JP2002205535A - 自動車用凝縮器 - Google Patents

自動車用凝縮器

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JP2002205535A JP2001001038A JP2001001038A JP2002205535A JP 2002205535 A JP2002205535 A JP 2002205535A JP 2001001038 A JP2001001038 A JP 2001001038A JP 2001001038 A JP2001001038 A JP 2001001038A JP 2002205535 A JP2002205535 A JP 2002205535A
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condensing
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Taisuke Ueno
泰典 植野
Takashi Yoshida
吉田　　敬
Shinji Watanabe
伸二 渡辺
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Japan Climate Systems Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/044—Condensers with an integrated receiver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F25B40/02—Subcoolers

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 凝縮部と過冷却部とが一体に凝縮器に設けら
れ、凝縮部から流出する熱交換媒体が一旦レシーバに入
り、このレシーバから過冷却部に流入するように通流す
る凝縮器において、レシーバに至る最終扁平チューブの
本数（或いは放熱面積）とレシーバから導入される過冷
却部の扁平チューブの本数（或いは放熱面積）が冷却能
力に大きく影響することを見出した。 【解決手段】 一対のヘッダータンク間に扁平チューブ
とフィンとが交互に積層された凝縮器を有し、一対のヘ
ッダータンク各々にヘッダータンク内を夫々上下に仕切
る第１仕切板が設けられ、第１仕切板で仕切られた上部
側が凝縮部で下部側が過冷却部として区分されたものに
おいて、冷媒が凝縮部から流出してレシーバに通流し、
その後レシーバから過冷却部に流入するようにレシーバ
が凝縮部及び過冷却部に接続され、過冷却部の扁平チュ
ーブ群の本数が凝縮部からレシーバに通流する際の最終
扁平チューブ群の本数よりも多く設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、凝縮器に関し、特
に過冷却部を有する自動車用凝縮器に関する。
【０００２】
【従来の技術】過冷却部を有する凝縮器において、過冷
却部の放熱面積を多くすれば、冷媒の過冷却度を大きく
することができ、エンタルピ差を大きく取ることがで
き、冷房能力は増大する。そのために、基本的には過冷
却部の放熱面積を大きくするほど冷房能力が増大し、そ
の結果、同一の能力を得るのに必要な駆動力は減少する
こととなる。
【０００３】しかし、自動車用の凝縮器に用いられる場
合、エンジンルームの占有面積に大きく影響するので、
大きさが制限され、凝縮器は一定の大きさに設定され
る。このような条件下では、過冷却部の放熱面積を増加
すると、凝縮部の放熱面積を減少する結果となる。その
ために、放熱面積の少ない状態で液化することが要求さ
れ、凝縮部の冷媒圧力は上昇する。そして、この凝縮部
内の冷媒能力上昇に伴い圧縮機の駆動能力が逆に上昇し
てしまう。
【０００４】冷媒能力と冷媒能力を得るのに必要とされ
る駆動動力とのバランスを考慮して過冷却部の放熱面積
の割合を設定したものが知られている。この例である特
開平２０００−１４６３１１号公報では、過冷却部の扁
平チューブの本数が２本以上で、かつ過冷却部の放熱面
積は凝縮器全体の放熱面積の１０〜３０％であるものを
開示している。
【０００５】また、特開平１０−２０５９２０号公報で
は、過冷却部の扁平チューブの本数割合が凝縮器全体の
扁平チューブの本数に対して８〜１５％とするものを開
示している。
【０００６】しかし、限られた大きさの凝縮器では、単
に過冷却部の扁平チューブの本数や割合を全体の扁平チ
ューブの本数に対して設定すれば 、冷房能力と冷房能
力を得るのに必要とされる駆動動力とのバランスが取れ
た凝縮器が得られるものではない。特に、冷房能力は凝
縮器の凝縮部と過冷却部を熱交換媒体がどのように通流
するかによって、大きく影響を受ける。特に、凝縮部と
過冷却部とが一体に設けられ、凝縮部から流出する熱交
換媒体がレシーバータンクに入り、このレシーバータン
クで気液分離され、過冷却部に流入するように通流する
タイプの凝縮器においては、凝縮部からレシーバータン
クに入る冷媒の状態とレシーバータンクから過冷却部に
入る冷媒の状態が、レシーバータンクでの気液分離・貯
留性能、過冷却部での冷却能力、結果的にトータルとし
ての凝縮器の熱交換能力に大きく影響する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、凝縮部と
過冷却部とが一体に凝縮器に設けられ、凝縮部から流出
する熱交換媒体が一旦レシーバータンクに入り、このレ
シーバータンクから過冷却部に流入するように通流する
凝縮器において、レシーバータンクに対して出入関係に
なる扁平チューブ群の放熱面積（扁平チューブの本数）
に着目したものである。特に、冷媒は、凝縮部において
一対のヘッダータンクとその間の扁平チューブとでＵタ
ーンをして流れるので、レシーバータンクに至る最終扁
平チューブの本数（或いは放熱面積）とレシーバータン
クから導入される過冷却部の扁平チューブの本数（或い
は放熱面積）が冷却能力に大きく影響することを見出し
た。
【０００８】本発明では、これらの見解から扁平チュー
ブの本数の異なるものを各種実験して、冷却能力の優れ
た本数状態を見出したものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、自動
車用凝縮器において、一対のヘッダータンクと、これら
ヘッダータンク間に連結された複数のチューブと、該チ
ューブ間に配設されたフィンとによって構成された凝縮
器において、該凝縮器の近傍にレシーバータンクが配設
され、該ヘッダータンク各々にヘッダータンク内を夫々
上下に仕切る第１仕切板が設けられ、該第１仕切板で仕
切られた一方側が凝縮部で他方側が過冷却部として区分
され、該凝縮部のヘッダータンク部に熱交換媒体の入口
と流出口とが設けられ、該過冷却部に熱交換媒体の流入
口と出口が設けられ、該流出口と該流入口が該レシーバ
ータンクに接続され、該凝縮部のヘッダータンクに第２
仕切板が設けられ、該入口に導入された熱交換媒体が、
該第２仕切板で仕切られた凝縮部の一対のヘッダータン
クと扁平チューブとの間でＵターンして凝縮部内を流れ
て該流出口から流出して、レシーバータンクに流通し、
更にレシーバータンクから該流入口を経て過冷却部に流
通し、該出口から過冷却部外に導出され、該凝縮部をＵ
ターンして流通する熱交換媒体が、最終的に該流出部が
設けられたヘッダタンクに流通する最後の扁平チューブ
群の数量に対して、過冷却部の扁平チューブ群の数量が
多い構成である。
【００１０】この構成では、凝縮部の扁平チューブ群か
ら流出する熱交換媒体がレシーバに入り、気液分離さ
れ、その後過冷却部の扁平チューブ群に流入する際に、
熱交換媒体の冷却及び気液分離の優れたものが得られ
る。
【００１１】請求項２の発明は、請求項１記載の自動車
用凝縮器において、該凝縮部において、該第２仕切板が
両ヘッダータンクにそれぞれ設けられ、上記第２仕切板
により、該凝縮部の扁平チューブ群が少なくとも３群以
上に区分され、熱交換媒体が少なくとも２回以上Ｕター
ンするようにし、該凝縮部の該扁平チューブ群数が熱交
換媒体の上流側から下流側に向けて徐々に減少して設け
られているので、熱交換媒体は凝縮部でスムーズに熱交
換されつつ通流し、レシーバータンクに向けて流出さ
れ、熱交換効率が良い。
【００１２】請求項３の発明は、請求項１または２記載
の自動車用凝縮器において、該過冷却部のヘッダタンク
に第３仕切板が設けられ、該過冷却部に流通する熱交換
媒体が少なくとも１回以上Ｕターンして流通するように
設けられ、該過冷却部の扁平チューブ群はトータルとし
ては、該凝縮部の最終扁平チューブ群数よりも多いが、
該過冷却部の最初の扁平チューブ群数は該凝縮部の最終
扁平チューブ群数よりも少ないので、熱交換媒体が過冷
却部で効果的に熱交換される。
【００１３】請求項４の発明は、請求項３記載の自動車
用凝縮器において、該過冷却部の扁平チューブ群数は熱
交換媒体の下流になるにしたがって均等数又は減少して
設けられているので、過冷却部での熱交換媒体の流れが
スムーズであり、熱交換効率も向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施例を図面
に基づいて説明する。図１により冷凍サイクルの概略を
説明する。自動車のエンジンにより駆動されるコンプレ
ッサ１００で圧縮吐出された高温高圧の熱交換媒体（冷
媒）は冷媒配管１１０を介して凝縮器（コンデンサ）１
２０に供給される。この凝縮器１２０で外部空気と熱交
換され、液化した冷媒は高温高圧のまま冷媒配管１３０
を介して減圧手段１４０に供給される。本実施例では、
減圧手段１４０として絞り量を可変にする温度作動式膨
張弁を用いている。この膨張弁１４０にて減圧膨張され
霧状となった冷媒はエバポレータ１５０に供給される。
エバポレータ１５０は車両用空調装置に配設され、エバ
ポレータ１５０内の冷媒は蒸発する際、潜熱変化を生
じ、空気より熱を奪い空気を冷却する。エバポレータ１
５０で蒸発した低温低圧の気冷媒は冷媒配管１６０を経
てコンプレッサ１００に循環される。
【００１５】凝縮器１２０は凝縮部１２１と過冷却部１
２２に区分され、凝縮部１２１から流出した冷媒は、流
出管１２３を経てレシーバータンク１７０に入り、この
レシーバータンク１７０から流入管１２４を経て過冷却
部１２２に流入し、過冷却部１２２から冷媒配管１３０
に通流する。このレシーバータンク１７０は上下方向に
延びる閉空間よりなり、その下方部に凝縮部１２１に接
続された流出管１２３と過冷却部１２２に接続された流
入管１２４とが接続されている。
【００１６】このレシーバータンク１７０の閉空間は、
冷媒負荷の変動に基づき必要循環冷媒量が変動した時
に、余剰冷媒を溜める空間として設けられている。そし
て、レシーバータンク１７０からの冷媒は凝縮器１２０
の過冷却部１２２を通って冷媒配管１３０に通流される
ようになっているので、冷媒が十分に熱交換されて液化
しており、冷却不足で気体のままで冷媒配管１３０に至
ることが防止されるようになっている。
【００１７】図２は、この第１実施例の凝縮器１２０を
示す図である。図２に示すように、複数の扁平チューブ
１０と放熱用の波状フィン１１とが交互に積層され、こ
の積層された扁平チューブ１０及び波状フィン１１の上
下にエンドプレート１２が設けられ、これらの複数の扁
平チューブ１０の各端部が両側のヘッダータンク１３、
１４に接続されて凝縮器１２０が構成されている。
【００１８】第１実施例では、扁平チューブ１０が３２
本設けられており、左右のヘッダータンク１３、１４に
は、この扁平チューブ１０を上２８本と下４本とに区分
する位置に相当する部分に第１仕切板１５が設けられ、
この第１仕切板１５より上方部分が凝縮部１２１を構成
し、その下方部分が過冷却部１２２を構成している。
【００１９】左側のヘッダータンク１３には、扁平チュ
ーブ１６本と１２本との区分位置に第２仕切板１６が設
けられ、左上部ヘッダータンク部１３ａと左下部ヘッダ
ータンク１３ｂとが形成されている。右側のヘッダータ
ンク１４には、扁平チューブ２５本と３本との区分位置
に第２仕切板１６が設けられ、右上部ヘッダータンク部
１４ａと右下部ヘッダータンク１４ｂとが形成されてい
る。
【００２０】左上部ヘッダータンク部１３ａに熱交換媒
体（冷媒）の入口１８が設けられ、この左側ヘッダータ
ンク１３の下方位置に形成された左過冷却タンク部１３
ｃに出口１９が設けられている。右下部ヘッダ-タンク
部１４ｂには流出口２０が形成され、右過冷却タンク部
に流入口２１が設けられている。
【００２１】図３に、第１実施例の冷媒の流れを模式的
に示す。入口１８から左上部ヘッダータンク部１３ａに
通流する冷媒は、１６本の扁平チューブを通流して右上
部ヘッダータンク部１４ａに至り、そこでＵタ−ンして
９本の扁平チューブを通流して左下部ヘッダータンク部
１３ｂに通流し、そこでも更にＵタ−ンして、３本の扁
平チューブを通流して右下部ヘッダータンク部１４ｂに
通流する。そして、流出管１２３を経てレシーバータン
ク１７０に通流し、レシーバータンク１７０から流入管
１２４を経て右過冷却タンク部１４ｃに通流する。その
後、過冷却部１２２の４本の扁平チューブを通流して、
左過冷却タンク部１３ｃに至り、出口１９から冷媒配管
１３０に通流する。上記のように第１実施例では、凝縮
部の扁平チューブ群が上から１６本、９本、３本に区分
され、過冷却部の扁平チューブ群が４本になっている。
【００２２】第１実施例では、凝縮部の最終扁平チュー
ブ数よりも過冷却部の扁平チューブ数が多く設置されて
おり、冷却能力が優れたものが得られる。また、過冷却
部の扁平チューブ数が扁平チューブの全本数に対する割
合として１２．５パーセントであり、割合も良い比率で
ある。したがって、冷却能力の優れた凝縮器が得られ
る。上記割合としては、１０〜２０％が良い。
【００２３】本発明の凝縮器と従来品との冷却能力を比
較するために、図４に示すように、凝縮部の扁平チュー
ブ本数と過冷却部の扁平チューブ本数を変更した５種類
のテスト品を用意した。テスト品１は凝縮部の最終チュ
ーブ本数が４本で、過冷却部の扁平チューブ本数が２本
であり、凝縮部の最終チューブ本数に対して過冷却部の
扁平チューブ本数が少ないもの、テスト品２は凝縮部の
最終チューブ本数が３本で、過冷却部の扁平チューブ本
数が３本であり、凝縮部の最終チューブ本数と過冷却部
の扁平チューブ本数が同じものである。テスト品３は本
発明の実施例１のものである。テスト品４及び５は、本
発明において、凝縮部の最終チューブ本数に対して過冷
却部の扁平チューブ本数が多い中で過冷却部の扁平チュ
ーブ本数を変更した別の実施例のものである。
【００２４】各テスト品を、図５で示す４種類のモード
条件でテストした。図５のテスト条件で、例えばＡモー
ドとは、車室内温度が２７°Ｃで、外気温度が３７°Ｃ
で、コンプレッサの回転数が１５００rpmで、凝縮器
（コンデンサ）の風速が１．５m／sで、エバポレータの
風量が５００ｍ3／hで、テストしたものである。他のモ
ードも同様なテストである。その結果を図６に示す。図
６は横軸にテスト品を、縦軸に冷房能力比較を取った。
冷房能力比較はテスト品１の冷房能力を１として他のテ
スト品の冷房能力を算出した。この結果から判るよう
に、過冷却部の扁平チューブ数を凝縮部の最終扁平チュ
ーブ群の数量よりも多くすると冷却能力が非常に向上す
る。
【００２５】図７は第２実施例に係わり、図３と同様な
図である。図３と異なる点は、過冷却部２２２の扁平チ
ューブ群が２本ずつに区分され、冷媒は過冷却部２２２
でもＵターンして通流するようになっている点である。
このために、右過冷却タンク部２４ｃに第３仕切板１７
が設けられ、右上過冷却タンク部２４１ｃと右下過冷却
タンク部２４２ｃとに区分されている。レシーバータン
ク２７０からの流入管２２４は右上過冷却タンク部２４
１ｃに接続され、出口２９が右下過冷却タンク部２４２
ｃに設けられている。２２１は凝縮部を示し、２２３は
流出管を示す。
【００２６】第２実施例では、過冷却部が２本ずつに区
分されて冷媒がＵターンして通流するようになってお
り、過冷却部での熱交換効率が優れ、トータル的に冷却
能力が向上した。
【００２７】上記実施例では、過冷却部の扁平チューブ
群が一番下に位置し、直上に凝縮部の最終扁平チューブ
群が位置するレイアウトの凝縮器について説明したが、
本発明の主旨を満足すれば、このレイアウトに限られる
ものではない。
【００２８】
【発明の効果】一対のヘッダータンク間に扁平チューブ
とフィンとが交互に積層された凝縮器であって、一対の
ヘッダータンク各々にヘッダータンク内を夫々上下に仕
切る第１仕切板によって、上部側が凝縮部で下部側が過
冷却部として区分され、熱交換媒体が凝縮部から流出し
てレシーバータンクに通流し、更にレシーバータンクか
ら過冷却部に通流するようにレシーバータンクが凝縮部
と過冷却部とに接続され、凝縮部をＵターンして流通す
る熱交換媒体の最終扁平チューブ群の数量に対して、過
冷却部の扁平チューブ群の数量が多い構成であり、熱交
換媒体の冷却及び気液分離の優れたものが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の凝縮器を適用した冷凍システムを示す
構成図である。
【図２】本発明の第１実施例の凝縮器を示す正面図であ
る。
【図３】本発明の第１実施例の凝縮器の扁平チューブ群
の区分を説明する概略図である。
【図４】本発明品と従来品の凝縮器のテスト品を示す図
表である。
【図５】図４のテスト品のテスト条件を示す図表であ
る。
【図６】図４のテスト品のテスト結果を示すグラフであ
る。
【図７】本発明の第２実施例の凝縮器の扁平チューブ群
の区分を説明する概略図である。
【符号の説明】
１００ コンプレッサ １１０ 冷媒配管 １２０ 凝縮器 １２１ 凝縮部 １２２ 過冷却部 １２３ 流出部 １２４ 流入管 １３０ 冷媒配管 １４０ 膨張弁 １５０ エバポレータ １６０ 冷媒配管 １７０ レシーバータンク １０ 扁平チュ−ブ １１ 波状フィン １２ エンドプレート １３ ヘッダータンク １３ａ 左上部ヘッダータンク部 １３ｂ 左下部ヘッダータン部 １３ｃ 左過冷却タンク部 １４ ヘッダータンク １４ａ 右上部ヘッダータンク部 １４ｂ 右下部ヘッダータンク部 １４ｃ 右過冷却タンク部 １５ 第１仕切板 １６ 第２仕切板 １７ 第３仕切板 １８ 入口 １９ 出口 ２０ 流出口 ２１ 流入口 ２２１ 凝縮部 ２２２ 過冷却部 ２２３ 流出部 ２２４ 流入管 ２７０ レシーバータンク ２４１ｃ 右上過冷却タンク部 ２４２ｃ 右下過冷却タンク部 ２９ 出口

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一対のヘッダータンクと、これらヘッダ
    ータンク間に連結された複数のチューブと、該チューブ
    間に配設されたフィンとによって構成された凝縮器にお
    いて、該凝縮器の近傍にレシーバータンクが配設され、
    該ヘッダータンク各々にヘッダータンク内を夫々上下に
    仕切る第１仕切板が設けられ、該第１仕切板で仕切られ
    た一方側が凝縮部で他方側が過冷却部として区分され、
    該凝縮部のヘッダータンク部に熱交換媒体の入口と流出
    口とが設けられ、該過冷却部に熱交換媒体の流入口と出
    口が設けられ、該流出口と該流入口が該レシーバータン
    クに接続され、該凝縮部のヘッダータンクに第２仕切板
    が設けられ、該入口に導入された熱交換媒体が、該第２
    仕切板で仕切られた凝縮部の一対のヘッダータンクと扁
    平チューブとの間でＵターンして凝縮部内を流れて該流
    出口から流出して、レシーバータンクに流通し、更にレ
    シーバータンクから該流入口を経て過冷却部に流通し、
    該出口から過冷却部外に導出され、該凝縮部をＵターン
    して流通する熱交換媒体が、最終的に該流出部が設けら
    れたヘッダタンクに流通する最後の扁平チューブ群の数
    量に対して、過冷却部の扁平チューブ群の数量が多いこ
    とを特徴とする自動車用凝縮器。
  2. 【請求項２】 該凝縮部において、該第２仕切板が両ヘ
    ッダータンクにそれぞれ設けられ、上記第２仕切板によ
    り、該凝縮部の扁平チューブ群が少なくとも３群以上に
    区分され、熱交換媒体が少なくとも２回以上Ｕターンす
    るようにし、該凝縮部の該扁平チューブ群数が熱交換媒
    体の上流側から下流側に向けて徐々に減少して設けられ
    ていることを特徴とする請求項１記載の自動車用凝縮
    器。
  3. 【請求項３】 該過冷却部のヘッダタンクに第３仕切板
    が設けられ、該過冷却部に流通する熱交換媒体が少なく
    とも１回以上Ｕターンして流通するように設けられ、該
    過冷却部の扁平チューブ群はトータルとしては、該凝縮
    部の最終扁平チューブ群数よりも多いが、該過冷却部の
    最初の扁平チューブ群数は該凝縮部の最終扁平チューブ
    群数よりも少ないことを特徴とする請求項１又は２記載
    の自動車用凝縮器。
  4. 【請求項４】 該過冷却部の扁平チューブ群数は熱交換
    媒体の下流になるにしたがって均等数又は減少して設け
    られていることを特徴とする請求項３記載の自動車用凝
    縮器。
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