝縮部２３ａが、下側には受液器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２３ｂが配置されている。
【０００５】
ところで、受液器一体型冷媒凝縮器２の凝縮部２３ａの出口部と過冷却部２３ｂの入口部は第２ヘッダタンク２２と連通し、更に第２ヘッダタンク２２と受液器３１とは第１、第２連通穴３２、３３が形成されて一体に構成されているので、サイトグラス３を凝縮部２３ａの出口部と過冷却部２３ｂの入口部の間に設けるのは困難である。したがって、サイトグラス３を過冷却部２３ｂの出口部と温度作動式膨張弁４の間の冷媒配管に配置し、過冷却部２３ｂの出口部の冷媒の気液状態を目視できるようにしている。
【０００６】
このように構成された冷凍サイクル装置の適正な冷媒充填量は、一般的に製品仕様を検討する評価段階において、冷凍サイクル装置を運転して過冷却部２３ｂの出口部冷媒の過冷却度を測定することにより決定している。
【０００７】
ここで、冷媒の適正充填量を決定する手順を具体的に述べる。最初に、冷凍サイクル装置を運転しながら冷媒をサイクル内へ充填していく。次に、サイトグラス３を通過する冷媒の気液状態を目視し、この冷媒の泡消え、すなわち気液２相状態から飽和液冷媒になった状態を確認する。その後、泡消え後の過冷却部２３ｂの出口部の過冷却度を測定して、下記図８に示す考え方に基いて冷媒充填量の適正値を決定する。なお、過冷却度は測定部位における液冷媒の温度と圧力を測定することにより算出できる。
【０００８】
図８は過冷却部２３ｂ出口部から流出した液冷媒の過冷却度を縦軸にとり、サイトグラス３にて冷媒中から気泡が消滅した時点（泡消え点）以降におけるサイクル内への冷媒充填量を横軸にとったものである。
【０００９】
そこで、図８をより具体的に説明すると、Ａはサイトグラス３における上記の泡消え点を示しており、泡消え点Ａ以降、冷媒充填量がＡ→Ｂのように増加するにつれて、冷凍サイクル装置内の高圧圧力は次第に上昇し、過冷却部２３ｂの出口部の過冷却度が上昇する。この冷媒充填量がＡ−Ｂ間では、受液器３１から過冷却部２３ｂに流入する冷媒が気液二相の状態となっており、過冷却部２３ｂの出口部で過冷却液冷媒の状態になっている。このＡ−Ｂ間では、過冷却度が小さいので、冷媒蒸発器５の出入口間の冷媒エンタルピ差が小さく、冷媒蒸発器５の冷却性能が小さい。
【００１０】
この状態から更に冷媒充填量を増加してＢ点に到達すると、受液器３１内には第２連通穴３３より高い位置に液冷媒の液面が形成されるので、受液器３１から過冷却部２３ｂの入口部に供給される冷媒はすべて液冷媒の状態で供給されるようになる。そして、冷媒充填量がＢ→Ｃのように増加しても、過冷却度は一定値ＳＣ１に維持される。このＢ−Ｃ間では、圧縮機１の消費動力がそれほど大きくならず、サイクル効率を向上できる。
【００１１】
その後、冷媒の充填量がＣ→Ｄのように増加するにつれて、過冷却度がＳＣ１から再び上昇を始める。Ｃ点以降は、液冷媒が受液器３１から凝縮部２３ａにオーバーフローする状態であって、冷媒が過充填であることを示している。このＣ−Ｄ間では、圧縮機１の消費動力が急増してサイクル効率が悪化する。
【００１２】
このように、サイトグラス３で目視確認された液冷媒が泡消えする点Ａと、圧縮機１の消費動力が大きくならず、適度の過冷却度ＳＣ１を得て、サイクル効率を向上できる泡消え点Ａ後の冷媒充填量を把握できれば、適正な冷媒充填量を決定できる。具体的には、泡消え点Ａまでに充填した冷媒量Ｘ１と、泡消え点Ａから区間Ｂ−Ｃの略中央部Ｅまでの冷媒量Ｙ１を加えた冷媒量が、冷凍サイクル装置の冷媒の適正充填量Ｚ（Ｚ＝Ｘ１＋Ｙ１）となる。なお、冷媒量Ｙ１を以後、泡消え点後充填量とする。
【００１３】
上記において、冷媒充填量Ｙ１を区間Ｂ−Ｃの略中央部Ｅまでとするのは、将来、冷媒漏れが多少発生しても、冷媒蒸発器５の冷房性能への影響がないようにするためであり、また、冷媒封入作業の際に冷媒充填量のばらつきが多少あってもサイクル効率が最適となる区間Ｂ−Ｃの範囲内に冷凍サイクル内の冷媒量が入るようにするためである。
【００１４】
以上によれば、冷媒の適正充填量Ｚを把握することができ、この適正充填量Ｚは車両毎に予め決定しておくことができる。これにより、車両メーカでの車両組立時は、適正充填量Ｚの総量を車種毎に充填している。また、車両販売後のメンテナンス時に冷媒が不足していた場合は、一旦冷媒を抜き取り、最適冷媒量を再充填するか、サイトグラス３によって冷媒の泡消えを確認してから泡消え点後充填量Ｙ１だけ充填するようにしている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、従来技術では、製品仕様を検討する評価段階において、過冷却部２３ｂの出口部の過冷却度を測定しないと、適正充填量Ｚを決定することができない。しかも、過冷却度は測定部位において液冷媒の温度と圧力を測定しなければならず、評価に時間がかかり、評価コスト増大の要因になっていた。
【００１６】
また、車両販売後、サイクル外へ冷媒が漏れて冷媒量が徐々に少なくなっても、過冷却部２３ｂの出口側のサイトグラス３による目視確認では、冷媒がある程度以上不足して、図８に示す泡消え点Ａ以下にならないと冷媒不足状態を確認できない。したがって、冷媒が不足した状態で、すなわち冷媒蒸発器５の冷却性能が低下した状態で運転を続けることになって、圧縮機１の消費動力の増加、ひいては車両エンジンの燃費増加を招き、好ましくないという問題点があった。
【００１７】
そこで、本発明は上記点に鑑み、過冷却部を持つ冷凍サイクル装置において、製品仕様を検討する評価段階では過冷却度を測定することなく適正充填量を決定でき、車両販売後のメンテナンス時には冷媒不足状態を早期に確認できる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、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部（２３ａ）と、
凝縮部（２３ａ）を通過した冷媒の気液を分離して液冷媒を溜めて液冷媒を流出させる受液器（３１）と、
受液器（３１）から流出した冷媒を過冷却する過冷却部（２３ｂ）とを備える冷凍サイクル装置において、
前記受液器（３１）の上側開口端に、前記上側開口端を閉塞する樹脂製のキャップ部材（３６）が脱着可能にねじ止め固定され、
前記キャップ部材（３６）は前記ねじ止め固定のためのねじ部よりも受液器内部側に位置する冷媒漏れ防止用のＯリング（３７）を有しており、
前記キャップ部材（３６）の上側端面（３６ｄ）にサイトグラス（３）が設けられ、
前記キャップ部材（３６）の下側端面（３６ｈ）には前記受液器（３１）の内部を下側に延びる吸い上げパイプ（３６ｉ）が一体成形され、
前記吸い上げパイプ（３６ｉ）によって前記受液器（３１）の下部空間（３１ａ）の冷媒を吸い上げる吸上げ通路（３６ｊ）が構成され、
前記キャップ部材（３６）のうち、前記サイトグラス（３）直下の位置には、前記吸上げ通路（３６ｊ）により吸い上げられた冷媒が流入する冷媒流入空間（３６ｇ）が形成され、
前記吸上げ通路（３６ｊ）を通過する冷媒の気液状態を前記受液器（３１）の上側から前記サイトグラス（３）を通して目視可能となっており、
前記キャップ部材（３６）のうち、前記吸上げ通路（３６ｊ）の径方向外側には、前記冷媒流入空間（３６ｇ）内の冷媒を下側に流出させる穴部（３６ｍ）、および前記穴部（３６ｍ）から冷媒が流入するフィルタ設置空間（３６ｋ）が形成され、
前記フィルタ設置空間（３６ｋ）には冷媒中のゴミを除去するフィルタ（３８）が設けられ、
さらに、前記受液器（３１）には、前記フィルタ設置空間（３６ｋ）と連通して前記フィルタ（３８）を通過した後の冷媒を前記過冷却部（２３ｂ）の入口部側へ導く連通穴（３３）が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
これによれば、冷凍サイクル装置を運転しながら冷媒を充填していくと、受液器（３１）の下部空間（３１ａ）の冷媒が吸上げ通路（３６ｊ）により吸い上げられ、この吸上げ通路（３６ｊ）を通過する冷媒の気液状態を受液器（３１）の上側からサイトグラス（３）を通して目視できる。
このため、受液器（３１）の出口部と過冷却部（２３ｂ）の入口部の間で冷媒の泡消えを確認できる。この冷媒の泡消えした時点で、過冷却部（２３ｂ）に供給される冷媒はすべて液冷媒となる。この際、過冷却部（２３ｂ）の出口部の過冷却度（ＳＣ１）が一定となり、冷凍サイクル内への冷媒充填量が図８に示すＢ点までの冷媒充填量（Ｘ２）に到達したことを示す。
【００２０】
また、上記泡消え後、更に冷媒を充填していくと、受液器（３１）の液冷媒が凝縮部（２３ａ）にオーバーフローを開始するようになる。ここで、上記泡消え点Ｂと、オーバーフロー開始点Ｃとの間の冷媒充填量はＹ２で表される。したがって、冷凍サイクル内冷媒の適正充填量（Ｚ）は上記泡消え点Ｂまでの冷媒充填量（Ｘ２）に、上記冷媒充填量（Ｙ２）の１／２程度を加えたものである。すなわち、Ｚ＝Ｘ２＋（Ｙ２×１／２）となる。
【００２１】
そして、受液器（３１）の泡消え点Ｂまでの冷媒充填量（Ｘ２）は、サイトグラス（３）によって冷媒の泡消えを目視確認した時点までの冷媒充填量で把握できる。また、泡消え後、受液器（３１）の液冷媒が凝縮部（２３ａ）にオーバーフローを開始するまでの充填量（Ｙ２）は受液器（３１）の容量によって算出できるので、製品仕様を検討する評価段階において、過冷却度を測定することなく冷媒の適正充填量を決定でき、評価工数を削減することができる。
【００２２】
また、車両販売後のメンテナンス時に受液器（３１）の出口部と過冷却部（２３ｂ）の入口部の間で冷媒の気液状態を目視できるので、図８に示すＢ点以下になると、すぐに冷媒中の気泡を目視でき、早い時期に冷媒蒸発器（５）の冷却性能の悪化を確認できる。したがって、冷媒が不足した状態で運転を続けることにならず、消費動力低減、燃費向上の観点から好ましい。
【００２４】
また、請求項１に記載の発明では、受液器（３１）の下部空間（３１ａ）に溜まった冷媒を吸上げ通路（３６ｊ）によって吸上げ、この吸上げた冷媒の気液状態を受液器（３１）の上側からサイトグラス（３）を通して目視できるので、車両をリフトアップすることなく、作業者は受液器（３１）の上側から楽な姿勢にて冷媒の気液状態を確認することができる。また、サイトグラス（３）用の配管が不要になるので、配管コストを低減できる。
【００２５】
請求項２に記載の発明では、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部（２３ａ）と、
前記凝縮部（２３ａ）を通過した冷媒の気液を分離して液冷媒を溜めて液冷媒を流出させる受液器（３１）と、
前記受液器（３１）から流出した冷媒を過冷却する過冷却部（２３ｂ）とを備える冷凍サイクル装置において、
前記受液器（３１）の下側開口端に、前記下側開口端を閉塞する樹脂製のキャップ部材（４０）が脱着可能にねじ止め固定され、
前記キャップ部材（４０）は前記ねじ止め固定のためのねじ部よりも受液器内部側に位置する冷媒漏れ防止用のＯリング（３７）を有しており、
前記キャップ部材（４０）の下側端面（４０ｄ）にサイトグラス（３）が設けられ、
前記キャップ部材（４０）には、前記受液器（３１）の下部空間（３１ａ）の冷媒が流入する冷媒通路（４０ｊ）が上下方向に延びるように形成され、
前記キャップ部材（３６）のうち、前記サイトグラス（３）直上の位置には、前記冷媒通路（４０ｊ）から前記受液器（３１）の下部空間（３１ａ）の冷媒が流入する冷媒流入空間（４０ｇ）が形成され、
前記冷媒通路（４０ｊ）を通過する冷媒の気液状態を前記受液器（３１）の下側から前記サイトグラス（３）を通して目視可能となっており、
前記キャップ部材（３６）のうち、前記冷媒通路（４０ｊ）の径方向外側には、前記冷媒流入空間（４０ｇ）内の冷媒を上側に流出させる穴部（４０ｍ）、および前記穴部（４０ｍ）から冷媒が流入するフィルタ設置空間（４０ｋ）が形成され、
前記フィルタ設置空間（４０ｋ）には冷媒中のゴミを除去するフィルタ（３９）が設けられ、
さらに、前記受液器（３１）には、前記フィルタ設置空間（４０ｋ）と連通して前記フィルタ（３９）を通過した後の冷媒を前記過冷却部（２３ｂ）の入口部側へ導く連通穴（３３）が設けられていることを特徴とする。
【００２６】
これによれば、請求項１に記載の発明と同様に、製品仕様を検討する評価段階において、過冷却度を測定することなく冷媒の適正充填量を決定でき、評価工数を削減することができる。また、請求項１に記載の発明と同様に、図８に示すＢ点以下に冷媒量が減少すると、すぐに冷媒中の気泡を目視できるので、早い時期に冷媒蒸発器（５）の冷却性能の悪化を確認できる。
そして、請求項２に記載の発明では、サイトグラス付きの樹脂製のキャップ部材（４０）を受液器（３１）の下側開口端に組み付けているから、たとえば、車両をリフトアップした状態で冷媒の充填作業を行う場合に、作業者が受液器（３１）の下側から冷媒の気液状態を確認することができる。また、サイトグラス（３）用の配管が不要になるので、配管コストを低減できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１、図２は本発明の第１実施形態を示しており、車両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。この車両用空調装置の冷凍サイクル装置は、圧縮機１、受液器一体型冷媒凝縮器２、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により構成されている。
【００３１】
圧縮機１は、自動車のエンジンルーム内に配置された走行用車両エンジン（図示せず）により電磁クラッチ１ａ等を介して回転駆動される。この圧縮機１にて圧縮された高温高圧の過熱ガス冷媒は凝縮器２の入口側ジョイント２６に向けて吐出される。
【００３２】
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。
【００３３】
このコア部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。
【００３４】
そして、第１ヘッダタンク２１の下端側に冷媒の入口側ジョイント（冷媒入口部）２６を配置し接合しており、また、上端側に冷媒の出口側ジョイント（冷媒出口部）２７を配置し接合している。
【００３５】
更に、本発明においては、第１ヘッダタンク２１内にて上部寄りの位置に第１セパレータ２８を配置するとともに、第２ヘッダタンク２２内にて第１セパレータ２８と同一高さに第２セパレータ２９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２個の空間２１ｂ、２１ａ、２２ｂ、２２ａに仕切っている。従って、入口側ジョイント２６から第１ヘッダタンク２１の下部空間２１ａに流入した冷媒が偏平チューブ２４を通過して矢印ａのように第２ヘッダタンク２２の下部空間２２ａに向かって流れる。
【００３６】
凝縮器２のコア部２３において、第１、第２セパレータ２８、２９の下方側部位は圧縮機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２３ａを構成する。
【００３７】
一方、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。
【００３８】
凝縮器２のコア部２３において、第１、第２セパレータ２８、２９の上方側部位は、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２３ｂを構成する。なお、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。したがって、過冷却部２３ｂをコア部２３の上側に配置するのは、車両の信号待ち等のアイドリング時に、凝縮器２を通過した高温空気が再び凝縮器２に巻き込まれるという現象が発生する場合があり、コア部２３の下側よりコア部２３の上側のほうが高温空気が巻き込まれにくいためである。
【００３９】
次に、受液器３１内部の空間と第２ヘッダタンク２２との間の連通構成を説明すると、第２ヘッダタンク２２内の第２セパレータ２９より若干下方の部位に、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た第１連通穴３２が開けてある。また、第２セパレータ２９より若干上方の部位に、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た第２連通穴３３が開けてある。
【００４０】
第１連通穴３２は、コア部２３の凝縮部２３ａ通過後の冷媒を受液器３１内の下部空間３１ａに流入させる冷媒流入手段を構成する。また、第２連通穴３３は、受液器３１内下部空間３１ａに溜まる液冷媒を流出させる冷媒流出手段を構成する。
【００４１】
以上の説明のように、凝縮器２は、冷媒流れの上流側から順次、凝縮部２３ａ、受液器３１、および過冷却部２３ｂ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。凝縮器２の各部、受液器３１の円筒状本体部３１ｂ、後述するエンドキャップ３４、補助円筒部材３５等はアルミニウム材で成形され、一体ろう付けにて組付けられる。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１連通穴３２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。
【００４２】
ここで、本発明の要部である受液器３１について説明する。略円筒状の受液器３１の円筒状本体部３１ｂの下端部はエンドキャップ３４がろう付けされて閉塞されている。
【００４３】
また、円筒状本体部３１ｂの内面上部は補助円筒部材３５が内接するようにろう付けにて固定されている。そして、円筒状本体部３１ｂと補助円筒部材３５が重なり合った部分に、両者３１ｂ、３５の壁面を貫通するように穴部３１ｃと穴部３５ａが形成されている。穴部３１ｃと穴部３５ａは第２セパレータ２９の若干上方の部位に設けられた第２ヘッダタンク２２の穴と連通し、第２連通穴３３を構成している。
【００４４】
更に、穴部３１ｃと穴部３５ａの下方であって円筒状本体部３１ｂと補助円筒部材３５が重なっていない部分に、穴部３１ｄが形成されている。穴部３１ｄは第２セパレータ２９の若干下方の部位に設けられた第２ヘッダタンク２２の穴と連通し、第１連通穴３２を構成している。
【００４５】
また、補助円筒部材３５の内径上部にはめねじ加工がされている。補助円筒部材３５には、樹脂製のキャップ部材３６が脱着可能にねじ止め固定される。このキャップ部材３６は上側が大径部３６ａ、下側が小径部３６ｂで構成されており、大径部３６ａの外周面には補助円筒部材３５にねじ止め固定されるように、おねじ加工がされている。また、小径部３６ｂの外周面は補助円筒部材３５の内径部に嵌合されるとともに、溝部３６ｃが設けられており、溝部３６ｃにはＯリング３７がはめ込まれて冷媒の漏れを防止している。
【００４６】
キャップ部材３６の上側端面３６ｄの中心部には円筒状の穴３６ｅが形成されている。この穴３６ｅの内周面のうち、内周面上部には径外方向に拡がる凹溝３６ｆが設けられており、この凹溝３６ｆにガラスまたは樹脂製のサイトグラス３が固定されている。なお、穴３６ｅのうち、サイトグラス３の下方には空間３６ｇが形成される。
【００４７】
また、キャップ部材３６の下側端面３６ｈには下側に延びる中空円筒状の吸上げパイプ３６ｉが一体に成形され、中心部に吸上げ通路３６ｊが形成されている。この吸上げ通路３６ｊは受液器３１の下部空間３１ａと、サイトグラス３の下方の空間３６ｇとを連通している。
【００４８】
更に、キャップ部材３６の小径部３６ｂの溝部３６ｃと下側端面３６ｈの間に溝部３６ｋが設けられている。この溝部３６ｋは、吸上げ通路３６ｊの外側に、吸上げ通路３６ｊと平行に複数設けられた穴部３６ｍによって、空間３６ｇと連通するとともに、第２連通穴３３によって第２ヘッダタンク２２に連通している。溝部３６ｋには円筒状の網状体からなり、冷媒中のゴミを除去するフィルタ３８が設けられている。
【００４９】
したがって、サイトグラス３は、受液器３１の下部空間３１ａから吸上げパイプ３６ｉの吸上げ通路３６ｊに流入してくる冷媒の気液状態を目視観察できるように構成される。なお、吸上げパイプ３６ｉの外側には水分吸着用の乾燥剤３９が配置されている。この乾燥剤３９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。
【００５０】
次に、第１実施形態の作動を説明する。車両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。
【００５１】
これにより、圧縮機１から吐出された過熱ガス冷媒は、入口側ジョイント２６から凝縮器２の第１ヘッダタンク２１の下部空間２１ａ内に流入し、ここから矢印ａのように凝縮部２３ａの多数の偏平チューブ２４を並列に通過する。この間に、圧縮機１の吐出ガス冷媒は偏平チューブ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、凝縮する。
【００５２】
凝縮部２３ａから第２ヘッダタンク２２の下部空間２２ａ内に流入する冷媒は、ある程度の過冷却度を持った過冷却液冷媒あるいはガス冷媒を一部含む飽和液冷媒である。下部空間２２ａ内の液冷媒は、矢印ｂのように第１連通穴３２を通って受液器３１の下部空間３１ａの液冷媒中に流入する。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。
【００５３】
なお、受液器３１は、本来、サイクル中の余剰冷媒の蓄積機能を受け持ち、サイクルからの冷媒漏れに対応するものであって、受液器３１内に液冷媒が溜まり始めてから、液冷媒が受液器３１よりオーバーフローするまでの間は、過冷却部２３ｂの出口部の過冷却度が一定となり、圧縮機１の消費動力が大きくならず、サイクル効率を向上させることができる。
【００５４】
次に、受液器３１の下部空間３１ａの液冷媒は乾燥剤３９と接触した後、経路ｃによって吸上げ通路３６ｊから空間３６ｇに吸い上げられ、経路ｄ、ｅを通って、溝部３６ｋから補助円筒部材３５の連通穴３５ａを経由し、第２連通穴３３を通過して第２ヘッダタンク２２内の上部空間２２ｂに流入する。この際、冷媒は円筒状の網状体からなるフィルタ３８を通過してごみが除去される。
【００５５】
上部空間２２ｂの冷媒は、コア部上側に位置する過冷却部２３ｂの偏平チューブ２４を矢印ｆのように通過して、第１ヘッダタンク２１内の上部空間２１ｂに流入する。
【００５６】
この際、過冷却部２３ｂ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の上部空間２１ｂを通って出口側ジョイント２７から凝縮器２外へ流出する。
【００５７】
そして、過冷却液冷媒は温度作動式膨張弁４に流入する。この温度作動式膨張弁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。
【００５８】
次に、冷媒の適正充填量を決定する手順を具体的に述べる。最初に、冷凍サイクル装置を運転しながら冷媒を充填していく。この冷媒充填する過程において、吸上げパイプ３６ｉを通過する冷媒の気液状態をサイトグラス３によって目視観察し、この冷媒の泡消え、すなわち気液２相状態から飽和液冷媒になった状態を確認する。
【００５９】
サイトグラス３部の冷媒が飽和液冷媒となるのは、受液器３１内の吸上げパイプ３６ｉの下端部３６ｎより高い位置に液冷媒の液面が形成されるためであり、この場合、受液器３１から吸上げパイプ３６ｉを通して過冷却部２３ｂの入口部に供給される冷媒はすべて液冷媒の状態であるので、過冷却部２３ｂの出口部の過冷却度ＳＣ１が一定となり、冷凍サイクル内への冷媒充填量が図８に示すＢ点までの冷媒充填量Ｘ２に到達したことを示す。また、上記泡消え後、更に冷媒を充填していくと、受液器３１の液冷媒が凝縮部２３ａにオーバーフローを開始するようになる。ここで、上記泡消え点Ｂと、オーバーフロー開始点Ｃとの間の冷媒充填量はＹ２で表される。冷媒充填量Ｙ２は受液器３１の容量から算出できるので、泡消えまでに充填した冷媒量Ｘ２に、充填量Ｙ２の１／２程度の冷媒量を加えて冷媒の充填を終了する。
【００６０】
したがって、冷凍サイクル内冷媒の適正充填量Ｚは上記泡消え点Ｂまでの冷媒充填量Ｘ２に、上記冷媒充填量（Ｙ２）の１／２程度を加えたものである。すなわち、Ｚ＝Ｘ２＋（Ｙ２×１／２）となる。
【００６１】
なお、泡消え後に充填する冷媒量を充填量Ｙ２の１／２程度とするのは、将来、冷媒漏れが多少発生しても、冷媒蒸発器５の冷房性能への影響がないようにするためであり、また、冷媒封入作業のばらつきがあってもサイクル効率が最適となる冷媒充填量の範囲、すなわち、泡消え後、受液器３１の液冷媒が凝縮部２３ａにオーバーフローする状態になるまでの間に入るようにするためである。
【００６２】
次に、第１実施形態の効果について述べる。上記に示した冷媒の適正充填量を決定する手順を用いれば、過冷却部２３ｂの出口部で温度と圧力を測定し、過冷却度を算出しなくても適正な冷媒量を決定することができる。したがって、製品仕様を検討する評価段階において、過冷却度を測定する測定器具、および測定器具をセットアップして測定する時間を省略できるので、コストを削減できる。
【００６３】
また、従来技術では、車両販売後、サイクル外へ冷媒が漏れて冷媒量が徐々に少なくなっても、図８に示す泡消え点Ａ以下にならないと冷媒不足状態を確認できないが、第１実施形態では受液器３１の出口部と過冷却部２３ｂの入口部の間で冷媒の気液状態を目視できるので、図８に示すＢ点以下になると、すぐに冷媒中の気泡（ガス冷媒）を目視でき、早い時期に冷媒蒸発器５の冷却性能の悪化を確認できる。したがって、冷媒が不足した状態で運転を続けなくてよいので、消費動力低減、燃費向上の観点から好ましい。
【００６４】
また、受液器３１の下部空間３１ａに溜まった冷媒を吸上げパイプ３６ｉによって吸上げ、この吸上げた冷媒を上側のサイトグラス３において楽な姿勢にて目視できるので、車両をリフトアップすることなく、作業者は受液器３１の上側から冷媒の気液状態を容易に確認することができる。
【００６５】
また、車両販売後のメンテナンス時に受液器３１の出口部と過冷却部２３ｂの入口部の間で冷媒の気液状態を目視できるので、図８に示すＢ点以下になると、すぐに冷媒中の気泡を目視でき、早い時期に冷媒蒸発器５の冷却性能の悪化を確認できる。したがって、冷媒が不足した状態で運転を続けることにならず、消費動力低減、燃費向上の観点から好ましい。
【００６６】
（第２実施形態）
第１実施形態では、コア部２３の上側に過冷却部２３ｂを、下側に凝縮部２３ａを設けたが、第２実施形態では、コア部２３の上側に凝縮部２３ａを、下側に過冷却部２３ｂを設けた。更に第１実施形態では、受液器３１の上側にキャップ部材３６を設け、その端部にサイトグラス３を設けたが、第２実施形態では、受液器３１の下側にキャップ部材４０を設け、その端部にサイトグラス３を設けた。
【００６７】
図３ないし図４に基づいて第２実施形態を説明する。第１実施形態では受液器３１内部の液冷媒を上方に吸い上げる吸上げパイプ３６ｉが設けられたが、第２実施形態ではキャップ部材４０が受液器（３１）の下側に配置されるので、キャップ部材４０には第１実施形態のキャップ部材３６の吸上げパイプ３６ｉに相当する部分が設けられない。
【００６８】
なお、第２実施形態における４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、４０ｇ、４０ｈ、４０ｊ、４０ｍは、第１実施形態における３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、３６ｆ、３６ｇ、３６ｈ、３６ｊ、３６ｍに相当する。
【００６９】
したがって、第１連通穴３２から流入した冷媒は受液器３１の下部に溜まり、図示しない乾燥剤と接触した後、図４に示すように経路ｂ、ｃ、ｄを通って円筒状の網状体からなるフィルタ３９の内部に流入し、その後、フィルタ３９内から第２連通穴３３を通過して第２ヘッダタンク２２内の下部空間２２ｂに流入する。この際、通路４０ｊより流出してくる冷媒の気液状態がサイトグラス３によって目視できる。
【００７０】
第２実施形態によれば、受液器３１の底部にサイトグラス３が設けられているので、車両をリフトアップした状態で冷媒の充填作業を行う場合に、作業者が受液器３１の下側から冷媒の気液状態を確認することができる。
【００７１】
（第３実施形態）
第２実施形態では、キャップ部材４０にサイトグラス３が設けられるが、第３実施形態では、キャップ部材４０にサイトグラス３が設けられない。そして、受液器３１の下部空間３１ａから第２ヘッダタンク２２の上部空間２２ｂに連通する外部配管４１が設けられ、外部配管４１の途中に、外部配管４１と連通する固定部材４２が設けられる。固定部材４２にはサイトグラス３が設けられている。
【００７２】
したがって、図６に示すように、第１連通穴３２空流入した液冷媒は受液器３１の下部に溜まり、乾燥剤３９と接触した後、フィルタ３８を通過し、経路ｃ、ｆを通って受液器３１の第２連通穴３３から外部配管４１を通り、第２ヘッダタンク２２内の上部空間２２ｂに流入する。この際、サイトグラス３によって外部配管４１に流入してくる冷媒の気液状態を目視できる。
【００７３】
第３実施形態によれば、長さの短い外部配管４１が受液器３１に固定されるので、外部配管４１の剛性が高い。したがって、従来技術では必要であった外部配管４１ないしサイトグラス３を固定する補助部材が不要となり、コスト低減ができる。また、固定部材４２に冷凍サイクル内の圧力を測定する圧力スイッチ等を固定した場合も同様に補助部材が不要となる。
【００７４】
（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実施形態ないし第３実施形態におけるキャップ部材３６、４０、材質は樹脂としたが、金属であってもよい。
【００７５】
また、受液器３１を、凝縮器２の第１、第２ヘッダタンク２１、２２と別体で構成し、受液器３１と第１、第２ヘッダタンク２１、２２との間を適宜の外部配管により連通させるようにしてもよい。
【００７６】
また、凝縮器２のコア部２３を凝縮部２３ａのみとし、過冷却部２３ｂ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ジョイント（冷媒出口部）を設置し、この出口側ジョイントからの液冷媒を外部配管４１を介して過冷却部２３ｂに流入させるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の凝縮器を示す正面図である。
【図２】図１の受液器の断面図である。
【図３】第２実施形態の凝縮器を示す正面図である。
【図４】図３の受液器の断面図である。
【図５】第３実施形態の凝縮器を示す正面図である。
【図６】図５の受液器の断面図である。
【図７】従来技術の冷凍サイクル装置を示す正面図である。
【図８】従来技術および本発明の冷凍サイクル装置の冷媒充填量と過冷却部出口の冷媒との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…圧縮機、３…サイトグラス、２３ａ、…凝縮部、
２３ｂ…過冷却部、３１…受液器、３１ａ…下部空間、
３６、４０…キャップ部材、３６ｊ…吸上げ通路

Claims (2)

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部（２３ａ）と、
   前記凝縮部（２３ａ）を通過した冷媒の気液を分離して液冷媒を溜めて液冷媒を流出させる受液器（３１）と、
   前記受液器（３１）から流出した冷媒を過冷却する過冷却部（２３ｂ）とを備える冷凍サイクル装置において、
   前記受液器（３１）の上側開口端に、前記上側開口端を閉塞する樹脂製のキャップ部材（３６）が脱着可能にねじ止め固定され、
   前記キャップ部材（３６）は前記ねじ止め固定のためのねじ部よりも受液器内部側に位置する冷媒漏れ防止用のＯリング（３７）を有しており、
   前記キャップ部材（３６）の上側端面（３６ｄ）にサイトグラス（３）が設けられ、
   前記キャップ部材（３６）の下側端面（３６ｈ）には前記受液器（３１）の内部を下側に延びる吸い上げパイプ（３６ｉ）が一体成形され、
   前記吸い上げパイプ（３６ｉ）によって前記受液器（３１）の下部空間（３１ａ）の冷媒を吸い上げる吸上げ通路（３６ｊ）が構成され、
   前記キャップ部材（３６）のうち、前記サイトグラス（３）直下の位置には、前記吸上げ通路（３６ｊ）により吸い上げられた冷媒が流入する冷媒流入空間（３６ｇ）が形成され、
   前記吸上げ通路（３６ｊ）を通過する冷媒の気液状態を前記受液器（３１）の上側から前記サイトグラス（３）を通して目視可能となっており、
   前記キャップ部材（３６）のうち、前記吸上げ通路（３６ｊ）の径方向外側には、前記冷媒流入空間（３６ｇ）内の冷媒を下側に流出させる穴部（３６ｍ）、および前記穴部（３６ｍ）から冷媒が流入するフィルタ設置空間（３６ｋ）が形成され、
   前記フィルタ設置空間（３６ｋ）には冷媒中のゴミを除去するフィルタ（３８）が設けられ、
   さらに、前記受液器（３１）には、前記フィルタ設置空間（３６ｋ）と連通して前記フィルタ（３８）を通過した後の冷媒を前記過冷却部（２３ｂ）の入口部側へ導く連通穴（３３）が設けられていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 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部（２３ａ）と、
   前記凝縮部（２３ａ）を通過した冷媒の気液を分離して液冷媒を溜めて液冷媒を流出させる受液器（３１）と、
   前記受液器（３１）から流出した冷媒を過冷却する過冷却部（２３ｂ）とを備える冷凍サイクル装置において、
   前記受液器（３１）の下側開口端に、前記下側開口端を閉塞する樹脂製のキャップ部材（４０）が脱着可能にねじ止め固定され、
   前記キャップ部材（４０）は前記ねじ止め固定のためのねじ部よりも受液器内部側に位置する冷媒漏れ防止用のＯリング（３７）を有しており、
   前記キャップ部材（４０）の下側端面（４０ｄ）にサイトグラス（３）が設けられ、
   前記キャップ部材（４０）には、前記受液器（３１）の下部空間（３１ａ）の冷媒が流入する冷媒通路（４０ｊ）が上下方向に延びるように形成され、
   前記キャップ部材（３６）のうち、前記サイトグラス（３）直上の位置には、前記冷媒通路（４０ｊ）から前記受液器（３１）の下部空間（３１ａ）の冷媒が流入する冷媒流入空間（４０ｇ）が形成され、
   前記冷媒通路（４０ｊ）を通過する冷媒の気液状態を前記受液器（３１）の下側から前記サイトグラス（３）を通して目視可能となっており、
   前記キャップ部材（３６）のうち、前記冷媒通路（４０ｊ）の径方向外側には、前記冷媒流入空間（４０ｇ）内の冷媒を上側に流出させる穴部（４０ｍ）、および前記穴部（４０ｍ）から冷媒が流入するフィルタ設置空間（４０ｋ）が形成され、
   前記フィルタ設置空間（４０ｋ）には冷媒中のゴミを除去するフィルタ（３９）が設けられ、
   さらに、前記受液器（３１）には、前記フィルタ設置空間（４０ｋ）と連通して前記フィルタ（３９）を通過した後の冷媒を前記過冷却部（２３ｂ）の入口部側へ導く連通穴（３３）が設けられていることを特徴とする冷凍サイクル装置。

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