(57)【要約】【課題】アキュムレータタンクの小型化を図る。【解決手段】蒸発器４出口側冷媒の気液をアキュムレータタンク７内で分離し、アキュムレータタンク７内のガス冷媒およびアキュムレータタンク７内下部に溜まる液冷媒を取り出して圧縮機１の吸入側に戻す冷凍サイクル装置において、蒸発器４の出口側をメイン通路５により圧縮機１の吸入側に連通させ、メイン通路５から蒸発器４出口側冷媒の一部を分岐通路６に分岐してアキュムレータタンク７内に導入し、アキュムレータタンク７内のガス冷媒およびアキュムレータタンク７内下部に溜まる液冷媒を冷媒戻し通路８に取り出し、この冷媒戻し通路８の出口部をメイン通路５のうち絞り部１１よりも下流側部位に合流させる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（１）と、前記圧縮機（１）から吐出された吐出冷媒の放熱を行う放熱器（２）と、前記放熱器（２）を通過した高圧冷媒を減圧する減圧装置（３）と、前記減圧装置（３）を通過した低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（４）と、前記蒸発器（４）出口側の冷媒が流入し、前記蒸発器（４）出口側冷媒の気液を分離するアキュムレータタンク（７）とを有し、
前記アキュムレータタンク（７）内のガス冷媒、および前記アキュムレータタンク（７）内下部に溜まる液冷媒と液冷媒に溶け込んだオイルを取り出して前記圧縮機（１）の吸入側に戻す冷凍サイクル装置において、
前記蒸発器（４）の出口側を前記圧縮機（１）の吸入側に連通させるメイン通路（５）と、
前記メイン通路（５）から前記蒸発器（４）出口側冷媒の一部を分岐させ前記アキュムレータタンク（７）内に導入する分岐通路（６）と、
前記アキュムレータタンク（７）内のガス冷媒、および前記アキュムレータタンク（７）内下部に溜まる液冷媒と液冷媒に溶け込んだオイルを取り出す冷媒戻し通路（８）とを有し、
前記冷媒戻し通路（８）の出口部を、前記メイン通路（５）のうち前記分岐通路（６）の分岐位置よりも下流側に合流させることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記メイン通路（５）、前記分岐通路（６）、および前記冷媒戻し通路（８）を前記アキュムレータタンク（７）内に設けたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記メイン通路（５）のうち、前記分岐通路（６）の分岐位置と前記冷媒戻し通路（８）の合流位置との間に絞り部（１１）を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記メイン通路（５）内を流れる冷媒中の液冷媒を取り込んで前記分岐通路（６）にガイドするガイド部材（１２）を前記メイン通路（５）に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸発器出口側冷媒の気液を分離するアキュムレータタンクを有する冷凍サイクル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の蒸発器出口側冷媒の気液を分離するアキュムレータタンクを有する冷凍サイクル装置は種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４、図５は従来の冷凍サイクル装置およびアキュムレータタンクを示すものであり、蒸発器４の出口側冷媒の全量をアキュムレータタンク７内に導入し、この導入冷媒の気液をアキュムレータタンク７内にて分離し、液冷媒をタンク７内の下部に溜める。
【０００４】
そして、タンク７内にＵ字状冷媒戻し管７３を配置し、この冷媒戻し管７３の上部のガス吸入口７３ａからタンク７内上部のガス冷媒を冷媒戻し管７３内に吸入するとともに、冷媒戻し管７３の底部に開けたオイル戻し穴７３ｂから液冷媒および液冷媒中に溶け込んでいるオイルを冷媒戻し管７３内に吸入する。この冷媒戻し管７３内で液冷媒およびオイルをガス冷媒に混合し、この混合冷媒を圧縮機１に吸入させる構成になっている。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭４８−９９９４０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の従来技術では、蒸発器出口側冷媒の全量をアキュムレータタンク７内に導入して気液分離を行うので、アキュムレータタンク７の必要内容積がどうしても大きくなり、アキュムレータタンク７の搭載スペースが増大する。車両用の場合にはアキュムレータタンク７をスペース的制約が強いエンジンルーム内に搭載しているので、アキュムレータタンク７の車両搭載性において非常に問題があった。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、アキュムレータタンクの小型化を図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に記載の発明では、蒸発器（４）の出口側冷媒の気液をアキュムレータタンク（７）内で分離し、アキュムレータタンク（７）内のガス冷媒、およびアキュムレータタンク（７）内下部に溜まる液冷媒と液冷媒に溶け込んだオイルを取り出して圧縮機（１）の吸入側に戻す冷凍サイクル装置において、
蒸発器（４）の出口側を圧縮機（１）の吸入側に連通させるメイン通路（５）と、メイン通路（５）から蒸発器（４）出口側冷媒の一部を分岐させアキュムレータタンク（７）内に導入する分岐通路（６）と、アキュムレータタンク（７）内のガス冷媒、およびアキュムレータタンク（７）内下部に溜まる液冷媒と液冷媒に溶け込んだオイルを取り出す冷媒戻し通路（８）とを有し、冷媒戻し通路（８）の出口部を、メイン通路（５）のうち分岐通路（６）の分岐位置よりも下流側に合流させることを特徴とする。
【０００９】
これによると、蒸発器（４）出口側冷媒の一部をメイン通路（５）から分岐通路（６）に分岐し、この分岐冷媒をアキュムレータタンク（７）内に導入して冷媒の気液を分離するから、アキュムレータタンク（７）の冷媒気液分離のための空間容積を従来技術に比較して大幅に縮小でき、アキュムレータタンク（７）を小型化できる。
【００１０】
また、冷媒戻し通路（８）を通してアキュムレータタンク（７）内のガス冷媒、およびアキュムレータタンク（７）内下部の液冷媒と液冷媒に溶け込んだオイルを圧縮機（１）の吸入側に戻すことができるから、アキュムレータタンク（７）内に溜まる液冷媒量の調整によるサイクル内循環冷媒流量の調整機能およびオイル戻し機能は通常のものと同様に発揮できる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１において、メイン通路（５）、分岐通路（６）、および冷媒戻し通路（８）をアキュムレータタンク（７）内に設けたことを特徴とする。
【００１２】
これによると、メイン通路（５）の入口部を蒸発器（４）出口側に接続し、メイン通路（５）の出口部を圧縮機（１）の吸入側に接続するだけでよく、分岐通路（６）や冷媒戻し通路（８）のための冷媒通路接続部を新たに追加する必要がない。従って、分岐通路（６）を追加してもアキュムレータタンク（７）の通路接続作業は従来と同様の作業にて簡単に行うことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２において、メイン通路（５）のうち、分岐通路（６）の分岐位置と冷媒戻し通路（８）の合流位置との間に絞り部（１１）を配置したことを特徴とする。
【００１４】
これにより、絞り部（１１）の前後に発生する差圧によって、サイクル循環冷媒流量の小流量時にも、冷媒戻し通路（８）からメイン通路（５）の合流部に流出するガス冷媒量を確保でき、これに伴って、冷媒戻し通路（８）に吸入される液冷媒量も確保できる。従って、小流量時にもオイル戻し量を確実に確保できる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、請求項１または２において、メイン通路（５）内を流れる冷媒中の液冷媒を取り込んで分岐通路（６）にガイドするガイド部材（１２）をメイン通路（５）に配置したことを特徴とする。
【００１６】
これにより、メイン通路（５）内の液冷媒をガイド部材（１２）によって確実に分岐通路（６）からアキュムレータタンク（７）内に導入できる。そのため、圧縮機（１）の起動時のように圧縮機（１）の吸入圧が急低下して圧縮機（１）への液戻りが発生しやすい条件下（過渡時）においても、圧縮機（１）への液戻りの発生を抑制できる。
【００１７】
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。
【００１８】
【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装置に適用した場合を示している。図２は図１のアキュムレータタンク部の断面図である。
【００１９】
冷凍サイクル装置の圧縮機１は図示しない電磁クラッチ等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凝縮器２に流入する。凝縮器２は冷媒の放熱器であり、図示しない電動冷却ファンにより外気が送風される。そのため、吐出ガス冷媒は外気中に放熱して凝縮する。
【００２０】
凝縮器２で凝縮した液冷媒は減圧装置３で減圧され、低圧の気液２相状態となる。減圧装置３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３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、あるいは固定絞りと可変絞りの組み合わせで構成してもよい。
【００２１】
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。
【００２２】
蒸発器４の出口側には蒸発器４の出口冷媒（蒸発器４で蒸発したガス冷媒を含む飽和ガス）の主流が流れるメイン通路５を設けるとともに、このメイン通路５から蒸発器出口冷媒の一部を分岐する分岐通路６を設け、この分岐通路６からの分岐冷媒をアキュムレータタンク７内に導入し、このアキュムレータタンク７内にて導入冷媒の気液を分離するようになっている。
【００２３】
そして、アキュムレータタンク７内のガス冷媒および液冷媒と、液冷媒に溶け込んだオイルを戻し通路８からメイン通路５に合流させ、メイン通路５を通過する蒸発器出口冷媒の主流とアキュムレータタンク７内からの戻し冷媒とを圧縮機１に吸入させるようになっている。。
【００２４】
図２に示すように、アキュムレータタンク７は縦長の略円筒形状のタンク本体７０を有している。このタンク本体７０はアルミニウム等の金属で構成され、その内部に気液混合のための空間７１を形成する。タンク本体７０の上面壁部７２は空間７１の上部を区画するものであり、この上面壁部７２を水平方向に貫通するように円形の貫通穴を開けてメイン通路５を形成している。
【００２５】
このメイン通路５の一端部（上流端）は入口側接続通路９を介して蒸発器４の出口に連通する。また、メイン通路５の他端部（下流端）は出口側接続通路１０を介して圧縮機１の吸入側に連通する。そして、メイン通路５の中間部位には絞り１１を設けている。タンク本体７０の上面壁部７２において絞り１１の上流側部位に、メイン通路５と空間７１内とを上下方向に連通する連通穴を開けて分岐通路６を形成している。
【００２６】
一方、タンク本体７０の空間７１内にはＵ字状の冷媒戻し管７３を配置し、この冷媒戻し管７３のＵ字状の一端部を空間７１内上部のガス冷媒域に開口してガス吸入口７３ａを形成している。また、冷媒戻し管７３のＵ字状の底部を空間７１内下部の液冷媒域に配置するとともに、このＵ字状底部に微小径の円形穴からなるオイル戻し穴７３ｂを開口している。このオイル戻し穴７３ｂから液冷媒および液冷媒に溶け込んでいるオイルを冷媒戻し管７３内に吸入するようになっている。
【００２７】
冷媒戻し管７３のＵ字状の他端部をタンク本体７０の上面壁部７２の穴部７２ａに嵌合固定するとともに、冷媒戻し管７３の他端部をメイン通路５のうち絞り１１の下流側部位に合流させている。従って、図２のタンク構成では冷媒戻し管７３内部の通路によって図１の冷媒戻し通路８が形成される。
【００２８】
タンク本体７０の空間７１内において分岐通路６の下方（出口）開口端と冷媒戻し管７３のガス吸入口７３ａとの間の中間部位に邪魔板７４が配置されている。この邪魔板７４は円板状の板形状であり、取付穴７４ａを有し、この取付穴７４ａの部分で邪魔板７４を冷媒戻し管７３に嵌合固定するようになっている。
【００２９】
邪魔板７４は分岐通路６から空間７１内に流入する入口冷媒を衝突させてガス吸入口７３ａに入口冷媒が直接流入することを防止するものである。また、邪魔板７４の円板外周部とタンク本体７０の内周面との間に所定の隙間部７５を形成し、邪魔板７４に衝突した後の冷媒がこの隙間部７５を通過して下方へ移動するようになっている。
【００３０】
次に、上記構成において作動を説明する。圧縮機１が運転されると、圧縮機１の吐出ガスが凝縮器２で放熱して凝縮し、この凝縮後の液冷媒は減圧装置３で減圧され、低温低圧の気液２相状態となる。この低圧冷媒は蒸発器４に流入して空調空気から吸熱して蒸発する。蒸発器４の出口では通常の冷房熱負荷条件ではガス冷媒と液冷媒が共存する飽和状態にあり、この蒸発器出口の飽和冷媒の主流はメイン通路５を通過して圧縮機１の吸入側へ向かう。
【００３１】
メイン通路５の途中には絞り１１が配置され、この絞り１１の前後間に所定の差圧が発生する。このため、蒸発器出口の飽和冷媒の一部は絞り１１の上流部から分岐通路６に分岐され、この分岐通路６を通過してアキュムレータタンク７のタンク本体７０内に導入される。
【００３２】
この分岐通路６からの導入冷媒は邪魔板７４の上面に衝突し、その後、邪魔板７４の円板外周部の隙間部７５を通過してタンク本体７０の空間７１内の下方へ移動する。ここで、邪魔板７４は導入冷媒がガス吸入口７３ａに直接流入することを防止するとともに、導入冷媒がタンク本体７０内の液冷媒の液面Ａに衝突して液面Ａを乱すことを防止することにより、タンク本体７０の空間７１内部における気液分離作用を向上させる。
【００３３】
タンク本体７０の空間７１内においてガス冷媒と液冷媒の密度差により液冷媒が下方に溜まり、ガス冷媒は液冷媒の液面Ａの上方に分離される。そして、空間７１内上部に開口しているガス吸入口７３ａからガス冷媒が冷媒戻し管７３内に吸入される。液冷媒中に開口しているオイル戻し穴７３ｂから、液冷媒および液冷媒に溶け込んでいるオイルが冷媒戻し管７３内に吸入される。
【００３４】
従って、この液冷媒およびオイルが冷媒戻し管７３内においてガス吸入口７３ａからのガス冷媒と混合して、メイン通路５の絞り１１の下流部に合流する。そのため、メイン通路５を通過する蒸発器出口冷媒の主流に冷媒戻し管７３からの戻し冷媒が合流した状態で圧縮機１に冷媒が吸入される。
【００３５】
そして、蒸発器４の冷房熱負荷が増大して、蒸発器４の出口冷媒が過熱度を持つ過熱ガス状態になると、分岐通路６からアキュムレータタンク７のタンク本体７０内に過熱ガス冷媒が導入され、タンク本体７０内の貯留液冷媒を蒸発させる。これにより、タンク本体７０内の貯留液冷媒をガス冷媒として圧縮機１の吸入側に供給でき、サイクル内循環冷媒流量を増加できる。これにより、蒸発器４の出口冷媒が飽和状態に戻る。
【００３６】
逆に、蒸発器４の冷房熱負荷が減少すると、蒸発器４の出口の飽和冷媒の乾き度が減少するので、タンク本体７０内に溜まる液冷媒量を増加させてサイクル内循環冷媒流量を減少できる。これにより、蒸発器４の出口冷媒の乾き度が過度に減少して、圧縮機１に液冷媒が吸入されること（液バック）を防止する。
【００３７】
ところで、本実施形態によると、蒸発器４の出口冷媒の主流はメイン通路５を通過して圧縮機１に直接吸入され、蒸発器４の出口冷媒の一部のみを分岐通路６に分岐してアキュムレータタンク７のタンク本体７０内に導入するようにしているから、図４、５に示す従来技術のように蒸発器４の出口冷媒の全量をアキュムレータタンク７のタンク本体７０内に導入するものに比較して、タンク本体７０の気液分離のための空間スペースを縮小でき、アキュムレータタンク７を小型化できる。
【００３８】
このようにアキュムレータタンク７を効果的に小型化するためには、分岐通路６への分岐冷媒の割合をメイン通路５を通過する主流冷媒の割合よりも小さくすることが好ましい。
【００３９】
また、アキュムレータタンク７のタンク本体７０自身にメイン通路５および分岐通路６を形成し、メイン通路５の絞り部１１の下流部に冷媒戻し管７３（冷媒戻し通路８）の出口部を合流しているから、アキュムレータタンク７の外部冷媒通路９、１０との接続箇所は、メイン通路５の上流端と下流端の２箇所のみにすることができる。そのため、分岐通路６を形成しても、図５の一般的なアキュムレータタンク７に対して接続箇所が増加せず、冷媒通路接続作業を簡単に行うことができる。
【００４０】
また、従来技術では冷媒戻し管７３のうち、オイル戻し穴７３ｂの下流側で、且つ、液面Ａの上方部位に、圧縮機１の停止時における液冷媒戻しを防止するための均圧穴７３ｃを開けなければならない。すなわち、圧縮機１の停止時にアキュムレータタンク７の温度が圧縮機１吸入側より高くなって、アキュムレータタンク７内の冷媒圧力が圧縮機１吸入側の冷媒圧力より高くなると、アキュムレータタンク７の液冷媒がオイル戻し穴７３ｂから圧縮機１吸入側へ押し出されるという現象が発生する。しかし、均圧穴７３ｃを形成すると、冷媒戻し管７３のうち、オイル戻し穴７３ｂの下流側圧力がアキュムレータタンク７内の冷媒圧力と同じになるので、液冷媒がオイル戻し穴７３ｂから圧縮機１吸入側へ押し出されることを防止できる。
【００４１】
これに対し、本実施形態によると、冷媒戻し管７３の出口部をメイン通路５の絞り１１の下流部に合流しているから、圧縮機１の停止時に冷媒戻し管７３の出口部はメイン通路５および分岐通路６を通してアキュムレータタンク７内の冷媒圧力と同じ状態（均圧状態）に維持される。従って、冷媒戻し管７３に特別に均圧穴７３ｃを形成しなくても、アキュムレータタンク７内の液冷媒がオイル戻し穴７３ｂから圧縮機１吸入側へ押し出されることを防止できる。
【００４２】
また、従来技術によると、蒸発器４の出口冷媒の全量をアキュムレータタンク７のタンク本体７０内に導入するから、タンク本体７０内に導入した冷媒が邪魔板７４に衝突して広範囲に飛散するので、邪魔板７４の必要面積が大きくなる。しかも、ガス吸入口７３ａおよび均圧穴７３ｃの両方を覆うように邪魔板７４を傘形状に形成する必要がある。これらの理由から邪魔板７４の製造コストが高くなる。
【００４３】
これに対し、本実施形態によると、蒸発器４の出口冷媒の一部のみを分岐通路６に分岐してアキュムレータタンク７のタンク本体７０内に導入するから、邪魔板７４への衝突後における冷媒飛散範囲が小さくなり、邪魔板７４の必要面積を従来技術の邪魔板７４より小さくできる。これに加え、均圧穴７３ｃを廃止できるから、邪魔板７４の形状を単純な円板状にすることができる。そのため、邪魔板７４の製造コストを従来技術より低減できる。
【００４４】
（第２実施形態）
図３は第２実施形態を示すものであり、メイン通路５のうち分岐通路６との分岐部に、メイン通路５内の液冷媒を選択的（優先的）に分岐通路６側へガイドするガイド部材１２を配置している。
【００４５】
ところで、アキュムレータタンク７の入口側接続通路９（蒸発器４の出口側通路）およびメイン通路５においては、その内部を飽和冷媒の液冷媒とガス冷媒が環状流になって流れる。すなわち、液冷媒はガス冷媒に比較して粘性が高いので、通路９、５の内壁面に沿って液冷媒が環状に流れ、この環状の液冷媒流れの中心部をガス冷媒が流れる。
【００４６】
そこで、第２実施形態では、メイン通路５のうち分岐通路６との分岐部に設けるガイド部材１２を第１、第２ガイド面１２ａ、１２ｂを持つ断面Ｌ形状に形成している。第１ガイド面１２ａはメイン通路５の下側内壁面に沿う円弧状に形成され、第２ガイド面１２ｂは第１ガイド面１２ａの下流端に垂直に結合される。この第２ガイド面１２ｂの先端（下端）は、メイン通路５の下側内壁面のうち分岐通路６の上方（入口）開口端の下流位置に固定されている。
【００４７】
これにより、メイン通路５の下側内壁面と第１ガイド面１２ａとの間に流入した液冷媒を第２ガイド面１２ｂにより分岐通路６の上方開口端内に確実に流入させることができる。
【００４８】
車両空調用の冷凍サイクル装置においては、圧縮機１の作動を電磁クラッチにより断続することにより蒸発器４の吹出空気温度を制御することが行われる。従って、圧縮機１は頻繁に作動、停止を繰り返すことになる。そして、圧縮機１が停止後、再起動した直後には圧縮機１の吸入圧が急低下して圧縮機１への液冷媒戻りが発生しやすいが、第２実施形態によると、メイン通路５の内壁面に沿って流れる液冷媒Ｂをガイド部材１２によって選択的に分岐通路６からタンク本体７０内に導入できる。これにより、圧縮機１の再起動直後における液冷媒戻りの発生を抑制できる。
【００４９】
また、蒸発器４の出口冷媒の乾き度が低下して液冷媒の比率が高くなると、液冷媒Ｂは重力の影響を受けてメイン通路５の内壁面の円周方向において下側部位に移行してくる。そのため、このメイン通路５の下側内壁面に移行した液冷媒Ｂをガイド部材１２によってタンク本体７０内に効果的に導入できる。
【００５０】
なお、第２実施形態では、メイン通路５を通過する冷媒の一部をガイド部材１２により確実にタンク本体７０内に導入できるので、第１実施形態の絞り部１１を設置していない。
【００５１】
また、第２実施形態では、ガイド部材１２をメイン通路５の内壁面の円周方向において下側部位のみに円弧状に形成しているが、ガイド部材１２をメイン通路５の内壁面の円周方向の全周に至る環状の形状に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す冷凍サイクルの回路図である。
【図２】第１実施形態のアキュムレータタンクの断面図である。
【図３】第２実施形態のアキュムレータタンクの断面図である。
【図４】従来技術の冷凍サイクルの回路図である。
【図５】従来技術のアキュムレータタンクの断面図である。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…凝縮器（放熱器）、３…減圧装置、４…蒸発器、
５…メイン通路、６…分岐通路、７…アキュムレータタンク、
８…冷媒戻し通路。
【図１】
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【図２】
2004232996.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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