JP3941555B2 - 冷凍サイクル装置および凝縮器 - Google Patents

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２００１−１１７２７８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。
【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１７、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１７ａ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（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（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（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１７、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２０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１７ａ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１９ｂ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１７ｃ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５ａ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５ｂ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３４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１７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７２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４２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７０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。

Claims (5)

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. 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（１５）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、１８）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（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１に記載の冷凍サイクル装置。
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（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、
   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. 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. 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。

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