JP2001227843A - レシーバタンク付き熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い冷凍効果を得ることができるレシーバタ
ンク付き熱交換器を提供する。 【解決手段】 本発明の凝縮器は、熱交換器本体１０
と、レシーバタンク５０とを備える。熱交換器本体１０
は、一対のヘッダー１１間に、両端を両ヘッダーに連通
接続する複数の熱交換チューブ１２が配置され、熱交換
チューブ１２が凝縮部１０と過冷却部１０Ｓとに区分け
されている。凝縮部１０Ｃにより凝縮された冷媒を減圧
パスＰ３に導いて減圧させた後、レシーバタンク５０に
より気液分離して、液冷媒のみを過冷却部１０Ｓに送り
込んで過冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両の空気
調和用冷凍システム等に好適に用いられるレシーバタン
ク付き熱交換器に関する。

【０００２】

【発明の背景】車両等の空気調和用冷凍システムは、通
常、コンプレッサー、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を用
いた蒸気圧縮式の冷凍サイクルを有している。

【０００３】従来、このような冷凍サイクルの凝縮器と
して、マルチフロータイプと称される熱交換器からなる
ものが周知である。この熱交換器は、図７に示すよう
に、一対のヘッダー（１０２）（１０２）に、両端を連
通接続した多数の熱交換チューブが並列状に配置され
て、コア（１０１）が形成されている。更にヘッダー
（１０２）内に設けられた仕切部材（１０３）により、
多数の熱交換チューブが複数のパス（Ｐ１）〜（Ｐ４）
に区分けされる。そして、この熱交換器においては、冷
媒を各パス（Ｐ１）〜（Ｐ４）に順に流通させるととも
に、その流通の際に、冷媒を外気との間で熱交換させて
凝縮するものである。

【０００４】一方近年になって、上記マルチフロータイ
プの熱交換器を基にして、凝縮された冷媒を、更に数度
低い温度にまで過冷却して放熱量を増加させて、冷凍能
力の向上を図ろうする技術が提案されている。

【０００５】この提案技術として、凝縮部と過冷却部と
の間に、レシーバタンクを配置したレシーバタンク付き
熱交換器の開発が進められている。

【０００６】このレシーバタンク付き熱交換器は、図８
に示すように、マルチフロータイプの熱交換器本体（１
１１）と、その一方のヘッダー（１１２）に併設された
レシーバタンク（１１３）とを備え、熱交換器本体（１
１１）の上流側を凝縮部（１１１Ｃ）、下流側を過冷却
部（１１１Ｓ）として構成するものである。そしてこの
熱交換器においては、冷媒が、凝縮部（１１１Ｃ）の各
パス（Ｐ１）〜（Ｐ３）を順に流通する間に、冷媒を外
気との間で熱交換させて凝縮し、更にその凝縮冷媒をレ
シーバタンク（１１３）に導いて気液分離して、液冷媒
のみを過冷却部（１１１Ｓ）に導いて過冷却するもので
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来提
案のレシーバタンク付き熱交換器は、図７に示す既存の
熱交換器と同様に、自動車内の限られたスペース内に設
置されるものであり、基本的には、既存の熱交換器と同
じサイズのものが採用される。ところが、従来提案のレ
シーバタンク付き熱交換器は、熱交換器本体（１１１）
の下側を、凝縮に寄与しない過冷却部（１１１Ｓ）とし
て構成するものであるため、既存の熱交換器と比較した
場合、熱交換器本体（１１１）に過冷却部（１１１Ｓ）
を形成する分、凝縮部（１１１Ｃ）が小さくなり凝縮能
力が低下する。このため例えば、凝縮部（１１１Ｃ）に
おいて冷媒の凝縮が不十分となり易く、ガス冷媒が多く
混在したまま液冷媒が、レシーバタンク（１１３）に流
入されて、タンク（１１３）内で泡立ちが発生して泡切
れ性が悪くなり、安定状態の液冷媒を過冷却部（１１１
Ｓ）に送り込むことが困難になり、所望の冷凍効果を得
ることができない恐れがあった。逆に安定状態の液冷媒
を得るには、冷媒を余分に封入する必要があり、冷媒封
入量の増大と共に、凝縮部（１１１Ｃ）における液溜ま
りが発生して性能の低下を来すので、好ましくない。

【０００８】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、安定状態の液冷媒を過冷却部に効率良く送り込
むことができて、優れた冷凍効果を得ることができるレ
シーバタンク付き熱交換器を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のレシーバタンク付き熱交換器は、間隔を
おいて互いに平行に配置される一対のヘッダー間に、両
端を両ヘッダーに連通接続する複数の熱交換チューブが
配置されるとともに、前記ヘッダーの内部が仕切られ
て、前記複数の熱交換チューブが凝縮部と過冷却部とに
区分けされた熱交換器本体と、冷媒の気液分離を行うた
めのレシーバタンクと、冷媒圧力を低下させるための減
圧手段とを備え、前記凝縮部により凝縮された冷媒を前
記減圧手段により減圧してから、前記レシーバタンクに
より気液分離し、液冷媒を前記過冷却部により過冷却す
るよう構成されてなるものを要旨としている。

【００１０】本発明のレシーバタンク付き熱交換器にお
いては、凝縮部とレシーバタンクとの間に減圧手段を設
けるものである。この減圧手段は、冷媒を安定した状態
に制御する冷媒状態制御機能を保有しており、この制御
機能によって、凝縮部において最良の凝縮能力が得ら
れ、減圧手段の流入部手前の凝縮部に液溜まりが生じる
ことがなく、減圧手段からレシーバタンクに安定状態の
液冷媒のみが確実に送り込まれる。このため例えば、レ
シーバタンク内での泡立ちを防止できて、泡切れ性の向
上を図ることができ、レシーバタンクにより気液分離を
効率良くスムーズに行うことができる。

【００１１】一方、本発明においては、減圧手段を、熱
交換チューブ自体で構成することができる。

【００１２】すなわち、本発明においては、前記複数の
熱交換チューブが、３つ以上のパスに区分けされ、それ
らのパスのうち、第１パスと最終パスとの間の中間のパ
スが、前記減圧手段を構成する減圧パスとして構成さ
れ、前記減圧パスよりも上流側のパスが前記凝縮部とし
て構成されるとともに、前記減圧パスよりも下流側のパ
スが前記過冷却部として構成されてなるものを採用する
ことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施形態である
レシーバタンク付き熱交換器（１）を示す正面図、図２
はその熱交換器（１）の冷媒回路構成図である。両図に
示すように、この熱交換器（１）は、熱交換器本体（１
０）と、レシーバタンク（５０）とを有している。

【００１４】熱交換器本体（１０）は、離間して対峙し
た左右一対の垂直方向に沿うヘッダー（１１）（１１）
が設けられる。この一対のヘッダー（１１）（１１）間
には、熱交換チューブとしての多数本の水平方向に沿う
扁平チューブ（１２）が、それらの各両端を両ヘッダー
（１１）（１１）に連通した状態で、上下方向に所定の
間隔おきに並列状に配置される。更に扁平チューブ（１
２）の各間、及び最外側の扁平チューブ（１２）の外側
には、コルゲートフィン（１３）が配置されるととも
に、最外側のコルゲートフィン（１３）の外側には、そ
のフィン（１３）を保護するための帯板状サイドプレー
ト（１４）が設けられる。

【００１５】ここで、扁平チューブ（１２）としては、
図３に示すように、内部に複数の冷媒通路（１２ａ）が
併設されたハモニカチューブが使用されている。

【００１６】なお、本発明において、熱交換チューブと
しては、図４及び図５に示すように、内部に、複数の冷
媒通路（１２ａ）が併設されるとともに、隣合う冷媒通
路間の仕切壁（１２ｂ）に、隣合う冷媒通路同士を連通
する複数の連通孔（１２ｃ）が形成される通路間連通型
の扁平チューブ等も好適に使用することができる。

【００１７】熱交換器本体（１０）における各ヘッダー
（１１）（１１）の所定位置には、ヘッダー内部を仕切
る複数の仕切部材（１６）が設けられて、多数の扁平チ
ューブ（１２）が、第１ないし第４の４つのパス（Ｐ
１）〜（Ｐ４）に区分けされる。この場合、第１ないし
第３パス（Ｐ１）〜（Ｐ３）の各間には、一方のヘッダ
ー（１１）にのみ仕切部材（１６）が設けられて、第１
ないし第３パス（Ｐ１）〜（Ｐ３）がこの順に連通され
るとともに、第３パス（Ｐ３）と第４パス（Ｐ４）との
間には、両ヘッダー（１１）（１１）に同じ高さ位置
（同レベル）で仕切部材（１６）が設けられて、第１な
いし第３パス（Ｐ１）〜（Ｐ３）に対し、第４パス（Ｐ
４）が独立するように区分けされている。

【００１８】そしてこれらのパス（Ｐ１）〜（Ｐ４）の
うち、第３パス（Ｐ３）が減圧手段としての減圧パスと
して構成され、その減圧パス（Ｐ３）を境にして、上側
の第１及び第２パス（Ｐ１）（Ｐ２）が凝縮部（１０
Ｃ）として構成されるとともに、下側が過冷却部（１０
Ｓ）として構成される。

【００１９】ここで、本実施形態において具体的には、
上から１本目から１２本目までの１２本の扁平チューブ
（１２）により第１パス（Ｐ１）が形成され、１３本目
から２２本目までの１０本の扁平チューブ（１２）によ
り第２パス（Ｐ２）が形成され、２３本目の１本の扁平
チューブ（１２）により減圧パス（Ｐ３）が形成され、
２４本目から２６本目までの３本の扁平チューブ（１
２）により第４パス（Ｐ４）が形成されている。

【００２０】左側ヘッダー（１１）の上下両端には、ユ
ニオンナット等が取り付けられて、冷媒入口（１１ａ）
及び冷媒出口（１１ｂ）が形成されている。

【００２１】一方、右側ヘッダー（１１）に沿うように
設けられるレシーバタンク（５０）は、冷媒の気液分離
を行うものであって、このレシーバタンク（５０）の入
口部が、右側ヘッダー（１１）の減圧パス（Ｐ３）に対
応する位置に、タンク流入管（５１）を介して連通され
るとともに、レシーバタンク（５０）の出口部が、右側
ヘッダー（１１）の第４パス（Ｐ４）に対応する位置
に、つまり過冷却部（１０Ｓ）に対応する位置に、タン
ク流出管（５２）を介して連通されている。

【００２２】このレシーバタンク付き熱交換器（１）に
おいては、冷媒入口（１１ａ）から流入した冷媒は、第
１及び第２パス（Ｐ１）（Ｐ２）、すなわち凝縮部（１
０Ｃ）を通過して凝縮液化されて、減圧パス（Ｐ３）に
流入する。

【００２３】ここで、減圧パス（Ｐ３）は、その上流側
のパス（Ｐ２）に比べて、チューブ本数が少なくて、ト
ータル通路断面積が小さいため、冷媒が減圧パス（Ｐ
３）を通過する際に、流速が増して減圧される。この減
圧により、冷媒が安定した状態に制御され、この冷媒状
態制御機能によって、凝縮部（１０Ｃ）において最良の
凝縮能力が得られる。このため、減圧パス（Ｐ３）から
レシーバタンク（５０）に液冷媒のみが確実に送り込ま
れ、タンク（５０）内での泡立ちを防止でき、泡切れ性
の向上を図ることができる。従って、レシーバタンク
（５０）により気液分離を効率良くスムーズに行えて、
安定状態の液冷媒のみが確実に過冷却部（１０Ｓ）に送
り込まれる。

【００２４】過冷却部（１０Ｓ）に送り込まれた液冷媒
は過冷却されて、放熱量を十分に増加させた後、冷媒出
口（１１ｂ）から流出される。なお、冷媒出口（１１
ｂ）から流出された冷媒は、膨張弁（図示省略）で減圧
膨張された後、蒸発器（図示省略）に送り込まれ、そこ
で車内空気と熱交換して蒸発気化する。

【００２５】以上のように、本実施形態のレシーバタン
ク付き熱交換器（１）においては、凝縮部（１０Ｃ）に
より十分に凝縮されて、安定状態の液冷媒のみが確実に
レシーバタンク（５０）及び過冷却部（１０Ｓ）に送り
込まれるため、優れた冷凍効果を得ることができる。

【００２６】なお、上記実施形態においては、減圧パス
（Ｐ３）を構成するチューブ（１２）と、減圧パス以外
のパスを構成するチューブ（１２）とを、同じ構造のチ
ューブにより形成しているが、本発明はそれだけに限ら
れず、減圧効果を高めるために、減圧パスを構成するチ
ューブを、他のチューブに対し、異なる構造のものによ
り形成することもできる。例えば図６に示すように、減
圧パス用のチューブ（１２）として、内部に、小円形の
複数の冷媒通路（１２ａ）が形成された円孔通路型ハモ
ニカチューブ等を用いても良い。

【００２７】更に減圧パスを構成するチューブとして、
必ずしも直線状のものを用いる必要はなく、サーペンタ
イン型熱交換器に採用される蛇行形状のチューブや、キ
ャピラリーチューブを減圧パス用のチューブとして用い
ることもできる。

【００２８】また本発明においては、パス数や、各パス
のチューブ本数等は、限定されるものではなく、例えば
減圧パスを２本以上のチューブにより構成しても良く、
更に減圧パスを２つ以上設けても良い。

【００２９】また本発明において、減圧手段は、必ずし
も、熱交換チューブ自体により構成する必要はなく、チ
ューブ内に、オリフィス付き仕切板、細管製のオリフィ
スチューブ、絞りバルブ等の減圧手段を別途設けるよう
にしても良い。

【００３０】更に本発明は、減圧手段を、必ずしも熱交
換チューブに設ける必要はなく、ヘッダーに設けるよう
にしても良い。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明のレシーバタンク
付き熱交換器によれば、凝縮部とレシーバタンクとの間
に減圧手段を設けるものであるため、この減圧手段によ
り冷媒を安定した状態に制御でき、凝縮部において最良
の凝縮能力が得られる。このため、減圧手段からレシー
バタンクに液冷媒のみが確実に送り込まれ、タンク内で
の泡立ちを防止できて、泡切れ性を向上させることがで
きる。従って、レシーバタンクにより気液分離を効率良
くスムーズに行えて、安定状態の液冷媒のみを確実に過
冷却部に送り込むことができて、優れた冷凍効果を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態であるレシーバタンク付き
熱交換器を示す正面図である。

【図２】実施形態のレシーバタンク付き熱交換器におけ
る冷媒回路構成図である。

【図３】実施形態における熱交換器の熱交換チューブと
して適用された扁平チューブを示す断面図である。

【図４】本発明における熱交換チューブの変形例として
適用可能な扁平チューブを分解して示す斜視図である。

【図５】上記図４の扁平チューブを示す図であって、同
図（ａ）は正面断面図、同図（ｂ）は側面断面図であ
る。

【図６】本発明における減圧パス用チューブの変形例で
ある円孔通路型扁平チューブを示す断面図である。

【図７】従来のマルチフロー型熱交換器における冷媒回
路構成図である。

【図８】従来の提案にかかるレシーバタンク付き熱交換
器における冷媒回路構成図である。

【符号の説明】

１…レシーバタンク付き熱交換器 １０…熱交換器本体 １１…ヘッダー １２…扁平チューブ（熱交換チューブ） ５０…レシーバタンク １０Ｃ…凝縮部 １０Ｓ…過冷却部 Ｐ１〜Ｐ４…パス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 間隔をおいて互いに平行に配置される一
   対のヘッダー間に、両端を両ヘッダーに連通接続する複
   数の熱交換チューブが配置されるとともに、前記ヘッダ
   ーの内部が仕切られて、前記複数の熱交換チューブが凝
   縮部と過冷却部とに区分けされた熱交換器本体と、 冷媒の気液分離を行うためのレシーバタンクと、 冷媒圧力を低下させるための減圧手段とを備え、 前記凝縮部により凝縮された冷媒を前記減圧手段により
   減圧してから、前記レシーバタンクにより気液分離し、
   液冷媒を前記過冷却部により過冷却するよう構成されて
   なることを特徴とするレシーバタンク付き熱交換器。
2. 【請求項２】 前記複数の熱交換チューブが、３つ以上
   のパスに区分けされ、それらのパスのうち、第１パスと
   最終パスとの間の中間のパスが、前記減圧手段を構成す
   る減圧パスとして構成され、 前記減圧パスよりも上流側のパスが前記凝縮部として構
   成されるとともに、 前記減圧パスよりも下流側のパスが前記過冷却部として
   構成されてなる請求項１記載のレシーバタンク付き熱交
   換器。