JPH10129245A - 自動車用冷房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】固定オリフィスシステムにおいて、アキュムレ
ータの内部構造の簡素化、エンジンルーム内の省スペー
ス化、および冷房能力の向上を図りうる「自動車用冷房
装置」を提供する。 【解決手段】コンデンサ部１１の一方のヘッダタンク１
２ｂとアキュムレータ部２１の第２ヘッダタンク２２と
を一体化してアキュムレータ一体型コンデンサ１０を構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒流量調節機能
を持たない冷凍サイクルを有する自動車用冷房装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用冷房装置を構成する冷凍サイク
ルとして、冷媒流量調節機能を持たない減圧手段を用い
たものがある。図５はかかる冷凍サイクルの一例を示す
概略構成図である。この冷凍サイクルは、コンプレッサ
１、コンデンサ２、減圧手段３、エバポレータ４、およ
びアキュムレータ５をこの順に冷媒配管で接続して構成
されている。冷媒流量調節機能を持たない減圧手段３に
は、たとえば、固定オリフィスやキャピラリチューブな
どがある。

【０００３】減圧手段３は、一般に、コンプレッサ１か
ら吐出された高温高圧のガス冷媒を冷却し凝縮させるコ
ンデンサ２から出た高圧の液冷媒を減圧して低圧の蒸発
しやすい冷媒にする機能を有するものであるが、冷媒流
量調節機能を持たない場合（以下、ここでは、固定オリ
フィスを例にとって説明する。）には、膨脹弁と異な
り、エバポレータ４に入る冷媒流量を積極的にコントロ
ールしないため、システムの余剰冷媒を低圧側に溜める
ためのアキュムレータ５が必要となる。つまり、熱負荷
状態に応じて冷媒流量を調節しない場合には、エバポレ
ータ４から出るガス冷媒中に完全に蒸発しきれなかった
液冷媒が残留することがあり、これをコンプレッサ１に
吸い込むと液圧縮するためコンプレッサ１の破損の原因
となるので、エバポレータ４からコンプレッサ１への吸
込み配管の途中にアキュムレータ５を設けて、あらかじ
めガス冷媒と液冷媒を分離し、ガス冷媒のみをコンプレ
ッサ１に送るようにしている。固定オリフィス３を採用
する冷凍サイクル（固定オリフィスシステム）では、膨
脹弁のような複雑な可動部分を持たないので、構造が簡
単で、製造コストが抑えられるほか、冷凍サイクルを簡
略化できるという利点がある。

【０００４】なお、アキュムレータの内部構造について
は、従来から、コンプレッサ１へのオイル戻りの確保と
コンプレッサ１への液冷媒の戻り防止とを両立させるた
めいろいろな技術的工夫が施されている。図６はアキュ
ムレータの内部構造の一例を示す概略図である。同図
中、６は傘状のじゃま部材、７はＵ字管、８は分離され
た液冷媒である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の自動車用冷房装置にあっては、アキュムレー
タの内部構造が複雑であるため製造コストの上昇を招く
ほか、エンジンルーム内には、たとえば、それぞれ別体
のコンプレッサ１、コンデンサ２、およびアキュムレー
タ５が配設されるため、エンジンルーム内の省スペース
化に一定の限界がある。車体ボディの小型化（および軽
量化）の要請が強い今日、自動車用エアコンの設置スペ
ースも限られたものとなるため、冷凍サイクル構成機器
の省スペース化は重要な課題となっている。

【０００６】また、上記した従来のシステムでは、冷凍
サイクルに冷媒流量調節機能がないため、使用環境（熱
負荷）の変化が激しい自動車用エアコンに使用する際に
は、アキュムレータの性能を内部構造によりいかに向上
させようとも、それのみの対応では無理がある。たとえ
ば、熱負荷が大きい場合には、本来なら冷媒流量を増加
させてエバポレータの能力を最大限に利用すべきである
が、それができないため、冷力（冷房能力）が不足する
傾向にある。

【０００７】本発明は、固定オリフィスシステムのよう
に冷媒流量調節機能を持たない冷凍サイクルを備えた自
動車用冷房装置における上記課題に着目してなされたも
のであり、アキュムレータの内部構造の簡素化を図ると
ともにエンジンルーム内の省スペース化および冷房能力
の向上を図ることができる自動車用冷房装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【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記載の発明は、コンプレッサ、コンデン
サ、減圧手段、エバポレータ、およびアキュムレータを
有する冷凍サイクルを備えた自動車用冷房装置におい
て、前記コンデンサの左右のヘッダタンクのいずれか一
方に、前記エバポレータから流出した冷媒を上部の冷媒
入口から導入してガス冷媒のみを下部の冷媒出口から前
記コンプレッサに送る第２ヘッダタンクを一体的に取り
付けて、前記コンデンサと前記アキュムレータとを一体
化したことを特徴とする。

【０００９】この発明にあっては、エバポレータから流
出した冷媒は第２ヘッダタンク内に上部の冷媒入口から
導入され、ここで液冷媒が分離されて、ガス冷媒のみが
下部の冷媒出口からコンプレッサに送られる。つまり、
第２ヘッダタンクはアキュムレータとして機能する。そ
の際、第２ヘッダタンクはコンデンサの左右のいずれか
一方のヘッダタンクに取り付けられているため、第２ヘ
ッダタンク内を流通するエバポレータで蒸発した低温低
圧の冷媒はコンデンサ内を流通するコンプレッサから吐
出された高温高圧の冷媒と熱交換してコンデンサ内の冷
媒を冷却することになる。これにより、コンデンサの凝
縮能力は高まり、冷房能力が向上する。これと同時に、
前記熱交換により第２ヘッダタンク内の冷媒は加熱され
ることになるため、液体のまま入ってきた冷媒は蒸発が
促され、従来のように特別な液冷媒戻り防止構造を設け
なくても、冷媒出口の位置を適当に設定することで、液
冷媒のコンプレッサへの戻りが防止される。また、従来
別体だったアキュムレータとコンデンサとを一体化した
構造となっているため、エンジンルーム内の設置スペー
スも少なくて済む。

【００１０】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、好ましくは、前記第２ヘッダタンク内
には、前記冷媒入口と前記冷媒出口の間に、乾燥剤およ
び／または異物除去フィルタが設けられていることを特
徴とする。

【００１１】この発明にあっては、第２ヘッダタンク内
には冷媒入口と冷媒出口の間に乾燥剤および／または異
物除去フィルタが存在するので、冷媒入口から流入した
冷媒は、乾燥剤および／または異物除去フィルタを通過
することで、冷媒の中に含まれる水分が除去され、およ
び／または、冷媒中に含まれる異物が除去された後、冷
媒出口からコンプレッサに送られることになる。

【００１２】請求項３記載の発明は、上記請求項１また
は２記載の発明において、好ましくは、前記冷媒出口
は、前記コンプレッサへのオイル戻りと液冷媒の戻り防
止とを両立しうる位置に設定されていることを特徴とす
る。

【００１３】この発明にあっては、第２ヘッダタンクの
冷媒出口の位置を上下に移動するだけで、コンプレッサ
へのオイル戻りと液冷媒の戻り防止とを容易に調整する
ことが可能となり、簡単な構造にもかかわらず、コンプ
レッサへのオイル戻りと液冷媒の戻り防止との両立、つ
まり、アキュムレータに要求される基本性能の実現が図
られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を使って、本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明の自動車用冷房装置
の冷凍サイクルを構成するアキュムレータ一体型コンデ
ンサの一例を示す概略構成図、図２は同コンデンサの要
部斜視図、図３は同コンデンサの要部断面図、図４は図
３に示す例の一変形例である。

【００１５】このアキュムレータ一体型コンデンサ１０
は、図５に示す従来の冷凍サイクル（固定オリフィスシ
ステム）におけるコンデンサ２とアキュムレータ５とを
一体化した構造をしており、大別して、コンデンサ部１
１とアキュムレータ部２１からなっている。

【００１６】コンデンサ部１１は、一般的なマルチフロ
ー式またはパラレルフロー式（図１では、３パス）と呼
ばれるコンデンサとまったく同じ構造をしており、所定
長だけ離間されかつ平行に対設された左右一対のヘッダ
タンク１２ａ、１２ｂを有している。一方のヘッダタン
ク（入口側ヘッダタンク）１２ａには、コンプレッサ１
から吐出された高温高圧のガス冷媒が流入する冷媒入口
１３が取り付けられ、他方のヘッダタンク（出口側ヘッ
ダタンク）１２ｂには、空気との熱交換により凝縮液化
され中温高圧となった液冷媒が固定オリフィス（減圧手
段）３に向かって流出する冷媒出口１４が取り付けられ
ている。左右のヘッダタンク１２ａと１２ｂ間には、所
定数の偏平管１５が両ヘッダタンク１２ａ、１２ｂと連
通するように設けられ、入口側ヘッダタンク１２ａから
流入した冷媒が複数の平行流となって出口側ヘッダタン
ク１２ｂに流出するようになっている。ここでは、各ヘ
ッダタンク１２ａ、１２ｂにそれぞれ１枚の仕切板１６
ａ、１６ｂを設けて、冷媒の流れを２回ターンさせ、３
つの平行流を形成する場合を例示してある。また、偏平
管１５の間には伝熱用のコルゲートフィン１７が取り付
けられている。

【００１７】アキュムレータ部２１は、コンデンサ部１
１の左右いずれか一方のヘッダタンク、たとえば、出口
側ヘッダタンク１２ｂと一体化された第２ヘッダタンク
２２を有している。一体化された両ヘッダタンク１２
ｂ、２２は、たとえば、図３に示すように、３枚の仕切
板３０、３１、３２をロー付けして形成されている。こ
こでは、第２ヘッダタンク２２の断面形状は長方形であ
るが（図２、図３参照）、これに限らず、たとえば、半
円形状、半楕円形状などでもよい。なお、図４に示すよ
うに、３枚の仕切板３０ａ、３１ａ、３２ａの端部をカ
シメ止めしてロー付けすることにより、両ヘッダタンク
１２ｂ、２２を一体化することも可能である。また、第
２ヘッダタンク２２は、もちろん、コンデンサ部１１の
入口側ヘッダタンク１２ａと一体化してもよい。

【００１８】第２ヘッダタンク２２の上部には、エバポ
レータ４から流出した冷媒が導入される冷媒入口２３が
取り付けられ、第２ヘッダタンク２２の下部には、導入
された冷媒がコンプレッサ１に向かって流出する冷媒出
口２４が取り付けられている。図示しないが、冷媒入口
２３と冷媒出口２４にはそれぞれ冷媒配管接続用のコネ
クタ（ブロック）が設けられている。

【００１９】また、第２ヘッダタンク２２内には、冷媒
入口２３と冷媒出口２４の中間位置に、乾燥剤と異物除
去フィルタとを一体化した乾燥剤アセンブリ２５が装填
されている。これにより、アキュムレータ部２１を流通
する冷媒は、乾燥剤アセンブリ２５を通過することによ
り、その中に含まれる水分や異物が除去されることにな
る。なお、乾燥剤と異物除去フィルタとは必ずしも一体
的である必要はなく、お互いに分離して配置してもよ
い。

【００２０】このアキュムレータ部２１において、エバ
ポレータ４から流出した冷媒は上部の冷媒入口２３から
第２ヘッダタンク２２内に流入した後、流下し、途中、
乾燥剤アセンブリ２５を通過して冷媒中の水分と異物が
除去されて、さらに流下し、下部空間で液冷媒が分離さ
れて、ガス冷媒のみが下部の冷媒出口２４からコンプレ
ッサ１に送られる。つまり、第２ヘッダタンク２２内の
下部空間には液冷媒２６が貯溜され、ガス冷媒のみが冷
媒出口２４から流出する。このようにして、第２ヘッダ
タンク２２がアキュムレータとして機能する。このと
き、前述したように、アキュムレータには、基本性能と
して、コンプレッサ１へのオイル戻りを確保しつつコン
プレッサ１への液冷媒の戻りを防止することが求められ
るが、本構造では、第２ヘッダタンク２２に設ける冷媒
出口２４の位置を上下に移動するだけで、コンプレッサ
へのオイル戻りと液冷媒の戻り防止とを容易に調整する
ことが可能となる。実際の適用では、あらかじめ、実験
等により、コンプレッサ１へのオイル戻りと液冷媒の戻
り防止とを両立しうる位置を求めておき、かかる位置に
冷媒出口２４を設定すればよい。

【００２１】また、このアキュムレータ部２１の第２ヘ
ッダタンク２２はコンデンサ部１１の一方のヘッダタン
ク１２ｂと一体化されて単に仕切板３０、３０ａのみを
介して両ヘッダタンク２２、１２ｂの冷媒通路２７、１
８が並んで形成されていることから（図３、図４参
照）、エバポレータ４から出て第２ヘッダタンク２２内
の冷媒通路２７を流通する低温低圧の冷媒は、コンデン
サ部１１のヘッダタンク１２ｂ内の冷媒通路１８を流通
する高温および中温の高圧の冷媒との間で熱交換を行う
ことになる。当該熱交換により第２ヘッダタンク２２内
に流入した冷媒は加熱されることになるため、液体のま
ま入ってきた冷媒はここで蒸発し、そもそも第２ヘッダ
タンク２２内の下部空間に貯溜する液冷媒の量は減少す
る。よって、かかる簡単な内部構造にもかかわらず、従
来のように特別な液冷媒戻り防止構造を設けなくても、
単に冷媒出口２４の位置を適当に設定することで、液冷
媒のコンプレッサ１への戻りを有効に防止することがで
きる。

【００２２】また、空気との熱交換以外に、上記のヘッ
ダタンク１２ｂでの熱交換によりコンデンサ部１１内を
流通する高温（および中温）高圧のガス冷媒は冷却され
ることになるため、従来無駄になっていた部分での熱交
換が加わり全体としての熱交換量が増大するので、コン
デンサ部１１の凝縮能力が向上する。

【００２３】なお、両ヘッダタンク２２、１２ｂ内を流
通する冷媒間の熱交換効率を向上させるため、仕切板３
０、３０ａの両側に図示しないフィンを設けたりそれ自
身を波状にして接触面積を増加させたり流れを乱して熱
交換効率を促進させることも可能である。

【００２４】以上のアキュムレータ一体型コンデンサ１
０を使用した冷凍サイクルの構成については、図５に示
す従来の冷凍サイクル（固定オリフィスシステム）にお
いてコンデンサ２とアキュムレータ５とを一体化した点
を除き、冷媒配管の接続関係を含めて、図５に示すもの
とまったく同じであるから、その説明は省略する。

【００２５】したがって、固定オリフィス３を採用した
冷凍サイクル（固定オリフィスシステム）に本発明のア
キュムレータ一体型コンデンサ１０を使用した場合に
は、アキュムレータの内部構造の簡素化が図られ、同時
にコンデンサの性能（凝縮能力）も向上するため、エバ
ポレータ４の吸熱量が増大し、冷房能力が向上する。よ
って、従来の固定オリフィスシステムで不足しがちであ
った高負荷時の冷力を補うことができる。

【００２６】また、かかる冷凍サイクルを搭載した自動
車用冷房装置にあっては、アキュムレータ一体型コンデ
ンサ１０が従来別体だったアキュムレータ５とコンデン
サ２とを一体化したものであるため、エンジンルーム内
の省スペース化を図ることができる。

【００２７】なお、本発明のアキュムレータ一体型コン
デンサ１０は、基本的には、固定オリフィスシステムへ
の適用が好ましいものであるが、冷媒流量調節機能を有
する一般の膨脹弁を採用したシステムに使用すること
も、膨脹弁とアキュムレータを併用するシステムが実際
にある以上、可能であることはもちろんである。

【００２８】また、ここでは、冷媒流量調節機能を持た
ない減圧手段として固定オリフィスを例示して説明した
が、これに限定されないことは前述のとおりである。

【００２９】本発明は、上述した実施の形態に限定され
るものではなく、特許請求の範囲の範囲内において種々
改変することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来別体だったコンデンサとアキュムレータとを一体化し
て双方の間で熱交換を行うようにしたので、アキュムレ
ータの内部構造の簡素化を図りつつ、同時にコンデンサ
の能力の向上を図ることができる。また、一体化によ
り、エンジンルーム内の省スペース化も図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動車用冷房装置の冷凍サイクルを構
成するアキュムレータ一体型コンデンサの一例を示す概
略構成図である。

【図２】同コンデンサの要部斜視図である。

【図３】同コンデンサの要部断面図である。

【図４】図３に示す例の一変形例である。

【図５】固定オリフィスを用いた従来の冷凍サイクルの
一例を示す概略構成図である。

【図６】従来のアキュムレータの内部構造の一例を示す
概略図である。

【符号の説明】

１…コンプレッサ ３…固定オリフィス（減圧手段） ４…エバポレータ １０…アキュムレータ一体型コンデンサ １１…コンデンサ部 １２ａ、１２ｂ…ヘッダタンク ２１…アキュムレータ部 ２２…第２ヘッダタンク ２３…冷媒入口 ２４…冷媒出口 ２５…乾燥剤アセンブリ（乾燥剤および異物除去フィル
タ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンプレッサ（１）、コンデンサ（１
   １）、減圧手段（３）、エバポレータ（４）、およびア
   キュムレータ（２１）を有する冷凍サイクルを備えた自
   動車用冷房装置において、 前記コンデンサ（１１）の左右のヘッダタンク（１２）
   のいずれか一方（１２ｂ）に、前記エバポレータ（４）
   から流出した冷媒を上部の冷媒入口（２３）から導入し
   てガス冷媒のみを下部の冷媒出口（２４）から前記コン
   プレッサ（１）に送る第２ヘッダタンク（２２）を一体
   的に取り付けて、前記コンデンサ（１１）と前記アキュ
   ムレータ（２１）とを一体化したことを特徴とする自動
   車用冷房装置。
2. 【請求項２】前記第２ヘッダタンク（２２）内には、前
   記冷媒入口（２３）と前記冷媒出口（２４）の間に、乾
   燥剤および／または異物除去フィルタ（２５）が設けら
   れていることを特徴とする請求項１記載の自動車用冷房
   装置。
3. 【請求項３】前記冷媒出口（２４）は、前記コンプレッ
   サ（１）へのオイル戻りと液冷媒の戻り防止とを両立し
   うる位置に設定されていることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の自動車用冷房装置。