(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）内部を流れる冷媒を凝縮する凝縮部、およびこの凝縮部で凝縮された冷媒を過冷却する過冷却部を上下に配設したコアと、
（ｂ）このコアの水平方向の一端側において上下方向に延ばされ、上側部に前記凝縮部の上流端が接続され、下側部に前記過冷却部の下流端が接続された第１ヘッダと、
（ｃ）前記コアの水平方向の他端側において上下方向に延ばされ、上側部に前記凝縮部の下流端が接続され、下側部に前記過冷却部の上流端が接続された第２ヘッダと、
（ｄ）この第２ヘッダの内部を、前記凝縮部の下流端のみに連通する上流側連通室、前記過冷却部の上流端のみに連通する下流側連通室、および流入した冷媒を気液分離する気液分離室の３室のみに３分割する仕切り部と
を備えた受液器一体型冷媒凝縮器であって、
前記仕切り部は、前記気液分離室の上端部で開口し、前記上流側連通室より前記気液分離室内へ冷媒を流入させる冷媒流入口、および前記気液分離室の下端部で開口し、前記気液分離室より前記下流側連通室内へ冷媒を流出させる冷媒流出口を有することを特徴とする受液器一体型冷媒凝縮器。
【請求項２】
請求項１に記載の受液器一体型冷媒凝縮器において、
前記過冷却部よりも下流に、冷媒の状態を観察するためのサイトグラスを接続したことを特徴とする受液器一体型冷媒凝縮器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の受液器一体型冷媒凝縮器において、
前記第１ヘッダの内部を、前記凝縮部の上流端のみに連通する入口側連通室、および前記過冷却部の下流端のみに連通する出口側連通室に分割するセパレータを備え、
前記第１ヘッダには、冷媒圧縮機より吐出された冷媒を前記入口側連通室内に流入させるための冷媒吸入口が設けられており、
前記仕切り部は、前記凝縮部の下流端と前記過冷却部の上流端との境界の位置に第２セパレータを有し、
前記凝縮部は、前記入口側連通室から前記上流側連通室へ冷媒を流す複数の凝縮用チューブを有し、
前記過冷却部は、前記下流側連通室から前記出口側連通室へ冷媒を流す複数の過冷却用チューブを有することを特徴とする受液器一体型冷媒凝縮器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば冷媒循環量が変動可能な車両用空気調和装置に用いられる受液器一体型冷媒凝縮器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両用空気調和装置の冷凍サイクルの受液器と凝縮器とは別個独立して配置されている。そのため、部品点数の低減即ちコスト低減が困難であり、また受液器と凝縮器とで互いに取付スペースを占めるため、省スペースの要望に応えることができないという不具合があった。そこで、その不具合を解消する目的で、米国特許第４９７２６８３号公報に開示された技術や実開平２−１０３６６７号公報に開示された技術が提案されている。
【０００３】
先ず、米国特許第４９７２６８３号公報に開示された技術は、冷媒凝縮器の片側ヘッダ内の気液分離室の断面積を大きくして冷媒の流速を落とすことにより気相冷媒の浮力を利用して気液分離させるものであった。次に、実開平２−１０３６６７号公報に開示された技術は、冷媒凝縮器の出口側ヘッダの内部を２部屋に区画する仕切り部材に２部屋を連通するための貫通路を設け、出口側ヘッダの片側の部屋を気液分離室として用いるものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、米国特許第４９７２６８３号公報に開示された技術においては、凝縮用チューブの流路径が微細で、しかも数多く気液二相状態の冷媒を吹き出す。このために、凝縮用チューブから出る気泡状の気相冷媒が小さいので、浮力の効果が期待できず、容易に気相冷媒を気液分離室より下流へ送り出してしまう。したがって、冷媒凝縮器より下流側に接続された温度作動式膨張弁で流動音が発生する等の問題が発生してしまう。
【０００５】
そこで、温度作動式膨張弁に気相冷媒が送り込まれないようにするために、凝縮部と過冷却部を上下に配した冷媒凝縮器も考えられるが、この冷媒凝縮器の場合でも気液分離室へ冷媒を導く凝縮用チューブのうちの最下部の凝縮用チューブと気液分離室から液相冷媒のみを送り出すための過冷却用チューブのうちの最上部の過冷却用チューブとの距離が接近する。よって、容易に気相冷媒を気液分離室より下流側の過冷却部へ送り出してしまう。このため、とくに冷媒圧縮機の高速運転時のように冷媒の流速が大きい場合には、気液分離室から過冷却部へ気相冷媒の流入が多くなり、過冷却部内での過冷却域が減少してしまい、所望の過冷却度が得られないという問題が発生してしまう。
【０００６】
また、実開平２−１０３６６７号公報に開示された技術においては、気液分離室内への冷媒流入口が気液分離室の下部（但し気液分離室内からの冷媒流出口よりも上方）に設けられているので、気液分離室の冷媒流入口と冷媒流出口の距離が接近することになる。このため、気液分離室の下流側へ容易に気相冷媒を送り出してしまうため、前述の問題が発生する。
【０００７】
気液分離室内への冷媒流入口が気液分離室の下部に設けられていると、気液分離室の冷媒流入口より上方には流入してきた冷媒の一部しか回り込まないので、急激な冷凍サイクルの負荷変動に対して応答性が悪く、一時的にガス不足状態や高圧（凝縮圧力）が上昇するという問題が生じてしまう。
【０００８】
この発明は、気液分離室内での冷媒の気液分離性を維持でき、気液分離室より下流の過冷却部への気相冷媒の流出を防止して所望の過冷却度を得ることができ、且つ急激な冷凍サイクルの負荷変動に対して応答性を向上することが可能な受液器一体型冷媒凝縮器の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、内部を流れる冷媒を凝縮する凝縮部、およびこの凝縮部で凝縮された冷媒を過冷却する過冷却部を上下に配設したコアと、このコアの水平方向の一端側において上下方向に延ばされ、上側部に前記凝縮部の上流端が接続され、下側部に前記過冷却部の下流端が接続された第１ヘッダと、前記コアの水平方向の他端側において上下方向に延ばされ、上側部に前記凝縮部の下流端が接続され、下側部に前記過冷却部の上流端が接続された第２ヘッダと、この第２ヘッダの内部を、前記凝縮部の下流端のみに連通する上流側連通室、前記過冷却部の上流端のみに連通する下流側連通室、および流入した冷媒を気液分離する気液分離室の３室のみに３分割する仕切り部とを備えた受液器一体型冷媒凝縮器であって、前記仕切り部は、前記気液分離室の上端部で開口し、前記上流側連通室より前記気液分離室内へ冷媒を流入させる冷媒流入口、および前記気液分離室の下端部で開口し、前記気液分離室より前記下流側連通室内へ冷媒を流出させる冷媒流出口を有する技術手段を採用した。
請求項２に記載の発明は、過冷却部よりも下流に、冷媒の状態を観察するためのサイトグラスを接続しても良い。
請求項３に記載の発明は、前記第１ヘッダの内部を、前記凝縮部の上流端のみに連通する入口側連通室、および前記過冷却部の下流端のみに連通する出口側連通室に分割するセパレータを備え、前記第１ヘッダには、冷媒圧縮機より吐出された冷媒を前記入口側連通室内に流入させるための冷媒吸入口が設けられており、前記仕切り部は、前記凝縮部の下流端と前記過冷却部の上流端との境界の位置に第２セパレータを有し、前記凝縮部は、前記入口側連通室から前記上流側連通室へ冷媒を流す複数の凝縮用チューブを有し、前記過冷却部は、前記下流側連通室から前記出口側連通室へ冷媒を流す複数の過冷却用チューブを有することを特徴としている。
【００１０】
【作用】
請求項１に記載の発明によれば、第１ヘッダより凝縮部に流入した冷媒は、凝縮部内部で凝縮される。そして、凝縮部より流出した気液二相状態の冷媒を第２ヘッダの上流側連通室内に一旦集め、その後に気液分離室の上端部で開口した冷媒流入口を介して気液分離室内へ全ての冷媒を導くようにしている。これにより、急激な冷凍サイクルの負荷変動に対して気液分離室内の冷媒の液面変化が追従するため、一時的なガス不足状態や高圧上昇を防げる。
請求項３に記載の発明によれば、凝縮部の下流端と過冷却部の上流端との境界の位置に設置した第２セパレータの存在により、また、気液分離室（受液部、受液器）の上端部で開口した冷媒流入口により、複数の凝縮用チューブの下流端から複数の過冷却用チューブの上流端までの流路長さが極めて長くなっている。これにより、冷媒流入口より受液部内へ流入した際に気液分離がし易くなり、受液部内において気相冷媒が上方に液相冷媒が下方に滞留するようになる。
【００１１】
そして、気液分離室の冷媒流入口が気液分離室の上端部で開口し、冷媒流出口が気液分離室の下端部で開口し、冷媒流入口が上流側連通室を介して凝縮部の下流端に連通し、冷媒流出口が下流側連通室を介して過冷却部の上流端に連通しているので、凝縮部の下流端から過冷却部の上流端までの流路長さが極めて長くなり、気液分離室から過冷却部へ分離できていない気泡状の気相冷媒を送り出すことはない。
【００１２】
そして、気液分離室の下流側に過冷却部が設けられているため、気液分離室での気液分離が完全でなくても、過冷却部にて気泡状の気相冷媒は消滅するので、気液分離室の容積、つまり気液分離室の断面積を小さくすることが可能となり、凝縮部と過冷却部の有効放熱面積が小さくならない。
【００１３】
【実施例】
次に、この発明の受液器一体型冷媒凝縮器を自動車用空気調和装置に適用した実施例に基づいて説明する。
【００１４】
〔第１実施例の構成〕
図１ないし図４はこの発明の第１実施例を示したもので、図１は自動車用空気調和装置の冷凍サイクルを示した図である。この自動車用空気調和装置の冷凍サイクル１は、冷媒圧縮機２、受液器一体型冷媒凝縮器３、サイトグラス４、膨張弁５および冷媒蒸発器６を、金属製パイプまたはゴム製パイプよりなる冷媒配管７によって順次接続されている。
【００１５】
冷媒圧縮機２は、自動車のエンジンルーム（図示せず）内に設置されたエンジンＥにベルト（図示せず）と電磁クラッチ（図示せず）を介して連結されている。この冷媒圧縮機２は、エンジンＥの回転動力が伝達されると、冷媒蒸発器６より内部に吸入した気相冷媒を圧縮して、高温高圧の気相冷媒を受液器一体型冷媒凝縮器３へ吐出する。
【００１６】
受液器一体型冷媒凝縮器３は、凝縮部８、受液部９および過冷却部１０を一体的に設けている。凝縮部８は、冷媒圧縮機２の吐出側に接続され、冷媒圧縮機２より内部に流入した気相冷媒をクーリングファン（図示せず）等により送られてくる室外空気と熱交換させて冷媒を凝縮液化させる凝縮器として働く。
【００１７】
受液部９は、凝縮部８より内部に流入した気液二相状態の冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに気液分離して、液相冷媒のみ過冷却部１０に供給する受液器として働く。過冷却部１０は、凝縮部８より下方に隣接して設けられ、受液部９より内部に流入した液相冷媒をクーリングファン等により送られてくる室外空気と熱交換させて液相冷媒を過冷却する過冷却器として働く。
【００１８】
サイトグラス４は、受液器一体型冷媒凝縮器３の過冷却部１０より下流側に接続され、冷凍サイクル１内を循環する冷媒の状態を観察するものである。このサイトグラス４は、自動車のエンジンルーム内において点検者が視認し易い場所、例えば受液器一体型冷媒凝縮器３に隣設した冷媒配管７の途中に単独で架装されている。
【００１９】
そして、サイトグラス４は、図１に示したように、両端部が冷媒配管７に溶接や締結等の手段で接続される管状の金属ボディ１１、およびこの金属ボディ１１の上面に形成された覗き窓１２に嵌め込まれた溶着ガラス１３等より構成されている。一般に覗き窓１２から気泡が見られるときは冷媒不足であり、気泡が見られないときは冷媒量が適正量である。
【００２０】
膨張弁５は、冷媒蒸発器６の冷媒入口部側に接続され、サイトグラス４より流入した高温高圧の液相冷媒を断熱膨張して低温低圧の霧状冷媒にするもので、本例では冷媒蒸発器６の冷媒出口部の冷媒過熱度を所定値に維持するよう弁開度を自動調整する温度作動式膨張弁が用いられている。
【００２１】
冷媒蒸発器６は、冷媒圧縮機２の吸入側と膨張弁５の下流側との間に接続され、膨張弁５より内部に流入した気液二相状態の冷媒をブロワ（図示せず）により吹き付けられる室外空気または室内空気と熱交換させて冷媒を蒸発気化させる熱交換器として働く。
【００２２】
次に、この実施例の受液器一体型冷媒凝縮器３を図２ないし図４に基づいて詳細に説明する。この受液器一体型冷媒凝縮器３は、例えば高さが３００ｍｍ〜４００ｍｍ、幅が３００ｍｍ〜６００ｍｍで、自動車のエンジンルーム内の走行風を受け易い場所に取付ブラケット（図示せず）を介して一体的に取り付けられている。そして、受液器一体型冷媒凝縮器３は、熱交換を行うコア１４、このコア１４の水平方向の一端側に配された第１ヘッダ１５、およびコア１４の水平方向の他端側に配された第２ヘッダ１６等から構成され、炉中にて一体ろう付けして製造される。
【００２３】
コア１４は、凝縮部８および過冷却部１０よりなり、上端部および下端部に受液器一体型冷媒凝縮器３を自動車に取り付けるための取付用ブラケットを固定するサイドプレート１７、１８がろう付け等の手段により接合されている。凝縮部８は、複数の凝縮用チューブ１９およびコルゲートフィン２０よりなり、これらはろう付け等の手段により接合されている。過冷却部１０は、複数の過冷却用チューブ２１およびコルゲートフィン２２よりなり、これらはろう付け等の手段により接合されている。
【００２４】
なお、サイドプレート１７、１８は、アルミニウムまたはアルミニウム合金でろう材でクラッド処理した金属プレートをプレス加工することによって形状が得られ、水平方向の両端部にそれぞれ第１ヘッダ１５および第２ヘッダ１６に差し込まれる挿入片１７１、１７２、１８１、１８２が形成されている。
【００２５】
複数の凝縮用チューブ１９および過冷却用チューブ２１は耐腐食性、熱伝導性に優れたアルミニウムまたはアルミニウム合金等で押出し加工することによって断面形状が偏平な長円形状に形成され、内部に複数の冷媒流路を有している。また、コルゲートフィン２０、２１は、冷媒の放熱効率を向上させるための放熱フィンで、両側面をろう材でクラッド処理したアルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属プレートをコルゲート状にプレス加工したものである。
【００２６】
なお、複数の凝縮用チューブ１９および複数の過冷却用チューブ２１は水平方向に配されている。そして、複数の凝縮用チューブ１９内を流れる冷媒は第１ヘッダ１５から第２ヘッダ１６へ流れ、複数の過冷却用チューブ２１内を流れる冷媒は逆に第２ヘッダ１６から第１ヘッダ１５へ流れる。また、この実施例では、凝縮用チューブ１９の本数を、過冷却用チューブ２１の本数より多くしてあり、実験的経験によれば、過冷却用チューブ２１の本数はコア１４の全体の１５％〜２０％程度が好ましい。
【００２７】
第１ヘッダ１５は、断面形状が略Ｕ字状のヘッダプレート２３および断面形状が半円弧状のタンクプレート２４よりなり、上下方向に延びる円筒形状を呈する。この第１ヘッダ１５は、それぞれ耐腐食性および熱伝導性に優れたアルミニウムまたはアルミニウム合金で両側面をろう材でクラッド処理した金属プレートをプレス加工することによって所定の形状を得ている。
【００２８】
また、第１ヘッダ１５の上側部は凝縮部８を構成する複数の凝縮用チューブ１９の上流端が接続され、下側部は過冷却部１０を構成する複数の過冷却用チューブ２１の下流端が接続されている。そして、第１ヘッダ１５の上下方向（板長さ方向）の上下端部の開口部には、キャップ２５が嵌め込まれている。
【００２９】
なお、キャップ２５は、アルミニウムまたはアルミニウム合金でろう材でクラッド処理した金属プレートをプレス加工することによって形状が得られ、第１ヘッダ１５の上下端部にろう付け等の手段により接合される略円環状の接合片２５１と、この接合片２５１より窪んでおり、上下端部の開口部を塞ぐ略円板状の閉塞部２５２とを有している。
【００３０】
ヘッダプレート２３には、プレス加工によって、長円形状の抜き穴２６が多数形成され、上下端部に貫通穴２７がそれぞれ形成されている。その多数の抜き穴２６には、複数の凝縮用チューブ１９の上流端および複数の過冷却用チューブ２１の下流端が差し込まれた状態でろう付け等の手段により接合されている。また、２個の貫通穴２７には、サイドプレート１７、１８の挿入片１７１、１８１が差し込まれた状態でろう付け等の手段により接合されている。
【００３１】
タンクプレート２４には、プレス加工によって、内部を上下に仕切るセパレータ２８を固定する穴部２９、入口配管３０を固定する円形状の冷媒吸入口３１および出口配管３２を固定する円形状の冷媒吐出口３３が形成されている。そのセパレータ２８は、略円板形状に形成され、第１ヘッダ１５の内部を、凝縮部８の上流端のみに連通する入口側連通室３４と過冷却部１０の下流端のみに連通する出口側連通室３５とに分割するものである。
【００３２】
入口配管３０は、円管形状を呈し、冷媒圧縮機２より吐出された高温高圧の気相冷媒を入口側連通室３４内に流入させるための配管で、ろう付け等の手段により冷媒吸入口３１に接合されている。また、出口配管３２は、円管形状を呈し、出口側連通室３５内の液相冷媒をサイトグラス４へ送り出す配管で、ろう付け等の手段により冷媒吐出口３３に接合されている。
【００３３】
第２ヘッダ１６は、図４にも示したように、断面形状が略Ｕ字状のヘッダプレート３６および断面形状が略Ｒ形状の筒状体３７よりなり、上下方向に延びる二重筒状を呈する。この第２ヘッダ１６は、それぞれ耐腐食性および熱伝導性に優れたアルミニウムまたはアルミニウム合金である。
【００３４】
また、第２ヘッダ１６の上側部は凝縮部８を構成する複数の凝縮用チューブ１９の下流端が接続され、下側部は過冷却部１０を構成する複数の過冷却用チューブ２１の上流端が接続されている。そして、第２ヘッダ１６の上下方向（板長さ方向）の上下端部の開口部には、キャップ３８が嵌め込まれている。
【００３５】
なお、キャップ３８は、第２ヘッダ１６の上下端部にろう付け等の手段により接合される略円環状の接合片３８１と、この接合片３８１より窪んでおり、第２ヘッダ１６の上下端部の内側の開口部を塞ぐ略円板状の閉塞部３８２と、第２ヘッダ１６の上下端部の外側の開口部を塞ぐ偏平な楕円形状の閉塞部３８３とを有している。
【００３６】
ヘッダプレート３６には、両側面をろう材でクラッド処理した金属プレートをプレス加工することによって、長円形状の抜き穴３９が多数形成され、上下端部に貫通穴４０がそれぞれ形成されている。その多数の抜き穴３９には、複数の凝縮用チューブ１９の下流端および複数の過冷却用チューブ２１の上流端が差し込まれた状態でろう付け等の手段により接合されている。また、２個の貫通穴４０には、サイドプレート１７、１８の挿入片１７２、１８２が差し込まれた状態でろう付け等の手段により接合されている。
【００３７】
筒状体３７は、押出し加工にて所定の形状に形成され、内側部に第２ヘッダ１６内を第１の部屋と第２の部屋とに分割する第１セパレータ４１を有している。この第１セパレータ４１には、プレス加工による追加工によって、第１の部屋の内部を上側の部屋と下側の部屋とに分割する第２セパレータ４２を固定する穴部４３、第１の部屋と第２の部屋とを連通する円形状の冷媒流入口４４および円形状の冷媒流出口４５が形成されている。
【００３８】
第１セパレータ４１および第２セパレータ４２は、凝縮部８の下流端のみに連通する上流側連通室４６と過冷却部１０の上流端のみに連通する下流側連通室４７と外側に形成される受液部９を構成する気液分離室４８とに、第２ヘッダ１６の内部を３分割するものである。
【００３９】
なお、気液分離室４８は、上流側連通室４６より内部に流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒のみを下流側連通室４７へ送り出す受液器として働く。そして、冷媒流入口４４は上流側連通室４６の上端部および気液分離室４８の上端部で開口し、上流側連通室４６内の冷媒を気液分離室４８内に流入させる連通口である。また、冷媒流出口４５は下流側連通室４７の下端部および気液分離室４８の下端部で開口し、気液分離室４８内の冷媒を下流側連通室４７内に流出させる連通口である。
【００４０】
〔第１実施例の作用〕
次に、この実施例の自動車用空気調和装置の冷凍サイクル１の作用を図１および図２に基づいて簡単に説明する。自動車用空気調和装置の運転が開始されると、電磁クラッチが通電され、冷媒圧縮機がベルトと電磁クラッチを介してエンジンＥによって回転駆動される。
【００４１】
このため、冷媒圧縮機２内で圧縮されて吐出された高温高圧の気相冷媒は、入口配管３０を通って第１ヘッダ１５の入口側連通室３４内に流入する。入口側連通室３４内に流入した気相冷媒は、入口側連通室３４内で凝縮部８を構成する複数の凝縮用チューブ１９に分配される。
【００４２】
そして、複数の凝縮用チューブ１９に分配された気相冷媒は、これらの凝縮用チューブ１９を通過する際にコルゲートフィン２０を介して室外空気と熱交換して凝縮液化され、一部の気相冷媒を残してほとんど液相冷媒となる。このような気液二相状態の冷媒は、複数の凝縮用チューブ１９より第２ヘッダ１６の上側連通室４６内に流入する。上側連通室４６内に流入した気液二相状態の冷媒は、一旦集められて、多数の小さな径の気泡状の気相冷媒が集められて大きな径気泡状の気相冷媒となった後に、冷媒流入口４４を通って受液部９（気液分離室４８）内へ流入する。
【００４３】
なお、受液部９（気液分離室４８）では、その断面積をある程度大きく（例えば５００ｍｍ２  ）とることで受液部９内を流れる冷媒の速度を低減している。また、受液部９の冷媒流入口４４が受液部９の上端部で開口し、冷媒流出口４５が受液部９の下端部で開口しており、さらに冷媒流入口４４が上流側連通室４６を介して複数の凝縮用チューブ１９の下流端に連通し、冷媒流出口４５が下流側連通室４７を介して複数の過冷却用チューブ２１の上流端に連通している。このため、複数の凝縮用チューブ１９のうちの最下部の凝縮用チューブ１９の下流端から複数の過冷却用チューブ２１のうちの最下部の過冷却用チューブ２１の上流端までの流路長さが極めて長くなっている。
【００４４】
したがって、受液部９内で気液二相状態の冷媒が効率良く気液分離するため、受液部９の上部に気相冷媒が、下部に液相冷媒が溜まることになる。よって、受液部９内において気液界面ができるだけの十分な冷媒が冷凍サイクル１内に充填されているならば、受液部９の下部にある冷媒流出口４５からは過冷却度を持たない液相冷媒のみが下流側連通室４７内に流入する。下流側連通室４７内に流入した液相冷媒は、下流側連通室４７内で過冷却部１０を構成する複数の過冷却用チューブ２１に分配される。
【００４５】
そして、複数の過冷却用チューブ２１に分配された液相冷媒は、これらの過冷却用チューブ２１を通過する際にコルゲートフィン２２を介して室外空気と熱交換して過冷却され、過冷却度を持つ液相冷媒となり、第１ヘッダ１５の出口側連通室３５内に流入する。
【００４６】
出口側連通室３５内に流入した液相冷媒は、出口配管３２、サイトグラス４を通って膨張弁５内へ流入する。なお、膨張弁５内には気相冷媒を含まない単相の液相冷媒が供給されるため、膨張弁５内に流入する液相冷媒の冷媒循環量が低下することはなく、十分な量の霧状冷媒が冷媒蒸発器６内へ供給されるので、自動車用空気調和装置の冷凍能力の低下を防止することができる。
【００４７】
〔第１実施例の効果〕
以上のように、自動車用空気調和装置の冷凍サイクル１は、複数の凝縮用チューブ１９の下流端より流出した気液二相状態の冷媒を第２ヘッダ１６の上流側連通室４６内にて一旦集め、その後に受液部９の上端部で開口する冷媒流入口４４より受液部９内へ全ての冷媒を導くようにしている。これにより、急激な冷凍サイクル１の負荷変動に対して受液部９内の冷媒の液面変化の応答性が向上するため、一時的なガス不足状態や高圧（凝縮圧力）の上昇を防止することができる。
【００４８】
そして、凝縮部８の下流端と過冷却部１０の上流端との境界の位置に設置した第２セパレータ４２の存在により、また受液部９の上流端で開口した冷媒流入口４４により、複数の凝縮用チューブ１９の下流端から複数の過冷却用チューブ２１の上流端までの流路長さが極めて長くなっている。これにより、冷媒流入口４４より受液部９内へ流入した際に気液分離し易くなり、受液部９内において気相冷媒が上方に液相冷媒が下方に滞留するようになる。
【００４９】
したがって、冷媒圧縮機２の高速運転時のように冷媒の流速が速い場合でも、受液部９から複数の過冷却用チューブ２１、サイトグラス４および膨張弁５へ分離できていない気泡状の気相冷媒を流出させることがなくなり、過冷却部１０内で過冷却域が減少することはなく、過冷却部１０で所望の過冷却度を得ることができる。また、膨張弁５内へ気相冷媒が流入することはないので膨張弁５での流動音の発生を防止することができる。
【００５０】
そして、受液部９の下流側に過冷却部１０が設けられているため、受液部９での気液分離が完全でなくても、過冷却部１０にて気泡状の気相冷媒は完全に消滅するので、受液部９の容積、つまり受液部９の断面積を小さくすることができ、コア１４の凝縮部８と過冷却部１０の有効放熱面積が縮小化することを防止することができる。
【００５１】
また、この実施例では、受液器一体型冷媒凝縮器３を冷媒圧縮機２とサイトグラス４との間に接続しているので、部品点数の低減即ちコスト低減が図られるため、生産性を向上することができる。また、自動車のエンジンルーム内にコンパクトに収めることができるため、省スペースとなる。
【００５２】
なお、この実施例では、サイトグラス４を過冷却部１０より下流側に接続しているため、受液部９での気液分離性を確実にする必要はなく、受液部９の容積、つまり受液部９の断面積は冷凍サイクル１の負荷変動による冷媒変動量と冷媒漏れに対する余裕量の分だけ見込んでおけば良い。
【００５３】
〔第１比較例〕
図５はこの発明の第１比較例を示したもので、受液器一体型冷媒凝縮器を示した図である。この比較例では、第１ヘッダ１５および第２ヘッダ１６内に、凝縮部８を構成する複数の凝縮用チューブ１９と連通している部屋を第２セパレータ５１、５２により２分割して中間連通室５３および上流側連通室５４を追加し、凝縮部８内での冷媒の流し方をＳターンとしている。
なお、凝縮部８内での冷媒の流し方はセパレータをさらに増やすことでターン数を増やしても良い。但し、凝縮部８内への冷媒吸入口３１と受液部９内への冷媒流入口４４とは相反する位置に設ける必要がある。
【００５４】
〔変形例〕
この実施例では、本発明を自動車用空気調和装置に適用したが、本発明を鉄道車両、船舶や航空機等のように冷媒循環量が変動するあらゆる空気調和装置に適用しても良い。
この実施例では、第２ヘッダ１６をヘッダプレート３６と筒状体３７で構成したが、第２ヘッダ１６を押出し成形により一部品で構成しても良い。同様に、第１ヘッダ１５も押出し成形により一部品で構成しても良い。
また、第２ヘッダ１６を複数の筒状体を上下方向に張り合わせて構成しても良く、さらに第２ヘッダ１６を１個の筒状体で形成して、その筒状体内に別途設けた第１セパレータ４１を嵌め込んでも良い。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、第２ヘッダの内部を、上流側連通室、下流側連通室および気液分離室の３室のみに３分割する仕切り部を備えた受液器一体型冷媒凝縮器において、気液分離室内での冷媒の気液分離性を向上させることができ、且つ気液分離室より下流の過冷却部へ気相冷媒が流出し難くなるため、過冷却部内で過冷却域の減少量を抑えることができるので、過冷却部で所望の過冷却度を得ることができ、さらに膨張弁での作動音の発生を防止することができる。また、気液分離室内へ全ての冷媒を導くことができるため、急激な冷凍サイクルの負荷変動に対して応答性を向上することができるので、ガス不足状態や高圧上昇を防止することができる。
また、上流側連通室より内部に流入した冷媒を気液分離して液相冷媒のみを下流側連通室へ送り出す気液分離室（受液器、受液部）の下流側に過冷却部を設けているため、受液部での気液分離が完全でなくても、過冷却部にて気泡状の気相冷媒は完全に消滅するので、受液部の容積、つまり受液部の断面積を小さくすることができ、コアの凝縮部と過冷却部の有効放熱面積が縮小化することを防止できる。
請求項２に記載の発明は、冷媒の状態を観察するためのサイトグラスを過冷却部よりも下流側に接続しているため、気液分離室（受液器、受液部）での気液分離性を確実にする必要はなく、受液部の容積、つまり受液部の断面積は冷凍サイクルの負荷変動による冷媒変動量と冷媒漏れに対する余裕量の分だけ見込んでおけば良い。また、受液器一体型冷媒凝縮器を冷媒圧縮機とサイトグラスとの間に接続しているので、部品点数の低減、コスト低減が図られるため、生産性を向上することができる。また、自動車のエンジンルーム内にコンパクトに収めることができるので、省スペースとなる。
また、冷媒圧縮機、受液器一体型冷媒凝縮器、サイトグラス、膨張弁および冷媒蒸発器を冷媒配管によって順次接続して自動車用空気調和装置の冷凍サイクルを構成した場合には、膨張弁内には気相冷媒を含まない単相の液相冷媒が供給されるため、膨張弁内に流入する液相冷媒の冷媒循環量が低下することなく、十分な量の霧状冷媒が冷媒蒸発器内へ供給されるので、自動車用空気調和装置の冷凍能力の低下を防止することができる。
請求項３に記載の発明は、冷媒圧縮機の高速運転時のように冷媒の流速が速い場合でも、気液分離室（受液器、受液部）から複数の過冷却用チューブへ分離できていない気泡状の気相冷媒を流出させることがなくなり、過冷却部内で過冷却域が減少することはなく、過冷却部で所望の過冷却度を得ることができる。また、受液器一体型冷媒凝縮器よりも下流側に膨張弁を接続した場合には、膨張弁内へ気相冷媒が流入することはないので、膨張弁での流動音の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例に用いた自動車用空気調和装置の冷凍サイクルを示した構成図である。
【図２】この発明の第１実施例に用いた受液器一体型冷媒凝縮器を示した断面図である。
【図３】図２の受液器一体型冷媒凝縮器の分解図である。
【図４】図２の第２ヘッダを示した断面図である。
【図５】この発明の第１比較例に用いた受液器一体型冷媒凝縮器を示した断面図である。
【符号の説明】
１  冷凍サイクル
３  受液器一体型冷媒凝縮器
４  サイトグラス
８  凝縮部
９  受液部
１０  過冷却部
１４  コア
１５  第１ヘッダ
１６  第２ヘッダ
１９  凝縮用チューブ
２１  過冷却用チューブ
３１ 冷媒吸入口
３３ 冷媒吐出口
４１  第１セパレータ（仕切り部）
４２  第２セパレータ（仕切り部）
４４  冷媒流入口
４５  冷媒流出口
４６  上流側連通室
４７  下流側連通室
４８  気液分離室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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