特許 5911728 気液分離器及び車両用空気調和装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5911728

(24)【登録日】2016年4月8日

(45)【発行日】2016年4月27日

(54)【発明の名称】気液分離器及び車両用空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 43/00 20060101AFI20160414BHJP

   B60H 1/32 20060101ALI20160414BHJP

【ＦＩ】

   F25B43/00 B

   B60H1/32 613A

   F25B43/00 D

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-6805(P2012-6805)

(22)【出願日】2012年1月17日

(65)【公開番号】特開2013-148229(P2013-148229A)

(43)【公開日】2013年8月1日

【審査請求日】2014年10月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004765

【氏名又は名称】カルソニックカンセイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100100712

【弁理士】

【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 宏起

(72)【発明者】

【氏名】神山 直久

(72)【発明者】

【氏名】岩▲崎▼ 良雄

【審査官】 藤崎 詔夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１９８０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０１４７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０２３１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３０３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３０７０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０９４４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２２３４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０７４９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０８１８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１５６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２６０５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０３０４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２９７２７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ ４３／００

Ｂ６０Ｈ １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒を蓄える貯液室（２４）と、
前記貯液室（２４）に冷媒を流入する冷媒入口（２５ａ）と、
前記貯液室（２４）の下部に開口された第１開口部（２７）と、
前記貯液室（２４）の上部に開口された第２開口部（２９）と、
減圧手段（７）に冷媒を導く第１冷媒出口（３０）と、
圧縮機（３）に冷媒を導く第２冷媒出口（３１）と、
前記第１開口部（２７）と前記第１冷媒出口（３０）間を連通する第１切替位置と、前記第２開口部（２９）と前記第２冷媒出口（３１）間を連通する第２切替位置に切り替え可能な流路切替弁（３４）とを備え、
前記貯液室（２４）の下部に、旋回流の冷媒を上下方向に攪拌する干渉突壁（３５）が突設され、前記干渉突壁（３５）以外の所定位置に、前記第１開口部（２７）が配置され、
前記干渉突壁（３５）は、前記貯液室（２４）の半径方向に沿って延びる断面台形状の突壁で構成されることを特徴とする気液分離器（９）。

【請求項2】

前記干渉突壁（３５）は、前記貯液室（２４）の円周方向に１８０度の等間隔で配置されることを特徴とする請求項１に記載の気液分離器（９）。

【請求項3】

前記第１開口部（２７）は、前記干渉突壁（３５）の上端部（３５ａ）から所定距離過ぎた第１位置（Ｐ１）から、次の干渉突壁（３５）の上端部（３５ａ）から所定距離手前の第２位置（Ｐ２）までの範囲（Ａ）の３／４の範囲（Ｂ）内で、且つ、前記貯液室（２４）の下部の外周側に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の気液分離器（９）。

【請求項4】

前記第１位置（Ｐ１）は、前記干渉突壁（３５）の傾斜面（３５ｂ）を４５度とした場合の下端位置であり、前記第２位置（Ｐ２）は、次の干渉突壁（３５）の傾斜面（３５ｂ）が４５度とした場合の下端位置であることを特徴とする請求項３に記載の気液分離器（９）。

【請求項5】

冷媒を圧縮する圧縮機（３）と、
前記圧縮機（３）で圧縮された冷媒と車室内に供給される空気との間で熱交換し空気を加熱する室内コンデンサ（４）と、
冷媒と車室外の空気との間で熱交換する室外熱交換器（６）と、
冷媒を減圧する減圧手段（７）と、
前記減圧手段（７）で減圧された冷媒と車室内に供給される空気との間で熱交換し空気を冷却する室内エバポレータ（８）と、
前記室外熱交換器（６）と前記減圧手段（７）の間に配置され、冷媒を蓄える貯液室（２４）と、前記貯液室（２４）に冷媒を流入する冷媒入口（２５ａ）と、前記貯液室（２４）の下部に開口された第１開口部（２７）と、前記貯液室（２４）の上部に開口された第２開口部（２９）と、減圧手段（７）に冷媒を導く第１冷媒出口（３０）と、圧縮機（３）に冷媒を導く第２冷媒出口（３１）と、前記第１開口部（２７）と前記第１冷媒出口（３０）間を連通する第１切替位置と、前記第２開口部（２９）と前記第２冷媒出口（３１）間を連通する第２切替位置に切り替え可能な流路切替弁（３４）とを有する気液分離器（９）とを備え、
前記貯液室（２４）の下部に、旋回流の冷媒を上下方向に攪拌する干渉突壁（３５）が突設され、前記干渉突壁（３５）以外の所定位置に、前記第１開口部（２７）が配置され、
前記干渉突壁（３５）は、前記貯液室（２４）の半径方向に沿って延びる断面台形状の突壁で構成されることを特徴とする車両用空気調和装置（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸気圧縮式冷凍サイクルに設けられる気液分離器、及び、その気液分離器を備えた車両用空気調和装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば電気自動車では、駆動源からの熱を車室内の暖房にほとんど利用することができない。そのため、圧縮式冷凍サイクルを循環する冷媒を冷熱源としたり、加熱源とするような車両用空気調和装置が種々提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

【0003】

かかる車両用空気調和装置の圧縮式冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒と車室内に供給される空気との間で熱交換し空気を加熱する室内コンデンサと、冷媒と車室外の空気との間で熱交換する室外熱交換器と、冷媒を減圧する減圧手段と、前記減圧手段で減圧された冷媒と車室内に供給される空気との間で熱交換し空気を冷却する室内エバポレータとを備える。そして、室外熱交換器をコンデンサとして機能させたり、室外熱交換器をエバポレータとして機能させたりする必要がある。そのため、従来では、室外熱交換器の下流に、リキッドタンクを介して膨張弁に導く経路と、室内エバポレータをバイパスし、アキュムレータを介して圧縮機に導く経路と、これらの流路切替手段とを配置していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００-２０３２４９号公報（特許第４３４１０９３号公報)

【特許文献2】特開平１０-２８７１２５号公報（特許第３７９９７３２号公報）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従って、従来例では、高コスト化、重量化、設置スペースの増大化になり、部品点数の削減が要望されている。また、各構成機器間に配管継手が必要であるため、接続作業工数が増すという懸念もある。

【0006】

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、液状冷媒とガス冷媒に分離して蓄えると共に、各冷媒を膨張弁及び圧縮機へ選択的に供給できる気液分離器、及び、その気液分離器を備えた車両用空気調和装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の気液分離器は、冷媒を蓄える貯液室と、前記貯液室に冷媒を流入する冷媒入口と、前記貯液室の下部に開口された第１開口部と、前記貯液室の上部に開口された第２開口部と、減圧手段に冷媒を導く第１冷媒出口と、圧縮機に冷媒を導く第２冷媒出口と、前記第１開口部と前記第１冷媒出口間を連通する第１切替位置と、前記第２開口部と前記第２冷媒出口間を連通する第２切替位置に切り替え可能な流路切替弁とを備え、前記貯液室の下部に、旋回流の冷媒を上下方向に攪拌する干渉突壁が突設され、前記干渉突壁以外の所定位置に、前記第１開口部が配置され、前記干渉突壁は、前記貯液室の半径方向に沿って延びる断面台形状の突壁で構成されることを特徴とする。

【0008】

前記干渉突壁は、前記貯液室の円周方向に１８０度の等間隔で配置されることが望ましい。

【0009】

前記第１開口部は、前記干渉突壁の上端部から所定距離過ぎた第１位置から、次の干渉突壁の上端部から所定距離手前の第２位置までの範囲の３／４の範囲内で、且つ、前記貯液室の下部の外周側に配置されることが望ましい。
前記第１位置は、前記干渉突壁の傾斜面を４５度とした場合の下端位置であり、前記第２位置は、次の干渉突壁の傾斜面が４５度とした場合の下端位置であることが望ましい。

【0010】

本発明の車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒と車室内に供給される空気との間で熱交換し空気を加熱する室内コンデンサと、冷媒と車室外の空気との間で熱交換する室外熱交換器と、冷媒を減圧する減圧手段と、前記減圧手段で減圧された冷媒と車室内に供給される空気との間で熱交換し空気を冷却する室内エバポレータと、前記室外熱交換器と前記減圧手段の間に配置され、冷媒を蓄える貯液室と、前記貯液室に冷媒を流入する冷媒入口と、前記貯液室の下部に開口された第１開口部と、前記貯液室の上部に開口された第２開口部と、減圧手段に冷媒を導く第１冷媒出口と、圧縮機に冷媒を導く第２冷媒出口と、前記第１開口部と前記第１冷媒出口間を連通する第１切替位置と、前記第２開口部と前記第２冷媒出口間を連通する第２切替位置に切り替え可能な流路切替弁とを有する気液分離器とを備え、前記貯液室の下部に、旋回流の冷媒を上下方向に攪拌する干渉突壁が突設され、前記干渉突壁以外の所定位置に、前記第１開口部が配置され、前記干渉突壁は、前記貯液室の半径方向に沿って延びる断面台形状の突壁で構成されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、冷媒入口から流入する冷媒は、貯液室で液状冷媒とガス冷媒に分離して蓄えると共に、流路切替弁を適宜切り替えて、貯液室の下部に設けた第１開口部を介して液状冷媒を第１冷媒出口から膨張弁に導き、また、貯液室の上部に設けた第２開口部を介してガス冷媒を第２冷媒出口から圧縮機に導くことができる。従って、気液分離器は、冷媒を分離して液状冷媒とガス冷媒をそれぞれ蓄える機能と、液冷媒を減圧手段に、ガス冷媒を圧縮機に選択的に供給する機能とを有するため、構成機器の台数を少なくすることができ、従来のように複数の構成機器を別個に備える場合と比べて、コスト、重量及び設置スペースを削減することができる。また、構成機器間の配管継手が不要であるため、配管接続作業工数を少なくできる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態を示し、車両用空気調和装置の構成図である。

【図2】本発明の一実施形態を示し、気液分離器の斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態を示し、気液分離器の貯液室を外した平面図である。

【図4】本発明の一実施形態を示し、流路切替弁が第１切替位置である気液分離器の図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図5】本発明の一実施形態を示し、流路切替弁が第２切替位置である気液分離器の図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図6】本発明の一実施形態を示し、貯液室内で発生する冷媒の旋回流の説明図である。

【図7】本発明の一実施形態を示し、図６のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

【図8】本発明の一実施形態を示し、内気吸熱暖房運転時の冷媒経路を示す図である。

【図9】本発明の一実施形態を示し、外気吸熱暖房運転時の冷媒経路を示す図である。

【図10】本発明の一実施形態を示し、冷房リヒート運転時の冷媒経路を示す図である。

【図11】本発明の一実施形態を示し、第２冷媒出口を設ける位置の変形例の断面図である。

【図12】本発明の一実施形態を示し、第２冷媒出口を設ける位置の変形例の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0014】

（一実施形態）
図１に示すように、車両用空気調和装置１は、蒸気圧縮式冷凍サイクル２を備えている。蒸気圧縮式冷凍サイクル２は、冷媒を圧縮する圧縮機３と、圧縮機３で圧縮された冷媒と車室内に供給される空気との間で熱交換し、空気を加熱する室内コンデンサ４と、室内コンデンサ４の下流に配置された圧力調整手段５と、圧力調整手段５の下流に配置された室外熱交換器６と、室外熱交換器６の下流に配置され、冷媒を減圧する減圧手段である膨張弁７と、膨張弁７の下流に配置された室内エバポレータ８と、室外熱交換器６及び膨張弁７の間に配置された気液分離器９とを備え、これらが各冷媒配管１０によって接続されている。

【0015】

また、蒸気圧縮式冷凍サイクル２は、室内コンデンサ４と圧力調整手段５の間に設けられる三方弁１１と、この三方弁１１に接続され、室外熱交換器６をバイパスする第１バイパス路１２と、気液分離器９に接続され、膨張弁７及び室内エバポレータ８をバイパスする第２バイパス路１３とを有する。

【0016】

圧縮機３は、例えばべーン型であり、制御手段１４からの指令によってオン・オフや回転数が制御される。

【0017】

室内コンデンサ４は、空調ケース１５内で、且つ、室内エバポレータ８の下流に配置されている。室内コンデンサ４は、圧縮機３で圧縮された高温高圧の冷媒と空調ケース１５内を通過する空気 (車室内に供給される空気)との間で熱交換する。室内コンデンサ４は、冷媒の放熱作用によって空気を加熱する。

【0018】

圧力調整手段５は、オリフィス５ａと、オリフィス５ａに並列接続され、開閉弁５ｂが配置されたバイパス路５ｃとから構成されている。開閉弁５ｂを開位置とすることにより、冷媒を減圧せずにそのまま流すことができる。開閉弁５ｂを閉位置とすることにより、冷媒をオリフィス５ａで減圧させて流すことができる。開閉弁５ｂは制御手段１４によって制御される。

【0019】

室外熱交換器６は、例えばエンジンルーム内に配置されている。室外熱交換器６は、室内コンデンサ４を通過した冷媒と車室外の空気との間で熱交換する。

【0020】

膨張弁７は、室内エバポレータ８の出口側に取り付けられた感温筒部 （図示せず）を有し、室内エバポレータ８の出口側の冷媒過熱度（スーパーヒート）が所定値に維持されるように弁明度を自動調整する。

【0021】

室内エバポレータ８は、空調ケース１５内で、且つ、室内コンデンサ４の上流に配置されている。室内エバポレータ８は、膨張弁７で減圧された冷媒と空調ケース１５内を通過する空気（車室内に供給される空気）との間で熱交換する。室内エバポレータ８は、冷媒の吸熱作用によって空気を冷却し、除湿する。

【0022】

気液分離器９は、図２〜図５に詳しく示すように、気液分離本体２１及び下部ハウジング２２からなるハウジング２３を有する。気液分離本体２１は、円筒形状で上端が閉塞されると共に下端が開いている。気液分離本体２１の内部には、冷媒を液状冷媒とガス冷媒とに分離して蓄える貯液室２４が形成される。

【0023】

気液分離本体２１の上端には、室外熱交換器６または第１バイパス路１２を介して送られる冷媒を導く流入管２５が挿通され、冷媒が冷媒入口２５ａより貯液室２４に流入する。冷媒入口２５ａの直下には、旋回流形成部材２６が配置されている。

【0024】

旋回流形成部材２６は、冷媒入口２５ａより流下された冷媒が旋回方向に向かって流れるよう複数の経路を有する。旋回流形成部材２６は、円板状である。旋回流形成部材２６の外周部２６ａは、貯液室２４の内周面より少しだけ小さい寸法に設定されている。これにより、旋回流形成部材２６の外周部２６ａと貯液室２４の内周面との間には、冷媒が流下できる隙間が全周に亘って形成されている。

【0025】

気液分離本体２１の下端は下部ハウジング２２の上端部２２ａに装着され、この下部ハウジング２２の上端部２２ａにより、貯液室２４の下部が構成されている。すなわち、下部ハウジング２２の上端部２２ａと気液分離本体２１により、貯液室２４が形成されている。

【0026】

貯液室２４の下部、すなわち下部ハウジング２２の上端部２２ａには、貯液室２４から液状冷媒を排出する第１開口部２７が設けられている。貯液室２４の中心部には、パイプ２８が貯液室２４の軸方向に沿って立設されている。このパイプ２８の上端開口は、貯液室２４からガス冷媒を排出する第２開口部２９として構成されている。第２開口部２９は、貯液室２４の上部の中央に開口している。パイプ２８の下端は、第２連通路３３に接続している。

【0027】

下部ハウジング２２は、膨張弁７に液状冷媒を導く第１冷媒出口３０と、圧縮機３にガス冷媒を導く第２冷媒出口３１と、第１開口部２７と第１冷媒出口３０間を第１連通路３２を介して連通する第１切替位置、及び、第２開口部２９と第２冷媒出口３１間を第２連通路３３を介して連通する第２切替位置に切り替えできる流路切替弁３４とを備える。

【0028】

下部ハウジング２２の上端部２２ａには、旋回流の冷媒を上下方向に攪拌する攪拌促進部である干渉突壁３５が突設されている。干渉突壁３５は、貯液室２４の半径方向に沿って延びる断面台形状の突壁であり、貯液室２４の円周方向に１８０度の等間隔で配置される。

【0029】

第１開口部２７は、干渉突壁３５以外の所定位置に配置される。具体的には、第１開口部２７は、図６及び図７に示すように、干渉突壁３５の上端部３５ａから所定距離過ぎた第１位置Ｐ１から、次の干渉突壁３５の上端部３５ａから所定距離手前の第２位置Ｐ２までの範囲Ａの３／４の範囲Ｂ内で、且つ、貯液室２４の下部の外周側に配置される。ここで、第１位置Ｐ１は、干渉突壁３５の傾斜面３５ｂが４５度とした場合の下端位置であり、同様に、第２位置Ｐ２は、次の干渉突壁３５の傾斜面３５ｂが４５度とした場合の下端位置である。

【0030】

流路切替弁３４は、下部ハウジング２２に回転可能に収容され、回転によって切替位置を可変するボール形状の弁本体４１を有し、弁本体４１は、下部ハウジング２２の下方に設けられたアクチュエータ４２によって駆動される。アクチュエータ４２は、制御手段１４によって駆動制御される。

【0031】

弁本体４１は、弁本体４１の回転軸方向と直交する方向に延びる貫通孔４３を有する。弁本体４１は、貫通孔４３の両端口が第１連通路３２に開口する第１切替位置と、貫通孔４３の両端口が第２連通路３３に開口する第２切替位置に切り替えできる。

【0032】

下部ハウジング２２の第１冷媒出口３０は、下部ハウジング２２に装着される第１アダプタ５１に設けられる。第１アダプタ５１の弁本体４１側の端部には、下部ハウジング２２との隙間を封止するゴムシール５２が装着される。また、第２冷媒出口３１は、下部ハウジング２２に装着される第２アダプタ５３に設けられる。弁本体４１側の両側には、下部ハウジング２２や第２アダプタ５３との隙間を封止するシールパッキン５４が装着される。

【0033】

気液分離器９は、内気吸熱暖房運転時及び冷房リヒート運転時には、図４に示すように、弁本体４１が、第１開口部２７と第１冷媒出口３０間を第１連通路３２を介して連通する第１切替位置に切り替えられる。一方、外気吸熱暖房運転時には、図５に示すように、弁本体４１が、第２開口部２９と第２冷媒出口３１間を第２連通路３３を介して連通する第２切替位置に切り替えられる。

【0034】

又、図１において、空調ケース１５の上流側（図１の左側）には、それぞれ図示を省略したが、車室外の空気を導入する外気導入口と、車室内の空気を導入する内気導入口と、これらの外気導入口と内気導入口を開閉するインテークドアと、送風機とが設けられている。空調ケース１５には、室内コンデンサ４を通過する送風と室内コンデンサ４をバイパスする送風との配風割合を調整するエアミックスドア１６が設けられている。このエアミックスドア１６より下流側には、それぞれ図示を省略したが、フット吹出口、デフロスタ吹出口及びベント吹出口が設けられている。

【0035】

圧力調整手段５、三方弁１１及び気液分離器９の流路切替弁３４は、制御手段１４によってそれぞれ切り替えられる。具体的には、外気吸熱暖房運転では、図９に示すように、圧縮機３で圧縮された冷媒を室内コンデンサ４、三方弁１１、オリフィス５ａ、室外熱交換器６、気液分離器９、第２バイパス路１３を通って圧縮機３に戻る冷媒経路に切り替えられる。オリフィス５ａは冷媒を減圧して、室外熱交換器６はエバポレータとして機能する。内気吸熱暖房運転では、図８に示すように、圧縮機３で圧縮された冷媒を室内コンデンサ４、三方弁１１、第１バイパス路１２、気液分離器９、膨張弁７、室内エバポレータ８を通って圧縮機３に戻る冷媒経路に切り替えられる。膨張弁７は冷媒を減圧する。冷房リヒート運転では、図１０に示すように、圧縮機３で圧縮された冷媒を室内コンデンサ４、バイパス路５ｃ、開閉弁５ｂ、室外熱交換器６、気液分離器９、膨張弁７、室内エバポレータ８を通って圧縮機３に戻る冷媒経路に切り替えられる。圧力調整手段５は冷媒を減圧せず、室外熱交換器６はコンデンサとして機能する。

【0036】

次に、車両用空気調和装置１の動作を説明する。冷房リヒート運転では、図１０に示すように、三方弁１１は冷媒が室外熱交換器６側に、開閉弁５ｂは開状態に、気液分離器９の流路切替弁３４は第１切替位置にそれぞれ切り替えられる。圧縮機３で圧縮された冷媒は、室内コンデンサ４、三方弁１１、バイパス路５ｃ、開閉弁５ｂ、室外熱交換器６、気液分離器９、膨張弁７、室内エバポレータ８を通る冷媒経路を循環する。圧縮機３で圧縮された高温高圧の冷媒は、室内コンデンサ４と室外熱交換器６で空気に放熱する。放熱によって低温となり、膨張弁７で低圧とされた冷媒は、室内エバポレータ８で空気より吸熱する。従って、空調ケース１５内を通る送風は、室内エバポレータ８で冷却されると共にその一部若しくは全部が室内コンデンサ４で再加熱される。これにより、空調ケース１５内を通る空気は、所望温度の冷風にコントロールされる。

【0037】

内気吸熱暖房運転では、図８に示すように、三方弁１１は冷媒が第１バイパス路１２側に、気液分離器９の流路切替弁３４は第１切替位置にそれぞれ切り替えられる。エアミックスドア１６は、例えば全開位置に切り替えられる。圧縮機３で圧縮された冷媒は、室内コンデンサ４、三方弁１１、第１バイパス路１２、気液分離器９、膨張弁７、室内エバポレータ８を通る冷媒経路を循環する。圧縮機３で圧縮された高温高圧の冷媒は、室内コンデンサ４で空気に放熱する。放熱によって低温となり、膨張弁７で低圧とされた冷媒は、室内エバポレータ８で空気より吸熱する。従って、空調ケース１５内を通る送風は、室内エバポレータ８で冷却されると共にその全部が室内コンデンサ４で再加熱される。これにより、空調ケース１５内を通る空気は、所望温度の温風にコントロールされる。

【0038】

外気吸熱暖房運転では、図９に示すように、三方弁１１は室外熱交換器６側に、開閉弁５ｂは閉状態に、気液分離器９の流路切替弁３４は第２切替位置にそれぞれ切り替えられる。エアミックスドア１６は、例えば全開位置に切り替えられる。圧縮機３で圧縮された冷媒は、室内コンデンサ４、三方弁１１、オリフィス５ａ、室外熱交換器６、気液分離器９、第２バイパス路１３を通る冷媒経路を循環する。圧縮機３で圧縮された高温高圧の冷媒は、室内コンデンサ４で空気に放熱する。放熱によって低温となり、圧力調整手段５のオリフィス５ａの通過で低圧とされた冷媒は、室外熱交換器６で空気より吸熱する。従って、空調ケース１５内を通る送風は、室内エバポレータ８で冷却されることなく通過し、室内コンデンサ４で加熱される。これにより、空調ケース１５内を通る空気は、所望温度の温風にコントロールされる。外気吸熱暖房運転では、室内エバポレータ８で冷媒が吸熱作用を行わず、空気が冷却されないため、内気吸熱暖房運転より大きな暖房性能が得られる。

【0039】

次に、上記運転過程における気液分離器９の動作を詳しく説明する。室外熱交換器６または第１バイパス路１２を介して送られる冷媒は、冷媒入口２５ａより貯液室２４に導かれる。貯液室２４に流入した冷媒は、旋回流形成部材２６上を流れて、外周部２６ａと貯液室２４の内周面との間の隙間より螺旋流となって流下する。

【0040】

螺旋流は、図６の矢印で示すように、貯液室２４の下部では冷媒の旋回流となる。冷媒の旋回流は、干渉突壁３５の一方側の傾斜面３５ｂに突き当たると、傾斜面３５ｂに沿って上昇して干渉突壁３５の上端部３５ａ上を通る。その際、干渉突壁３５の手前側の部分Ｃ（図７に示す）には、比重の大きな液状冷媒が淀みやすい。そして、干渉突壁３５の上端部３５ａ通過後に、比重の小さなガス冷媒が浮遊し、オイルを含む液状冷媒が干渉突壁３５の他方側の傾斜面３５ｂに沿って降下する。このような冷媒の上下方向の変動流によって、冷媒は上下方向に強制的に攪拌される。この攪拌によってガス冷媒が貯液室２４の上方に向かい、オイルが混入された液状冷媒が貯液室２４の下部に溜まることになる。流路切替弁３４が第１切替位置では、オイルが混入された液状冷媒が第１開口部２７より第１連通路３２を通って第１冷媒出口３０より流出する。一方、流路切替弁３４が第２切替位置では、ガス冷媒が第２開口部２９より第２連通路３３を通って第２冷媒出口３１より流出する。

【0041】

以上説明したように、冷媒を蓄える貯液室２４と、貯液室２４に冷媒を流入する冷媒入口２５ａと、貯液室２４の下部に開口された第１開口部２７と、貯液室２４の上部に開口された第２開口部２９と、膨張弁７に冷媒を導く第１冷媒出口３０と、圧縮機３に冷媒を導く第２冷媒出口３１と、第１開口部２７と第１冷媒出口３０間を連通する第１切替位置と、第２開口部２９と第２冷媒出口３１間を連通する第２切替位置に切り替え可能な流路切替弁３４とを備えている。

【0042】

従って、冷媒入口２５ａから流入する冷媒は、貯液室２４で液状冷媒とガス冷媒に分離して蓄えると共に、流路切替弁３４を適宜切り替えて、貯液室２４の下部に設けた第１開口部２７を介して液状冷媒を第１冷媒出口３０から膨張弁７に導き、また、貯液室２４の上部に設けた第２開口部２９を介してガス冷媒を第２冷媒出口３１から圧縮機３に導くことができる。従って、気液分離器９は、冷媒を分離して液状冷媒とガス冷媒をそれぞれ蓄える機能と、液冷媒を膨張弁７に、ガス冷媒を圧縮機３に選択的に供給する機能とを有するため、構成機器の台数を少なくすることができ、従来のように複数の構成機器を別個に備える場合と比べて、コスト、重量及び設置スペースを削減することができる。また、構成機器間の配管継手が不要であるため、配管接続作業工数を少なくできる。

【0043】

この実施形態では、流路切替弁３４が回転によって切替位置を可変するボール形状の弁本体４１を備えることにより、弁本体４１の設置スペースを小さくすることができるので、流路切替弁３４のコンパクト化を図ることができる。

【0044】

この実施形態では、冷媒の旋回流が干渉突壁３５の上端部３５ａを通過した後に、オイルを含む液状冷媒が干渉突壁３５の傾斜面３５ｂに沿って降下するので、干渉突壁３５の上端部３５ａから所定距離過ぎた第１位置Ｐ１から、次の干渉突壁３５の上端部３５ａから所定距離手前の第２位置Ｐ２までの範囲Ａの３／４の範囲Ｂ内に第１開口部２７を配置することにより、オイルをより多く回収して圧縮機３等へ送ることができる。尚、冷媒の旋回流は干渉突壁３５の一方側の傾斜面３５ｂに突き当たる際、一方側の傾斜面３５ｂの手前側の部分Ｃには液状冷媒が淀みやすく、この部分Ｃでのオイルの回収が難しいので、第１開口部２７の位置を範囲Ｂ内に限定し、上記部分Ｃの位置に第１開口部２７を配置することを避けている。また、貯液室２４内の冷媒の旋回流で液状冷媒に含まれるオイルが遠心力により貯液室２４の下部の外周側に溜まりやすいので、貯液室２４の下部の外周側に配置した第１開口部２７より、オイルをより多く第１冷媒出口３０へ導くことができる。

【0045】

（貯液室の下部の変形例）
上記実施形態において、貯液室２４の下部、すなわち下部ハウジング２２の上端部２２ａに、旋回流の冷媒を上下方向に攪拌する干渉突壁３５を設ける場合を例示したが、干渉突壁を設けずに貯液室の下部を平坦に形成することもできる。この場合、貯液室内の冷媒を流出させる流出孔を貯液室の下部の外周側に配置する。

【0046】

（第２冷媒出口の位置の変形例）
上記実施形態において、構成機器のレイアウト性や車載組付性の向上のため、弁本体４１を回転させるアクチュエータ４２を下部ハウジング２２の下方に配置した場合を例示したが、図１１及び図１２に示すように、アクチュエータ４２を下部ハウジング２２の横に配置すると共に、第２冷媒出口３１を下部ハウジング２２の下側に設けることにより、パイプ２８上端の第２開口部２９と第２冷媒出口３１間を連通する連通路６１を真直ぐに形成することができる。これにより、連通路が途中で折り曲がった場合と比べて、上記連通路６１での冷媒の圧力損失を低減することができる。

【符号の説明】

【0047】

１ 車両用空気調和装置
２ 蒸気圧縮式冷凍サイクル
３ 圧縮機
４ 室内コンデンサ
６ 室外熱交換器
７ 膨張弁（減圧手段）
８ 室内エバポレータ
９ 気液分離器
２４ 貯液室
２５ａ 冷媒入口
２７ 第１開口部
２９ 第２開口部
３０ 第１冷媒出口
３１ 第２冷媒出口
３４ 流路切替弁
３５ 干渉突壁
６１ 連通路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】