JP4560987B2

JP4560987B2 - Heat exchanger arrangement

Info

Publication number: JP4560987B2
Application number: JP2001125864A
Authority: JP
Inventors: 史郎渡辺
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2021-04-24
Also published as: JP2002316530A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ラジエータが設置されたエンジンルーム内に、過給機のインタークーラおよび空調装置のコンデンサを設置する自動車のエンジンルーム内の熱交換器の配置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調装置および過給機を備えた車両では、エンジンルームに、エンジン冷却水を冷却させるための熱交換器であるラジエータ、空調用冷凍装置の冷媒を凝縮させるための熱交換器であるコンデンサ、および過給機からエンジンに吸入される過給空気を冷却させるための熱交換器であるインタークーラが設置される。ラジエータは、自動車の走行風を有効利用するためエンジンルームの前部に設置されている。
【０００３】
コンデンサおよびインタークーラは、いずれもラジエータより小さい前面面積のものが使用されるとともに、熱交換効率を確保するためラジエータの前方に設置されるのが一般的である。
また、コンデンサとして装着性およびメンテナンスの観点から冷媒出口側ヘッダーに近接して、冷媒を気液分離するレシーバを固定した受液器一体型が多用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、エンジンルーム内への装着機器の増大から装着スペースのゆとりが少なくなっているため、ラジエータ、コンデンサおよびインタークーラを自動車の進行方向に重ねて配置することが検討されている。
【０００５】
この場合、コンデンサの前方にインタークーラを取り付けると、過給空気の冷却は効率よくできるのでエンジン出力の低下やノッキングの発生などは確実に防止でき、エンジンの運転条件は改善する。しかし、インタークーラの放熱によりコンデンサに流入する空気の温度が上昇するため、空調用冷凍装置の運転条件が悪化する。
また、インタークーラを通過した空気によりレシーバが加熱されることにより、レシーバ内の液冷媒が蒸発し、気冷媒の割合が多くなる。その結果、充分な冷却能力を得ることができないという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、エンジンの動力性能を優先してコンデンサの前方にインタークーラを設置した場合に、インタークーラの放熱によりコンデンサに流入する空気の温度が上昇して、コンデンサ内の凝縮冷媒またはレシーバ内の凝縮冷媒が沸騰する不具合を有効に防止し、空調装置の性能低下を抑制することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１、２記載の発明では、冷媒の気液分離を行うレシーバが、インタークーラの出口側空気溜め部の空気流れ後方に配されていることを特徴とする。
出口側空気溜め部を通過する過給空気は、既に空冷されているため、インタークーラの出口側空気溜め部を通過した空気は、入口側空気溜め部と、複数のチューブおよび複数のフィンにて構成されて積極的に熱交換を行う部位とを通過した空気に比べ、温度上昇が抑制されている。
【０００８】
請求項１の発明によれば、インタークーラの出口側空気溜め部の空気流れ後方にレシーバを配することにより、インタークーラを通過した空気によるレシーバ内部の液冷媒の加熱を抑え、レシーバ内部での液冷媒の沸騰を抑制することができる。その結果、空調装置の冷房性能が低下してしまうことを防止できる。
【０００９】
請求項３記載の発明では、コンデンサとして、レシーバで気液分離された液冷媒を過冷却する過冷却部を有するコンデンサを用いる場合にレシーバをインタークーラの出口側空気溜め部の空気流れ後方に配することを特徴とする。
請求項３の発明によれば、レシーバで沸騰して生じた気冷媒が過冷却部へと流入してしまうことを防止することができ、充分な過冷却を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施例の形態】
図１、図２は、本発明の一実施例に係る自動車のエンジンルーム内の熱交換器の配置を示し、エンジンルーム１０内に自動車のターボチャージャ式過給エンジン１が設置されている。エンジンルーム１０の前部には、エンジン冷却水を冷やすための空冷式ラジエータ１１が設置され、ラジエータ１１の後方には、冷却ファン１２が取り付けられている。エンジンルーム１０には、空調のための冷凍装置２のコンデンサ４と、ターボチャージャ式過給機３が搭載されている。
【００１１】
冷凍装置２は、過給エンジン１によって駆動される冷媒のコンプレッサ２１、該コンプレッサ２１で圧縮された冷媒を凝縮して液化するための空冷式熱交換器であるコンデンサ４を備えている。コンデンサ４の下流側には該コンデンサ４で液化した冷媒を気液分離し、冷房負荷に応じて必要量の液冷媒を減圧手段（図示せず）を介して室内に設置されたエバポレータ（図示せず）に供給するレシーバ５が設置されている。エバポレータで気化した冷媒は、再びコンプレッサ２１に吸引されて圧縮される冷凍サイクルを構成している。
【００１２】
コンデンサ４は、図２、図３に示す如く、横置きのフィン式熱交換器であり、ラジエータ１１より小さい前面面積を有し、ラジエータ１１の前方に平行して設置されている。
コンデンサ４は、左右の両側に縦長のヘッダータンク４１、ヘッダータンク４２が平行して配されている。
ヘッダータンク４１とヘッダータンク４２とは、両端がヘッダータンク４１、４２に連結された多数の偏平チューブ４３により連通している。多数の偏平チューブ４３は、水平的に平行して設置され、偏平チューブ４３、４３間には放熱フィン４４が配されている。
ヘッダータンク４１には、コンプレッサ２１からの冷媒をコンデンサ４に流入させる流入管４１ａ、および減圧手段へ冷媒を流出させる流出管４１ｂが設けられている。
ヘッダータンク４１、４２の内部は、仕切板４５によって、上流側の空間と下流側の空間とに区画されている。
【００１３】
レシーバ５は、図３に示す如く、円筒状を呈するハウジング５１が出口側のヘッダータンク４２に並設して一体的に固定されている。ハウジング５１の内部には、冷媒中の異物を取り除くためのフィルタ５２および冷媒中の水分を吸収するためのドライ５３が収容されている。
レシーバ５の入口はヘッダタンク４１、４２内部の上流側空間に連通しており、レシーバ５の出口はヘッダタンク４１、４２内部の下流側空間に連通している。
コンデンサ４のレシーバ５よりも上流側の部分は、凝縮部となっており、レシーバ５の下流側の部分は、レシーバ５で気液分離された液冷媒を冷却する過冷却部となっている。
【００１４】
ターボチャージャ式過給機３は、ターボチャージャ３１と、ターボチャージャ３１によって圧縮され温度上昇した吸入空気（過給気）を冷却するための空冷式のインタークーラ６とからなる。
【００１５】
インタークーラ６は、図２に示す如く、空冷式の吸入空気冷却器であり、コンデンサ４と近似した前面面積を有し、エンジンルーム１０内のコンデンサ４の前方に平行して設置されている。また、インタークーラ６は、ターボチャージャ３１と過給エンジン１のインテークマニホールドとの間の吸入空気通路を形成する吸気管３２の途中に設置されている。
【００１６】
このインタークーラ６は、両側に入口側空気溜め６１（過給空気入口側）および出口側空気溜め６２（過給空気出口側）を有する。
入口側空気溜め６１および出口側空気溜め６２は、コルゲートフィン６３を有する多数の偏平チューブ６４で連結されている。
【００１７】
自動車の走行風および冷却ファン１２の送風により偏平チューブ６４間を通過する空気と偏平チューブ６４内を流れる過給エンジン１への吸入空気とを熱交換させて吸入空気を冷却する。
【００１８】
ターボチャージャ３１で圧縮されて高温度になった過給空気は、入口側空気溜め６１から多数の偏平チューブ６４を通過し出口側空気溜め６２に流下する。この間に過給空気は、多数の偏平チューブ６４に接触して設けられたコルゲートフィン６３で、自動車の走行風または冷却ファン１２による送風で冷却される。
なお、インタークーラ６の出口側空気溜め６２が、コンデンサ４のレシーバ５の前方となるように、冷却風空気流れに対して直列的に、インタークーラ６およびコンデンサ４が配される。
【００１９】
出口側空気溜め６２の周囲を通過する自動車の走行風または冷却ファン１２による送風の温度は、入口側空気溜め６１の周囲を通過する冷却空気に比較して低温度である。
ヘッダータンク４２およびレシーバ５は、出口側空気溜め６２の後方に配されるので、インタークーラ６を通過した空気による加熱が抑制される。
そのため、ヘッダータンク４２またはレシーバ５内で、凝縮して液化している冷媒が温度上昇して沸騰する不具合を防止できる。
【００２０】
［変形例］
レシーバ５は、出口側のヘッダータンク４２と間隔を空けてコンデンサ４と近接して配置されていても良い。
【００２１】
過給機は、スーパーチャージャであっても良い。
上記実施例では、図１の図示左側が自動車の前側であるが、図示方向の風が得られれば、熱交換器のエンジンルーム内の配置方向は限定されない。
【００２２】
コンデンサ４は、過冷却部を有しないコンデンサであっても良い。
また、上述の実施例では、出口側のヘッダータンク４２にレシーバ５を設けたコンデンサ４の配置について述べたが、レシーバ５を入口側のヘッダータンク４１に設けたコンデンサ４を用い、入口側のヘッダータンク４１がインタークーラ６の過給空気出口側となる様に配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンルーム内の熱交換器の配置を示す概略図である。
【図２】エンジンルーム内の熱交換器の配置を示す斜視図である。
【図３】レシーバ一体型コンデンサの断面図である。
【符号の説明】
１過給エンジン（エンジン）
２冷凍装置（空調用冷凍装置）
３ターボチャージャ式過給機（過給機）
４コンデンサ
５レシーバ
６インタークーラ
１０エンジンルーム
１１ラジエータ
４２ヘッダータンク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an arrangement of a heat exchanger in an automobile engine room in which a supercharger intercooler and an air conditioner condenser are installed in an engine room in which a radiator is installed.
[0002]
[Prior art]
In a vehicle equipped with an air conditioner and a supercharger, a radiator that is a heat exchanger for cooling engine cooling water in an engine room, a condenser that is a heat exchanger for condensing refrigerant of an air conditioning refrigeration system, and An intercooler is installed as a heat exchanger for cooling the supercharged air drawn into the engine from the supercharger. The radiator is installed in the front part of the engine room in order to effectively use the traveling wind of the automobile.
[0003]
Both the condenser and the intercooler have a smaller front area than the radiator, and are generally installed in front of the radiator to ensure heat exchange efficiency.
In addition, as a capacitor, a receiver integrated type in which a receiver for separating the refrigerant into a gas and liquid is fixed near the refrigerant outlet side header from the viewpoint of mounting properties and maintenance is often used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, due to an increase in the number of devices mounted in the engine room, the space for mounting has been reduced, and therefore, it has been studied to arrange a radiator, a condenser, and an intercooler so as to overlap each other in the traveling direction of the automobile.
[0005]
In this case, if an intercooler is attached in front of the condenser, the supercharged air can be cooled efficiently, so that a decrease in engine output and occurrence of knocking can be reliably prevented, and the engine operating conditions are improved. However, since the temperature of the air flowing into the condenser rises due to the heat radiation of the intercooler, the operating conditions of the air conditioning refrigeration apparatus are deteriorated.
Further, when the receiver is heated by the air that has passed through the intercooler, the liquid refrigerant in the receiver evaporates, and the ratio of the gas refrigerant increases. As a result, there is a problem that sufficient cooling capacity cannot be obtained.
[0006]
An object of the present invention is to provide a condensing refrigerant or receiver in a condenser when the intercooler is installed in front of the condenser giving priority to the power performance of the engine, and the temperature of the air flowing into the condenser rises due to heat radiation of the intercooler. It is to effectively prevent the boiling of the condensed refrigerant inside and to suppress the performance deterioration of the air conditioner.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first and second aspects of the present invention, the receiver for performing the gas-liquid separation of the refrigerant is arranged behind the air flow in the outlet side air reservoir of the intercooler.
Since the supercharged air that has passed through the outlet side air reservoir has already been cooled by air, the air that has passed through the outlet side air reservoir of the intercooler is separated by the inlet side air reservoir, a plurality of tubes, and a plurality of fins. The rise in temperature is suppressed compared to air that has been configured and has passed through a portion that actively exchanges heat .
[0008]
According to the invention of claim 1, by placing the receiver in the air flow behind the outlet air reservoir portion of the intercooler, suppressing heating of the liquid refrigerant inside the receiver by air passing through the intercooler, internally receivers The boiling of the liquid refrigerant can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the cooling performance of the air conditioner from deteriorating.
[0009]
In a third aspect of the present invention, when a condenser having a supercooling section for supercooling the liquid refrigerant separated from the gas and liquid by the receiver is used as the condenser, the receiver is arranged behind the air flow in the outlet air reservoir of the intercooler. characterized in that it.
According to the third aspect of the present invention, it is possible to prevent the gas refrigerant generated by boiling at the receiver from flowing into the supercooling section, and to obtain sufficient supercooling.
[0010]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT
1 and 2 show an arrangement of a heat exchanger in an engine room of an automobile according to an embodiment of the present invention, and the turbocharger supercharged engine 1 of the automobile is installed in the engine room 10. An air-cooled radiator 11 for cooling engine cooling water is installed at the front of the engine room 10, and a cooling fan 12 is attached to the rear of the radiator 11. In the engine room 10, a condenser 4 of a refrigeration apparatus 2 for air conditioning and a turbocharger supercharger 3 are mounted.
[0011]
The refrigerating apparatus 2 includes a refrigerant compressor 21 driven by the supercharged engine 1, and a condenser 4 that is an air-cooled heat exchanger for condensing and liquefying the refrigerant compressed by the compressor 21. On the downstream side of the condenser 4, the refrigerant liquefied by the condenser 4 is separated into gas and liquid, and an evaporator (not shown) installed in a room with a required amount of liquid refrigerant in accordance with the cooling load via a decompression means (not shown). A receiver 5 is installed. The refrigerant evaporated by the evaporator constitutes a refrigeration cycle that is again sucked into the compressor 21 and compressed.
[0012]
2 and 3, the condenser 4 is a horizontal fin heat exchanger, has a front surface area smaller than the radiator 11, and is installed in front of the radiator 11 in parallel.
The capacitor 4 has a vertically long header tank 41 and a header tank 42 arranged in parallel on both the left and right sides.
The header tank 41 and the header tank 42 communicate with each other by a number of flat tubes 43 connected to the header tanks 41 and 42 at both ends. A large number of flat tubes 43 are installed horizontally in parallel, and heat radiation fins 44 are arranged between the flat tubes 43 and 43.
The header tank 41 is provided with an inflow pipe 41a through which the refrigerant from the compressor 21 flows into the condenser 4 and an outflow pipe 41b through which the refrigerant flows out to the decompression means.
The interiors of the header tanks 41 and 42 are partitioned by the partition plate 45 into an upstream space and a downstream space.
[0013]
As shown in FIG. 3, the receiver 5 is integrally fixed with a cylindrical housing 51 arranged in parallel with the header tank 42 on the outlet side. Inside the housing 51 are housed a filter 52 for removing foreign substances in the refrigerant and a dry 53 for absorbing moisture in the refrigerant.
The inlet of the receiver 5 communicates with the upstream space inside the header tanks 41 and 42, and the outlet of the receiver 5 communicates with the downstream space inside the header tanks 41 and 42.
A portion upstream of the receiver 5 of the condenser 4 is a condensing portion, and a portion downstream of the receiver 5 is a supercooling portion that cools the liquid refrigerant separated by the receiver 5.
[0014]
The turbocharger supercharger 3 includes a turbocharger 31 and an air-cooled intercooler 6 for cooling intake air (supercharged air) compressed by the turbocharger 31 and having a temperature rise.
[0015]
As shown in FIG. 2, the intercooler 6 is an air-cooled intake air cooler, has a front surface area similar to the condenser 4, and is installed in front of the condenser 4 in the engine room 10. Further, the intercooler 6 is installed in the middle of an intake pipe 32 that forms an intake air passage between the turbocharger 31 and the intake manifold of the supercharged engine 1.
[0016]
The intercooler 6 has an inlet side air reservoir 61 (supercharged air inlet side) and an outlet side air reservoir 62 (supercharged air outlet side) on both sides.
The inlet-side air reservoir 61 and the outlet-side air reservoir 62 are connected by a number of flat tubes 64 having corrugated fins 63.
[0017]
The intake air is cooled by exchanging heat between the air passing between the flat tubes 64 and the intake air to the supercharged engine 1 flowing in the flat tubes 64 by the driving wind of the automobile and the cooling fan 12.
[0018]
The supercharged air compressed to a high temperature by the turbocharger 31 passes through a number of flat tubes 64 from the inlet side air reservoir 61 and flows down to the outlet side air reservoir 62. During this time, the supercharged air is cooled by corrugated fins 63 provided in contact with a large number of flat tubes 64 by driving air from the automobile or by air blown by the cooling fan 12.
The intercooler 6 and the condenser 4 are arranged in series with the cooling air flow so that the outlet side air reservoir 62 of the intercooler 6 is in front of the receiver 5 of the condenser 4.
[0019]
The temperature of the driving wind of the automobile passing through the periphery of the outlet side air reservoir 62 or the air blown by the cooling fan 12 is lower than that of the cooling air passing around the inlet side air reservoir 61.
Since the header tank 42 and the receiver 5 are disposed behind the outlet-side air reservoir 62, heating by the air that has passed through the intercooler 6 is suppressed.
Therefore, it is possible to prevent the refrigerant that has condensed and liquefied in the header tank 42 or the receiver 5 from rising in temperature and boiling.
[0020]
[Modification]
The receiver 5 may be disposed close to the capacitor 4 with a space from the header tank 42 on the outlet side.
[0021]
The supercharger may be a supercharger.
In the above embodiment, the left side of FIG. 1 is the front side of the automobile, but the arrangement direction of the heat exchanger in the engine room is not limited as long as the wind in the direction shown in the drawing is obtained.
[0022]
The capacitor 4 may be a capacitor that does not have a supercooling section.
In the above-described embodiment, the arrangement of the capacitor 4 in which the receiver 5 is provided in the header tank 42 on the outlet side has been described. You may arrange | position so that the tank 41 may become the supercharging air exit side of the intercooler 6. FIG.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an arrangement of heat exchangers in an engine room.
FIG. 2 is a perspective view showing the arrangement of heat exchangers in the engine room.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a receiver-integrated capacitor.
[Explanation of symbols]
1 Supercharged engine (engine)
2 Refrigeration equipment (refrigeration equipment for air conditioning)
3 Turbocharger supercharger (supercharger)
4 Capacitor 5 Receiver 6 Intercooler 10 Engine room 11 Radiator 42 Header tank

Claims

A supercharger having an inlet-side air reservoir, a portion configured by a plurality of tubes and a plurality of fins and actively exchanging heat, and an outlet-side air reservoir, which is sucked into the engine from the supercharger An intercooler that air-cools the air,
A condenser which is arranged downstream of the air flow of the intercooler and condenses the refrigerant;
With a receiver for gas-liquid separation of the refrigerant condensed by this condenser,
An arrangement of the heat exchanger , wherein the receiver is arranged behind the air flow in the outlet side air reservoir .

The condenser has a plurality of tubes arranged in parallel with each other through which refrigerant flows.
A plurality of fins arranged between the tubes to improve heat exchange performance;
A header tank that is arranged on both sides of the tube, distributes the refrigerant to the plurality of tubes, or collects the refrigerant that has passed through the plurality of tubes;
The arrangement of the heat exchanger according to claim 1, wherein the receiver is provided integrally or in close proximity to the header tank.

The capacitor is a partition plate that partitions a space on the upstream side and a space on the downstream side of the receiver in the header tank;
A condensing part that is arranged upstream of the receiver and condenses the refrigerant;
The arrangement of the heat exchanger according to claim 2, further comprising a supercooling unit that is arranged downstream of the receiver and supercools the refrigerant that has passed through the condensing unit.