(57)【要約】  【課題】  冷凍サイクルの効率を向上させる上にコスト増を抑制でき、レイアウト上の自由度も確保できる空調装置を提供することにある。  【解決手段】  コンプレッサ１にて高温高圧に圧縮された第１の冷媒を外気により冷却して液体に凝縮させるコンデンサ２と、同コンデンサ２にて液化された第１の冷媒を一時的に貯留するレシーバ３とを有した空調装置Ｍにおいて、レシーバ３の放熱壁ｗに装着され、液体に凝縮された第２の冷媒を気化させて、放熱壁ｗを冷却する吸熱端部１５と、気化した冷媒を冷却して、液体に凝縮するレシーバ放熱器１４とで構成された第２の冷媒を循環供給するレシーバ冷却系１３を装着したことを特徴とする。【選択図】図１
2005047475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサにて高温高圧に圧縮された第１の冷媒を外気により冷却して液体に凝縮させるコンデンサと、同コンデンサにて液化された第１の冷媒を一時的に貯留するレシーバとを有した空調装置において、
上記レシーバの放熱壁に装着され、液体に凝縮された第２の冷媒を気化させて、上記放熱壁を冷却する吸熱端部と、上記気化した冷媒を冷却して、液体に凝縮するレシーバの放熱器とで構成された第２の冷媒を循環供給するレシーバ冷却系を装着したことを特徴とする空調装置。
【請求項２】
請求項１記載の空調装置において、
上記コンデンサは上記第１の冷媒をクーリングファンによる冷却風を受けて冷却し、上記レシーバ冷却系は上記レシーバの放熱壁より第２の冷媒により吸収した熱を走行風を受ける放熱器に循環させ放熱することを特徴とする空調装置。
【請求項３】
請求項１記載の空調装置において、
上記コンデンサは上記第１の冷媒をクーリングファンによる冷却風を受けて冷却し、上記レシーバ冷却系は上記レシーバの放熱壁より第２の冷媒により吸収した熱を上記コンデンサに併設され上記クーリングファンの冷却風を受ける放熱器に循環させ放熱することを特徴とする空調装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の空調装置において、
上記レシーバ冷却系は上記レシーバの放熱壁に捲回される吸熱端部と上記放熱器との間に第２の冷媒を循環させるヒートパイプで形成されることを特徴とする空調装置。
【請求項５】
請求項１乃至４記載の空調装置において、
上記レシーバ冷却系の放熱作用をするレシーバの放熱器は、上記レシーバの放熱壁を冷却する吸熱端部より上方位置に配設されてことを特徴とする空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に搭載される空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用空調装置は、図４に示すように、基本的には、コンプレッサ１００、送風ファン１２０と対向するコンデンサ１１０、レシーバ１３０、膨張弁１４０、エバポレータ１５０を、冷媒配管１６０により閉回路を形成するように連結して冷凍サイクルを構成し、この冷凍サイクルの構成要素であるエバポレータ１５０を車室１７０内に設けたものである。
【０００３】
ところで、このような車両用空調装置を構成する冷凍サイクルはコンプレッサ１００で加圧した高圧冷媒ガスをコンデンサ１１０で冷却することで液冷媒に凝縮し、液冷媒をレシーバ１３０で気液分離させると共に冷却し、その上で液冷媒を膨張弁１４０を通過させてエバポレータ１５０側に供給し、ここで液冷媒を断熱膨張させて、気化熱を吸収するが、従来の冷凍サイクルの効率を向上させる上で、コンデンサ１１０による高圧冷媒ガスを冷却して液冷媒に凝縮し、液冷媒自体の温度を低下させる能力が重要である。
【０００４】
このコンデンサ１１０の凝縮能力を向上させるには、１：伝熱面積の拡大、２：通過風量増大、３：通過風温低減、等が必要となる。  
そこで、冷凍サイクル中のコンデンサ１１０及びレシーバ１３０のレイアウトを、図３（ｂ）に示す基本的なものから、図３（ａ）に示すサブクールコンデンサとしたものが知られている。ここでは、レシーバ１３０通過後の液冷媒をレシーバ１３０より上流側のコンデンサ１１０と併設されるサブクール用放熱器１８０で冷却してからエバポレータ１５０側へ供給するようにして、液冷媒自体の温度を低下させ、これによって、冷凍サイクルの効率を向上させている。
【０００５】
更に、特開昭６０−４８４７０号公報（特許文献１）には空調装置に利用可能な冷凍装置が開示される。ここでは膨張弁よりアキュムレータに達する間に冷却器（エバポレータ）とレシーバを冷却可能な冷却管を配備し、冷却管によるレシーバ冷却によりレシーバ内部の水分溶存量を抑え、冷凍装置の信頼性を確保するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−４８４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、図３（ａ）に示すサブクールコンデンサタイプの空調装置の場合、液冷媒をレシーバ１３０よりサブクール用放熱器１８０、膨張弁１４０を経てエバポレータ１５０側に供給することとなる。サブクール用放熱器１８０内はコンデンサ１１０で凝縮した液体の冷媒が流れている。冷媒の流れの中心部分はサブクール用放熱器１８０の熱交換壁に接触しないため、熱交換壁での熱交換が十分に行なわれない。従って、サブクール用放熱器１８０は単にコンデンサ１１０の伝熱面積を増加させた程度の液冷媒冷却効果しか得られない。
【０００８】
更に、特許文献１の冷凍装置の場合、膨張弁よりアキュムレータ手前側部位の間に位置する冷却器（エバポレータ）とこれに縦配列される冷却管をレシーバに対設させ、これら部位を断熱材で覆う構成を採り、構造の複雑化を招き、レイアウト上の制約を受け易く、コストの上昇を招き易い。  
本発明は上述の課題に基づき、冷凍サイクルの効率を更に向上させる空調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】
【０００９】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明は、コンプレッサにて高温高圧に圧縮された第１の冷媒を外気により冷却して液体に凝縮させるコンデンサと、同コンデンサにて液化された第１の冷媒を一時的に貯留するレシーバとを有した空調装置において、上記レシーバの放熱壁に装着され、液体に凝縮された第２の冷媒を気化させて、上記放熱壁を冷却する吸熱端部と、上記気化した冷媒を冷却して、液体に凝縮するレシーバの放熱器とで構成された第２の冷媒を循環供給するレシーバ冷却系を装着したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載の空調装置において、上記コンデンサは上記第１の冷媒をクーリングファンによる冷却風を受けて冷却し、上記レシーバ冷却系は上記レシーバの放熱壁より第２の冷媒により吸収した熱を走行風を受ける放熱器に循環させ放熱することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１記載の空調装置において、上記コンデンサは上記第１の冷媒をクーリングファンによる冷却風を受けて冷却し、上記レシーバ冷却系は上記レシーバの放熱壁より第２の冷媒により吸収した熱を上記コンデンサに併設され上記クーリングファンの冷却風を受ける放熱器に循環させ放熱することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２又は３記載の空調装置において、上記レシーバ冷却系は上記レシーバの放熱壁に捲回される吸熱端部と上記放熱器との間に第２の冷媒を循環させるヒートパイプで形成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は請求項１乃至４記載の空調装置において、上記レシーバ冷却系の放熱作用をする上記レシーバの放熱器は、上記レシーバの放熱壁を冷却する吸熱端部より上方位置に配設されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明はレシーバ放熱壁に装着された吸熱端部にて、液体に凝縮された冷媒が気化（沸騰）した気化熱を利用しているため、当該部での熱吸収量が大きいので、レシーバ内の第１の冷媒の冷却能力が大きくなる。又、気化した冷媒はレシーバの放熱器で全量が冷却され凝縮されて液体にされる。従って、レシーバの放熱器での放熱量は、液体の冷媒が流れるサブクール用放熱器より多くなり、放熱効率も良くなる。  
従つて、レシーバ冷却系の第２の冷媒がレシーバの放熱壁より熱を吸収し、外気に放熱できるので、第２の冷媒をより的確に冷却でき、コンデンサでの凝縮能力不足を補って、液化を促進できると共に、第２の冷媒の冷却を促進することで最大冷房性能及び冷凍サイクルの効率向上を図れる。
【００１５】
請求項２の発明は、車両の走行風を有効利用でき、レイアウト上の自由度もある。
【００１６】
請求項３の発明は、コンデンサ冷却用のクーリングファンの冷却風を第２の冷媒冷却用の放熱器で受けることで、第２の冷媒冷却効果を更に向上でき、最大冷房性能を大きくできる。又、同一の最大冷房性能ならコンパクト化でき、低コスト化を図れる。
【００１７】
請求項４の発明は、ヒートパイプを利用することで、第１の冷媒の冷却を促進して放熱性能を高めることができ、冷房性能が同程度なら装置の低コスト化を図ることもできる。
【００１８】
請求項５の発明は、吸熱端部で気化した冷媒は体積が増加するため比重が小さくなり、液体冷媒に比べ軽くなるため、吸熱後はレシーバの放熱器への流れが生じ、吸熱端部での吸熱作用、レシーバ放熱器での放熱（冷却）作用が促進される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１、２には本発明の一実施形態としての空調装置を示した。  
この空調装置Ｍは車両のエンジンルームＥＲ及び車室Ｒにわたって装着される。  
空調装置Ｍは、コンプレッサ１、凝縮機（コンデンサ２）、受液器（レシーバ３）、ドライヤー４、膨張弁５、気化器（エバポレータ６）を冷媒配管８により閉回路を形成するように連結して冷凍サイクルを構成している。  
コンプレッサ１はエンジンＥの回転力を電磁クラッチ９を介して適時に受けて駆動し、第１の冷媒である冷媒ガスを低圧より高圧に加圧する。
【００２０】
凝縮機（コンデンサ）２は放熱機能を有し、エンジンルームERの前部に配設され、モータ１１で駆動の冷却ファン１２に対向配備される。なお、このコンデンサ２は、図２に示すように、冷却ファン１２の前方面の上側及び中間部の主要域を覆うように配設され、冷却ファン１２の前方面の下側域には後述のレシーバ冷却系１３のレシーバ放熱器１４が配設される。このため、冷却ファン１２はその駆動により、コンデンサ２及びレシーバ放熱器１４に冷却風を同時に通過させることができ、両者を同時に冷却できる。
【００２１】
コンデンサ２は冷却風により高圧冷媒ガスを冷却し、高圧冷媒ガスの熱を放熱させることで液冷媒に凝縮させ、しかも、この液冷媒自体の冷却を行なう。  
図２に示すように、受液器（レシーバ）３はコンデンサ２からの液冷媒（高圧冷媒ガスが混入する）を筒状密封ケーシング３０１内に滞留させ、ケーシング下部の不図示の気泡の排除された液冷媒を縦管３０２に導き、ドライヤー４側に流動させる。このケーシング３０１の外周壁は放熱壁ｗを成し、ここにレシーバ冷却系１３が連結される。
【００２２】
レシーバ冷却系１３はレシーバ３の放熱壁ｗに外気により冷却した第２の冷媒を循環供給することで、レシーバ３内の液冷媒や気泡状の高圧冷媒ガスを冷却し、液冷媒の温度を下げ、高圧冷媒ガスの液化を促進させる。  
このレシーバ冷却系１３はレシーバ３の放熱壁ｗに捲回される吸熱端部１５とコンデンサ２の直下のレシーバの放熱器であるレシーバ放熱器１４との間に第２の冷媒を循環させるヒートパイプ１６で形成される。吸熱端部１５はレシーバ３の放熱壁ｗに密に捲回される複数のコイル状部として形成され、放熱壁ｗから伝熱される液冷媒の熱をヒートパイプ１６に密封された第２の冷媒で吸収する。レシーバ放熱器１４はヒートパイプ１６を上下方向に複数段で折畳んで配設すると共に、複数折畳部ａには放熱フィン１７が所定隙間を介して順次装着され、これにより冷却風ｆへの放熱特性を向上させている。
【００２３】
ヒートパイプ１６は吸熱端部１５（ヒートパイプ１６の気化部）をレシーバ３の放熱壁ｗに密に捲回するとともに、レシーバ放熱器１４（ヒートパイプ１６の凝縮部）を冷却風通過空間に対向配備し、そして、レシーバ３の放熱壁ｗから発生する熱をヒートパイプ１６の吸熱端部１５（ヒートパイプ１６の気化部）で吸熱して、ヒートパイプ１６内部の液冷媒を蒸発させる。又、レシーバ放熱器１４は吸熱端部１５より上方位置に配設されているので、気化した第２の冷媒であるガス冷媒をレシーバ放熱器１４（ヒートパイプ１６の凝縮部）に容易に上昇移動させる。この上昇移動は、レシーバ放熱器Ｗで吸熱端部１５を介して吸熱した液冷媒が液体から気体に変化し、膨張することにより、比重が小さくなるため、レシーバ冷却系１３に発生する比重変動を利用したものである。
【００２４】
ここで冷却風ｆ中に放熱してガス冷媒を凝縮させて、再び、吸熱端部１５（気化部）に還流させる。このように、レシーバ冷却系１３自体は冷凍サイクル側の第１の冷媒と全く独立して流動し、ヒートパイプ１６を利用することで、第１の冷媒の冷却を促進して放熱性能を高めることができる。冷房性能が同程度なら、装置の低コスト化を図ることもできる。なお、レシーバ冷却系１３に使用する液冷媒は第１の冷媒である、通常利用されるエアコン用冷媒を使用することができ、これにより、メンテナンスの容易化を図ることができる。  
ドライヤー４は液冷媒中に含まれる水分等を吸着捕集する。
【００２５】
膨張弁５は高圧の液冷媒の流量及び冷媒圧力を調整する絞り弁であり、気化器（エバポレータ）６の冷媒気化量、即ち、冷凍能力を調整する。  
気化器（エバポレータ）６はユニットケース１８内に収容され、冷媒の気化を促進することで気化熱を周囲の気体であるユニットケース１８内を通過する空気より吸収し、冷却する。
【００２６】
車室Rの前部に配備されるユニットケース１８は、インテークユニット１９、クーラユニット２１及びヒータユニット２２を風路２３に沿って直列状に配置する。インテークユニット１９は空気の流れ方向の上流側に外気導入路２４と内気導入路２５を合流状態で連結する入口開口２６を有する。この入口開口２６には内外気を選択的に導入するためのインテークドア２７が配備される。このインテークドア２７とフィルタ２８及び室内送風機２９からインテークユニット１９が構成される。クーラユニット２１は風路２３内にエバポレータ６が設けられたものであり、ヒータユニット２２は風路２３内に設けられ、不図示のエンジンの冷却水循環系ｗｓに連通するヒータ放熱器３１と、これをバイパスして流れる冷風の混合割合を調節するためのミックスドア３２とで形成される。なお、ユニットケース１８の出口開口側３３には不図示の導風管路を介して各種吹出口が連結される。したがって、風路２３内の空気は、エバポレータ６で冷却された後に流下し、ミックスドア３２によりヒータ放熱器３１を流れる空気流とヒータ放熱器３１をバイパスする空気流とに分岐され、所定温度の空気流となって各吹出口より車室内に吹き出される。
【００２７】
次に、空調装置Mの作用を説明する。  
車両のエンジン駆動時に空調装置Ｍがオンされ冷房運転に入るとする。このとき走行時、あるいはエンジン暖機後であると、冷却ファン１２が駆動して冷却風ｆがコンデンサ２及びレシーバ放熱器１４の冷却を行なう。  
この状態において、コンプレッサ１で加圧された、高圧冷媒ガスはコンデンサ２で冷却凝縮され、凝縮された液冷媒は、レシーバ３（受液器）によりある程度貯溜された後に、気泡の排除された液冷媒が膨張弁５において断熱膨張され低温低圧の状態となってエバポレータ６に導かれ、ここで蒸発するという通常の冷房運転が行なわれる。
【００２８】
この結果、インテークユニット１９から送られてきた空気は、エバポレータ６により冷却されて風路２３内を流下し、ミックスドア３２の位置が、例えば中間位置にセットされている場合には、一部がヒータ放熱器３１側に、残りは冷風のまま流下し、ヒータ放熱器３１により加熱された温風と混合され、所定の温度の空気流となって車室R内に吹き出されるという冷房運転が行なわれることになる。
【００２９】
この冷房運転において、コンデンサ２で冷却凝縮された液冷媒は、レシーバ３（受液器）に流入し、ある程度貯溜される。この際、レシーバ冷却系１３のヒートパイプ１６はヒートパイプ１６の吸熱端部１５でレシーバ３の放熱壁ｗから発生する熱を吸熱して、ヒートパイプ１６内部の液冷媒を気化させ、この気化した第２の冷媒であるガス冷媒をレシーバ放熱器１４側に上昇移動させ、レシーバ放熱器１４を流動する冷却風ｆ中にガス冷媒が吸収していた熱を放熱させて凝縮させ、再び吸熱端部１５に降下還流させるという冷却処理を継続させる。この結果、レシーバ３内の液冷媒や気泡状の高圧冷媒ガスを強制冷却でき、液冷媒の温度を下げ、高圧冷媒ガスの液化を促進させる。
【００３０】
このため、エバポレータ６で気化する液冷媒の温度が比較的低く、断熱膨張による冷却性能が安定化し、冷凍サイクル全体の冷凍能力が向上する。しかも、レシーバ３の冷却が効果的になされるので、レシーバ３に流入する液冷媒や気泡状の高圧冷媒ガスを効率よく冷却し、液化でき、液冷媒の滞留量を比較的増加させることができる。このように、コンデンサ２での凝縮能力不足を補って、液冷媒の液化を促進でき、最大冷房性能及び冷凍サイクルの効率向上を図れる。
【００３１】
更に、図１の空調装置Ｍでは、コンデンサ冷却用の冷却ファン１２の冷却風ｆを第２の冷媒冷却用のレシーバ放熱器１４で受けることで、第２の冷媒冷却効果を更に向上できる。しかも、市販され入手の容易なヒートパイプ１６を利用するようにすれば、装置の低コスト化を図れ、第１の冷媒の冷却を促進して放熱性能を高めることができ、冷凍サイクルの効率向上を図れる。  
図１の空調装置Ｍでは、レシーバ冷却系１３のレシーバ放熱器１４やレシーバ用ラジエータ３５を凝縮機（コンデンサ２）を冷却する冷却ファン１２と対向する位置に配備していたが、これに代えて、その他の冷却ファンと対向するように構成しても良く、この場合、レイアウト上の自由度が増す。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
空調装置は車両用として説明したが、その他の移動体や各種の冷凍装置にも本発明を同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態としての空調装置の全体構成図である。
【図２】図１の空調装置のコンデンサ、レシーバ、冷却ファンのレイアウトを説明する図である。
【図３】従来の空調装置のコンデンサ、レシーバ、冷却ファンのレイアウトを説明する図で、（ａ）はサブクールコンデンサを、（ｂ）は基本的なコンデンサを示す。
【図４】従来の空調装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３４】
１            コンプレッサ
２            コンデンサ
３            レシーバ
１２          冷却ファン（クーリングファン）
１３          レシーバ冷却系
１４          レシーバ放熱器
１５          吸熱端部
１６          ヒートパイプ
ｆ            冷却風
ｗ            放熱壁
Ｍ            空調装置
【図１】
2005047475.tif 000003
【図２】
2005047475.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005047475.tif 000006