JP2002228299A

JP2002228299A - 複合型熱交換器

Info

Publication number: JP2002228299A
Application number: JP2001027807A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Horiuchi; 博文堀内; Ryoichi Hoshino; 良一星野; Noboru Ogasawara; 昇小笠原; Takashi Tamura; 喬田村; Takashi Terada; 隆寺田; Futoshi Watanabe; 太渡辺
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2001-02-05
Filing date: 2001-02-05
Publication date: 2002-08-14

Abstract

(57)【要約】【課題】冷媒の圧力上昇を回避しつつ、高い冷凍効果
を得ることができる複合型熱交換器を提供する。【解決手段】本発明は、凝縮された凝縮冷媒を減圧
し、その減圧冷媒を蒸発させるようにした蒸気圧縮式の
冷凍サイクルに採用される。凝縮された冷媒を、エアー
Ａとの間で熱交換して過冷却する過冷却器Ｓと、減圧さ
れた冷媒を、エアーＡとの間で熱交換して蒸発させるた
めの蒸発器Ｅとを一体に備える。過冷却器Ｓ内を流通す
る冷媒と、蒸発器Ｅ内を流通する冷媒との間で熱交換さ
せることにより、過冷却器Ｓ内の冷媒を冷却するととも
に、蒸発器Ｅ内の冷媒を加熱するよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用の他に、
家庭用、業務用の空調装置における冷凍システム等の蒸
発器として好適に用いられる複合型熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車等の空調装置用の冷凍シス
テムは、例えば図１１に示すように、圧縮機（１０
１）、凝縮器（１０２）、レシーバタンク（１０３）、
膨張弁（１０４）、及び蒸発器（１０５）を用いた蒸気
圧縮式の冷凍サイクルを有するものが主流である。

【０００３】このような冷凍サイクルにおける冷媒状態
を、縦軸に圧力、横軸にエンタルピーを取ったモリエル
線図（図１２）に示す。なお同図において、液相線より
も左側の領域では冷媒は液相状態、液相線と気相線との
間の領域では気液混相状態、気相線よりも右側の領域で
は気相状態となる。

【０００４】同図の実線に示すように、圧縮機（１０
１）によって圧縮された冷媒は、Ａ点からＢ点の状態に
移行して高温・高圧のガス冷媒となり、続いて凝縮器
（１０２）により凝縮されて、Ｂ点からＣ点の状態に移
行する。こうして凝縮された冷媒が、レシーバタンク
（１０３）に一旦貯留され、液冷媒のみが、膨張弁（１
０４）により減圧膨張されて、Ｃ点からＤ点の状態に移
行して低圧・低温の霧化状態の冷媒となる。そしてこの
冷媒が、蒸発器（１０５）においてエアーと熱交換する
ことによって、蒸発・気化されて、Ｄ点からＡ点の状態
に移行してガス冷媒となる。ここで、Ｄ点からＡ点まで
のエンタルピー差が、エアーの冷却に作用する熱量に相
当するものであり、このエンタルピー差が大きいほど、
冷凍能力が大きくなる。

【０００５】ところで、上記冷凍サイクルにおいて、冷
凍能力を大きくするために、冷媒をＢ点からＣ点に移行
させる凝縮過程において、凝縮された冷媒を、Ｃ点より
も更に数度低い温度にまで過冷却して放熱量を増加させ
ることにより、蒸発時のエンタルピー差を大きくすると
いう考え方に基づく凝縮器の開発が進められている。

【０００６】このような改善技術として、凝縮部と過冷
却部との間に、レシーバタンクを配設したレシーバタン
ク付き凝縮器が提案されている。

【０００７】図１３に示すように、この提案例のレシー
バタンク付き凝縮器は、サブクールシステムコンデンサ
等とも称され、マルチフロータイプの熱交換器コア（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、熱交換器コア（１
１１）の上流側を凝縮部（１１１Ｃ）として構成し、下
流側を、凝縮部（１１１Ｃ）に対し独立した過冷却部
（１１１Ｓ）として構成するものである。そしてこの凝
縮器においては、冷媒入口（１１１ａ）から流入された
冷媒が凝縮部（１１１Ｃ）を流通する際に、空気との間
で熱交換されて凝縮し、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、液冷媒のみを過冷
却部（１１１Ｓ）に導いて過冷却した後、冷媒出口（１
１１ｂ）から流出させるものである。

【０００８】この凝縮器を用いた冷凍サイクルにおいて
は、図１２の破線に示すように、圧縮機によって圧縮さ
れた冷媒が、Ａ点からＢs 点の状態に移行して高温・高
圧のガス冷媒となり、続いて凝縮部（１１１Ｃ）により
冷却されて、Ｂs 点からＣs1点の状態に移行して液冷媒
となる。更にこの液冷媒は、レシーバタンク（１１３）
を通った後、過冷却部（１１１Ｓ）によって過冷却され
て、Ｃs1点からＣs2点の状態に移行する。そしてこの液
冷媒が、膨張弁により減圧膨張されて、Ｃs2点からＤs
点の状態に移行して、霧化状態の冷媒となり、蒸発器に
おいて蒸発・気化されて、Ｄs 点からＡ点の状態に移行
してガス冷媒となる。

【０００９】この冷凍サイクルにおいては、凝縮された
冷媒を、Ｃs1〜Ｃs2に示すように過冷却することによ
り、蒸発時のエンタルピー差（Ｄs 〜Ａ）が、通常の冷
凍サイクルの蒸発時のエンタルピー差（Ｄ〜Ａ）よりも
大きくなり、優れた冷凍効果を得ることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来提案のレシー
バタンク付き凝縮器は、既存の凝縮器と同様に、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、既存の凝縮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凝縮器
は、コア（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
凝縮器と比較した場合、コア（１１１）に過冷却部（１
１１Ｓ）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。従って、この低い凝縮能力で冷
媒を確実に凝縮できるように、圧縮機により冷媒圧力を
高めて、高温・高圧の冷媒を凝縮部（１１１Ｃ）に送り
込む必要がある。その結果、冷凍サイクル内、特に凝縮
領域での冷媒圧力が上昇し、図１２のモリエル線図に示
すように、従来提案のレシーバタンク付き凝縮器を用い
た冷凍サイクルでは、凝縮及び過冷却領域（Ｂs 〜Ｃs
2）での冷媒圧力が、通常の冷凍サイクルに比べて高く
なっている。このため例えば、圧縮機の負荷が大きくな
り、コンプレッサーの大型化及び高性能化が求められ、
冷凍システムの大型化、及び高重量化を来たすととも
に、車両搭載時における燃費が低下し、更にコストの増
大も来すという問題が発生する。

【００１１】また、レシーバタンク（１１３）がコア
（１１１）に一体に設けられるものであるため、レシー
バタンク（１１３）が、凝縮部（１１１Ｃ）に近接配置
されて凝縮部（１１１Ｃ）に干渉するので、凝縮部（１
１１Ｃ）の有効冷却面積が減少し、この点においても、
凝縮能力が低下して、一段と冷媒圧力の上昇を来すとい
う問題を抱えている。

【００１２】この発明は、上記従来技術の問題を解消
し、冷媒の圧力上昇を回避しつつ、高い冷凍効果を得る
ことができる複合型熱交換器を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の複合型熱交換器は、凝縮冷媒を減圧して、
その減圧冷媒を蒸発させるように冷凍サイクルに適用さ
れる複合型熱交換器であって、凝縮冷媒を、エアーとの
間で熱交換して過冷却する過冷却器と、減圧冷媒を、エ
アーとの間で熱交換して蒸発させるための蒸発器とを備
え、前記過冷却器内を流通する冷媒と、前記蒸発器内を
流通する冷媒との間で熱交換させることにより、過冷却
器内の冷媒を冷却するとともに、蒸発器内の冷媒を加熱
するようにしたものを要旨としている。

【００１４】本発明の複合型熱交換器においては、過冷
却器内の冷媒と、蒸発器内の冷媒との間で熱交換させ
て、過冷却器内の冷媒を冷却するものであるため、凝縮
ないしは過冷却過程における冷媒の放熱量を増大させる
ことができる。更に本発明の熱交換器を冷凍サイクルに
適用した場合には、過冷却部を凝縮器に設ける必要がな
く、その分、凝縮器の有効部分を大きく確保できるとと
もに、レシーバタンク等を、凝縮器とは別に所望の位置
に配置でき、凝縮器との干渉を防止できるため、凝縮器
の凝縮能力を十分に確保することができる。

【００１５】本発明においては、前記過冷却器内の冷媒
をエアーとの間で熱交換するための過冷却側伝熱フィン
と、前記蒸発器内の冷媒をエアーとの間で熱交換するた
めの蒸発側伝熱フィンとが互いに連続して設けられ、そ
れらの伝熱フィンを介して、前記過冷却器内の冷媒と前
記蒸発器内の冷媒との間の熱交換を行うように構成する
のが好ましい。

【００１６】すなわちこの構成を採用する場合には、伝
熱フィンを通じて、過冷却器内の冷媒と蒸発器内の冷媒
との間の熱交換を効率良く行うことができる。

【００１７】また本発明においては、エアー導入方向に
対し、前記過冷却器が風上側に配置されるとともに、前
記蒸発器が風下側に配置され、前記過冷却器を通過して
加熱されたエアーと、前記蒸発器内を流通する冷媒との
間で熱交換させるように構成するのが良い。

【００１８】すなわちこの構成を採用する場合には、導
入直後の低温のエアーによって過冷却器内の冷媒を十分
に過冷却できるとともに、過冷却器を通過した高温のエ
アーによって、蒸発器内の冷媒を十分に加熱して蒸発さ
せることができる。

【００１９】一方、本発明においては、帯板状チューブ
エレメントが、前記伝熱フィンを介して厚さ方向に複数
枚積層されたコアを具備し、各チューブエレメント内
に、長さ方向に延びる過冷却側熱交換路と、その熱交換
路に対し独立し、かつ長さ方向に延びる蒸発側熱交換路
とが併設され、前記コアに、前記過冷却側熱交換路の両
端部にそれぞれ連通し、かつ前記チューブエレメントの
積層方向に延びる過冷却側流入管路及び過冷却側流出管
路が併設されるとともに、前記コアに、前記蒸発側熱交
換路の両端部にそれぞれ連通し、かつ前記チューブエレ
メントの積層方向に延びる蒸発側流入管路及び蒸発側流
出管路が併設され、前記過冷却側流入管路に流入された
冷媒が、その管路を流通しつつ、各過冷却側熱交換路に
流入して通過し、前記過冷却側流出管路に導入されて、
その管路から流出されるよう構成され、前記蒸発側流入
管路に流入された冷媒が、その管路を流通しつつ、各蒸
発側熱交換路に流入して通過し、前記蒸発側流出管路に
導入されて、その管路から流出されるよう構成されてな
るものを採用するのが望ましい。

【００２０】すなわちこの構成を採用する場合には、従
来の積層型蒸発器等と同様に、チューブエレメントを積
層するだけで、簡単かつ確実にコアを組み立てることが
できる。

【００２１】また本発明においては、前記チューブエレ
メントにおける前記過冷却側熱交換路及び前記蒸発側熱
交換路間に、これらの両熱交換路に対し独立し、かつ両
端が前記チューブエレメントの両端にそれぞれ開放され
た連続孔が前記チューブエレメントの長さ方向に沿って
連続して設けられてなる構成を採用するのが、より一層
好ましい。

【００２２】すなわちこの構成を採用する場合には、上
記連続孔を通じて、ろう付け不良等による冷媒漏れを正
確に検知することができるとともに、両熱交換路間の不
本意な導通を確実に防止することができる。

【００２３】更に本発明においては、凝縮冷媒を減圧す
るための減圧手段として、減圧チューブが設けられ、そ
の減圧チューブが前記蒸発側流入管路内に配置されてな
る構成を採用するのが、より一層望ましい。

【００２４】すなわちこの構成を採用する場合には、減
圧手段の設置スペースを省略でき、より一層の小型化を
図ることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１ないし図７はこの発明の実施
形態である複合型熱交換器（１）を示す図である。これ
らの図に示すように、この熱交換器（１）は、帯板状の
チューブエレメント（２）と、コルゲートフィンからな
るアウターフィン（５）と、管部材（６）とを備え、多
数枚のチューブエレメント（２）が、それらの各間にア
ウターフィン（５）及び管部材（６）をそれぞれ介在さ
せた状態で厚さ方向に積層されてコア（１０）が形成さ
れている。更にこの蒸発器（１）のコア（１０）は、前
方側が過冷却器（Ｓ）として構成され、後方側が蒸発器
（Ｅ）として構成されており、過冷却器（Ｓ）及び蒸発
器（Ｅ）がそれぞれ独立した冷媒回路を有している。な
お、図３においては、過冷却側の冷媒回路構成を実線に
示し、蒸発器側の冷媒回路構成を破線に示している。

【００２６】チューブエレメント（２）は、対向合致さ
れる一対の成形プレート（２０）（２０）によりそれぞ
れ構成されている。

【００２７】成形プレート（２０）は、例えばアルミニ
ウムブレージングシートを、プレス加工、ロール成形あ
るいは切削加工等により成形して得られるアルミニウム
成形品からなり、長方形状に形成されている。

【００２８】この成形プレート（２０）の上端部におけ
る過冷却器（Ｓ）側には、前後に並んで２つの縦長小径
の流通孔（２１ａ）（２１ｂ）が形成されるとともに、
蒸発器（Ｅ）側には、前後に並んで２つの大径の流通孔
（３１ａ）（３１ｂ）が形成されている。

【００２９】更に成形プレート（２０）の内面側におけ
る過冷却器（Ｓ）側及び蒸発器（Ｅ）側には、複数並列
に配置された通路用溝（２２）（３２）が形成されてい
る。これらの通路用溝（２２）（２３）は、一端が一方
の流通孔（２１ａ）（３１ａ）にそれぞれ連通され、そ
の連続孔（２１ａ）（３１ａ）から下方に延びて、下端
においてＵターンして上方に延び、他端が他方の流通孔
（２１ｂ）（３１ｂ）にそれぞれ連通されている。

【００３０】また、成形プレート（２０）の内面側にお
ける過冷却器（Ｓ）及び蒸発器（Ｅ）間には、上下方向
に連続する連続溝（２５）が形成されている。この連続
溝（２５）は、上端が成形プレート（２０）の上端に開
放されるとともに、下端がプレート下端に開放されてい
る。

【００３１】そして、一対の成形プレート（２０）を対
向合致させてチューブエレメント（２）を組み立てた状
態では、成形プレート（２０）（２０）間において対応
し合う通路用溝（２２）（２３）により、過冷却側熱交
換路（２２）及び蒸発側熱交換路（２３）がそれぞれ並
列配置に複数形成される。更に過冷却側熱交換路（２
２）の両端が、小径流通孔（２１ａ）（２１ｂ）にそれ
ぞれ連通接続されるとともに、蒸発側熱交換路（２３）
の両端は、大径流通孔（３１ａ）（３１ｂ）にそれぞれ
連通接続される。

【００３２】更に図５（ａ）（ｂ）に示すように、成形
プレート（２０）（２０）間において対応し合う連続溝
（２５）により、上下両端がチューブエレメント（２）
の上下両端に開放された連続孔（２５）が形成される。

【００３３】なお、本明細書においては、符号過多によ
る混乱を防止するため、通路用溝と、熱交換路とは同一
符号を付すとともに、連続溝と、流通孔とは同一符号を
付すものとする。

【００３４】一方図４に示すように、チューブエレメン
ト（２）の上端部間に配置される管部材（６）は、チュ
ーブエレメント（２）の流通孔（２１ａ）（２１ｂ）
（３１ａ）（３１ｂ）にそれぞれ対応して、第１ないし
第４管部（６２ａ）（６２ｂ）（６３ａ）（６３ｂ）を
有している。

【００３５】そして、多数のチューブエレメント（２）
を、各チューブエレメント（２）の上端部間に管部材
（６）を介在させるとともに、残りの部分にアウターフ
ィン（５）を介在させつつ、積層配置してコア（１０）
を形成する。

【００３６】なお、積層状態において、アウターフィン
（５）は、コア（１０）の前面から後面にかけて連続し
て設けられており、つまりアウターフィン（５）は、過
冷却器（Ｓ）と蒸発器（Ｅ）との間に連続して設けられ
ている。

【００３７】このコア（１０）において、各チューブエ
レメント（２）の各流通孔（２１ａ）（２１ｂ）（３１
ａ）（３１ｂ）と、管部材（６）の各管部（６２ａ）
（６２ｂ）（６３ａ）（６３ｂ）とがそれぞれ対応して
おり、各管部材（６）の第１管部（６２ａ）が、チュー
ブエレメントの積層方向に沿って直列状に配置されて、
この第１管部（６２ａ）群により過冷却側流入管路（８
ａ）が形成されるとともに、この管路（８ａ）が、各チ
ューブエレメント（２）内の過冷却側熱交換路（２２）
の一端に、流通孔（２１ａ）を介して連通接続されてい
る。同様に、各管部材（６）の第２ないし第４管路（６
２ｂ）（６３ａ）（６３ｂ）が、チューブエレメント
（２）の積層方向に沿ってそれぞれ直列状に配置され
て、第２ないし第４管部（６２ｂ）（６３ａ）（６３
ｂ）群により、過冷却側流出管路（８ｂ）、蒸発側流入
管路（９ａ）及び蒸発側流出管路（９ｂ）がそれぞれ形
成されるとともに、各管路（８ｂ）（９ａ）（９ｂ）
が、各チューブエレメント（２）内の過冷却側熱交換路
（２２）（２３）（２３）の端部に、流通孔（２１ｂ）
（３１ａ）（３１ｂ）を介してそれぞれ連通接続されて
いる。

【００３８】また、コア（１０）の一端側（図１に向か
って左側端部）に配置されるチューブエレメント（２）
の外側の成形プレート（２０）においては、上端部の流
通孔（２１ａ）（２１ｂ）（３１ａ）（３１ｂ）が閉塞
されるとともに、他端側に配置されるチューブエレメン
ト（２）の外側の成形プレート（２０）においては、流
通孔（２１ａ）（２１ｂ）（３１ａ）（３１ｂ）が開放
されて、その開口部が、過冷却器入口（１２ａ）、過冷
却器出口（１２ｂ）、蒸発器入口（１３ａ）及び蒸発器
出口（１３ｂ）としてそれぞれ構成されている。

【００３９】なお、この蒸発器（１）は、各チューブエ
レメント（２）の成形プレート（２０）がアルミニウム
ブレージングシートの成形品により構成されるととも
に、アウターフィン（５）や管部材（６）がアルミニウ
ム成形品により構成されており、これらが必要に応じ
て、ろう材を介して仮組状態に組み付けられて、その仮
組製品が炉中にて一括ろう付けされることにより互いに
連結一体化されている。

【００４０】この複合型熱交換器（１）においては、図
３に示すように、過冷却器入口（１２ａ）から流入され
た冷媒は、過冷却側流入管路（８ａ）を流通しつつ、各
チューブエレメント（２）の過冷却側熱交換路（２２）
内に均等に分散して流入し、各熱交換路（２２）を並行
に流通した後、過冷却側流出管路（８ｂ）に導入され
て、過冷却器出口（１２ｂ）から流出されるよう構成さ
れている。

【００４１】更に蒸発器入口（１３ａ）から流入された
冷媒は、蒸発側流入管路（９ａ）を流通しつつ、各チュ
ーブエレメント（２）の蒸発側熱交換路（２３）内に均
等に分散して流入し、各熱交換路（２３）を並行に流通
した後、蒸発側流出管路（９ｂ）に導入されて、蒸発器
出口（１３ｂ）から流出されるよう構成されている。

【００４２】以上の構成の複合型熱交換器（１）におい
ては、図８に示すように、圧縮機（１５）、マルチフロ
ー型コンデンサ等の凝縮器（１６）、レシーバタンク
（１７）及び膨張弁（１８）と共に冷凍サイクルを構成
するものである。このとき、複合型熱交換器（１）の過
冷却器入口（１２ａ）が、レシーバタンク（１７）の出
口に配管接続され、過冷却器出口（１２ｂ）が、膨張弁
（１８）を介して、蒸発器入口（１３ａ）に配管接続さ
れ、蒸発器出口（１３ｂ）が、膨張弁（１８）を介して
圧縮機（１５）に配管接続される。なお、複合型熱交換
器（１）は、導入されるエアー（Ａ）に対し、過冷却器
（Ｓ）が風上側に配置されるとともに、蒸発器（Ｅ）が
風下側に配置されて、熱交換器（１）に導入されるエア
ー（Ａ）が、過冷却器（Ｓ）側を通過した後、蒸発器
（Ｅ）側を通過するように構成される。

【００４３】この冷凍サイクルにおいては、図９の実線
に示すように、圧縮機（１５）によって圧縮された冷媒
は、ＡP 点からＢP 点の状態に移行して、高温高圧のガ
ス冷媒となり、続いて凝縮器（１６）により凝縮され
て、ＣP1点の状態に移行する。こうして凝縮された冷媒
がレシーバタンク（１７）に一旦貯留され、液冷媒のみ
が抽出されて複合型熱交換器（１）における過冷却器
（Ｓ）に導入され、ここで、凝縮冷媒が、導入エアー
（Ａ）との間で熱交換されるとともに、蒸発器（Ｅ）を
流通する冷媒との間において、アウターフィン（５）を
通じて熱交換されることによって、過冷却されて、ＣP2
点の状態に移行する。そしてこの過冷却冷媒が、膨張弁
（１８）によって減圧膨張されて、ＣP2点の状態からＤ
P 点の状態に移行して低圧低温の霧化状態の冷媒とな
る。更にこの冷媒が蒸発器（Ｅ）を通って、導入エアー
（Ａ）及び過冷却器（Ｅ）内の凝縮冷媒とによりそれぞ
れ熱交換されることによって、蒸発気化されて、ＤP 点
からＡP 点の状態に移行してガス冷媒となり、圧縮機
（１５）に戻るものである。

【００４４】この複合型熱交換器（１）を用いた冷凍シ
ステムにおいては、凝縮器（１６）によって凝縮された
冷媒が、過冷却器（Ｓ）によって過冷却されるため、図
９に示すように、凝縮ないし過冷却過程（ＢP 〜ＣP2）
において、通常（従来）の冷凍サイクルに比べて、「Δ
Ｑ1 」の分だけエンタルピーが減少して冷凍能力が増大
し、蒸発時のエンタルピー差を大きくすることができ
る。なお参考までに図９の破線に従来の冷凍システムの
モリエル線図（図１２の実線に相当するもの）を示す。

【００４５】また、本実施形態の熱交換器（１）におい
ては、蒸発器（Ｅ）によって冷媒を蒸発させる際に、そ
の冷媒を、過冷却器（Ｅ）を通過した比較的高温のエア
ー（Ａ）と、過冷却器（Ｓ）内の凝縮冷媒とによりそれ
ぞれ熱交換させるものであるため、蒸発時のエンタルピ
ー差が、従来の冷凍サイクルに比べて「ΔＱ2 」の分だ
け増加する。このため、一段と、蒸発時のエンタルピー
差（ＡP 〜ＤP ）を大きく確保することができ、十分な
冷凍効果を得ることができる。

【００４６】更に本実施形態の蒸発器（Ｅ）において、
冷媒を、高温エアー（Ａ）と凝縮冷媒とによりそれぞれ
熱交換させるものであるため、蒸発過程において冷媒を
十分に加熱することができ、適度にオーバーヒートさせ
ることができ、例えば加熱不足により冷媒の液戻り等の
不具合が発生するのを有効に防止することができる。

【００４７】また本実施形態においては、過冷却器
（Ｓ）と蒸発器（Ｅ）との間にアウターフィン（５）を
連続して設けるものであるため、そのフィン（５）を通
じて、過冷却器（Ｓ）内の冷媒と蒸発器（Ｅ）内の冷媒
との間で効率良く熱交換させることができ、より一層冷
凍効果を向上させることができる。

【００４８】なお、本実施形態においては、通常の冷凍
サイクルに比べて、冷媒が蒸発器（Ｅ）から高い温度で
流出されるため、冷媒の比容積が大きくなり、冷媒循環
量の低下を来す恐れがあるが、この点を考慮したとして
も、本実施形態では、上記したように、冷媒の冷凍効果
（エンタルピー差）が格段に増大するため、冷凍能力は
向上するものである。

【００４９】また本実施形態の複合型熱交換器（１）
は、蒸発器（Ｅ）に過冷却器（Ｓ）をを一体に備えるも
のであるため、例えば従来提案例のレシーバタンク付き
熱交換器を用いた冷凍システムのように、過冷却部を凝
縮器自体に設ける必要がない。つまり、凝縮器を、全て
凝縮器本来の凝縮部として構成ことができ、冷媒の放熱
を効率良く行うことができ、より確実に十分な凝縮能力
を得ることができる。このため、冷凍サイクル内におけ
る冷媒の圧力上昇を回避することができ、例えばコンプ
レッサーの負荷を軽減でき、小型軽量化及び燃費の向上
を図ることができる。

【００５０】更に本実施形態においては、レシーバタン
ク（１７）を凝縮器に対し別体に設けるものであるた
め、レシーバタンク（１７）を、例えばエンジンルーム
内の余剰スペース等の所望の位置に配置することがで
き、スペースの有効利用を図ることができるとともに、
レシーバタンク（１７）が凝縮器に干渉するのを防止で
き、この点においても、凝縮器に十分な凝縮能力を付与
することができ、一段と、冷凍効果を向上させることが
できる。

【００５１】また上記実施形態の複合型熱交換器（１）
は、蒸発器（Ｅ）と過冷却器（Ｓ）とを一体に形成され
たコア（１０）を有するものであるため、蒸発器及び過
冷却器（Ｓ）を個々に別体で設ける場合と比較して、小
型軽量化を図ることができる。更に各チューブエレメン
ト（２）に、過冷却側熱交換路（２２）及び蒸発側熱交
換路（２３）を形成するものであるため、チューブエレ
メント（２）を積層するだけで簡単に組み立てることが
できる。

【００５２】またチューブエレメント（２）を構成する
成形プレート（２０）を、ロールプレス成形等により形
成する場合には、曲げプレス成形、押出成形、切削加工
等と比べて、成形プレート（２０）の通路用溝（２２）
（３２）等を精密に形成することができるため、高性能
かつ小型化の複合型蒸発器を提供できるとともに、十分
な強度を得ることができ、耐圧性の向上も図ることがで
きる。

【００５３】更に本実施形態では、チューブエレメント
（２）における過冷却側熱交換路（２２）及び蒸発側熱
交換路（２３）の間に、連続孔（２５）を形成している
ため、その孔（２５）を通じて、ろう付け不良等による
冷媒漏れを正確に検知することができるとともに、両熱
交換路（２２）（２３）間の不本意な導通を確実に防止
することができ、製品品質を向上させることができる。

【００５４】また本実施形態においては、過冷却器
（Ｓ）を導入エアー（Ａ）に対し風上側に配置し、蒸発
器（Ｅ）を風下側に配置しているため、導入直後の低温
のエアー（Ａ）によって過冷却器（Ｓ）内を流通する冷
媒が十分に過冷却されるとともに、過冷却器（Ｓ）を通
過した高温のエアー（Ａ）によって、蒸発器（Ｅ）内を
流通する冷媒が十分に加熱されるので、効率良く熱交換
させることができる。

【００５５】なお、上記実施形態においては、減圧手段
として、膨張弁（１８）を用いているが、本発明はそれ
だけに限られず、減圧手段として、キャピラリーチュー
ブやオリフィスチューブ等の減圧チューブを用いるよう
にしても良い。

【００５６】例えばオリフィスチューブ等の細管を用い
る場合には、図１０に示すように、オリフィスチューブ
（１８ａ）を、蒸発器（１）内における蒸発側流入管路
（９ａ）の蒸発器入口（１３ａ）に組み込むようにして
も良い。このように減圧手段を熱交換器コア（１０）内
に組み込むことにより、減圧手段の設置スペースを省略
でき、より一層、小型軽量化を図ることができる。

【００５７】なお、上記実施形態においては、各チュー
ブエレメント（２）の例えば過冷却側の熱交換路（２
２）をそれぞれ複数並列に形成し、互いの熱交換路（２
２）を独立させているが、本発明においては、それだけ
に限られず、隣り合う熱交換路（２２）（２２）間の仕
切壁に開口を形成して、各熱交換路（２２）に冷媒を均
等に分散させるようにしても良い。更に各チューブエレ
メント（２）の蒸発側の熱交換路（２３）においても同
様に、隣り合う熱交換路（２３）（２３）間の仕切壁に
開口を形成して、各熱交換路（２３）に冷媒を均等に分
散させるようにしても良い。

【００５８】また本発明においては、各チューブエレメ
ント（２）における過冷却側及び蒸発側の熱交換路（２
２）（２３）を、例えば幅広形状の１本の熱交換路によ
り構成するようにしても良い。更にこのように幅広形状
の熱交換路により構成する場合には、熱交換路内に凹凸
状のインナーフィンを設けて、冷媒の熱交換路内におけ
る伝熱効率を向上させるようにしても良い。

【００５９】また上記実施形態においては、成形プレー
トと管部材とが別体に形成された積層型熱交換器を例に
挙げて説明したが、本発明はそれだけに限られず、成形
プレートに管部材（タンク部）が絞り加工等により一体
成形されたドロンカップ方式の積層型蒸発器においても
適用することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上のように、本発明の複合型熱交換器
によれば、過冷却器と、蒸発器とを備え、過冷却器内の
冷媒と、蒸発器内の冷媒との間で熱交換させることによ
り、過冷却器内の冷媒を冷却するものであるため、凝縮
ないしは過冷却過程における冷媒の放熱量が増大し、冷
凍効果を向上させることができる。更に本発明の熱交換
器を冷凍サイクルに適用した場合、過冷却部を凝縮器に
設ける必要がなく、その分、凝縮器の有効部分を大きく
確保できるとともに、レシーバタンク等を、凝縮器とは
別に所望の位置に配置でき、凝縮器との干渉を防止でき
るため、凝縮器の凝縮能力を十分に確保することがで
き、冷凍サイクル内における冷媒圧力の上昇を回避する
ことができるという効果がある。

【００６１】本発明において、過冷却器及び蒸発器間に
伝熱フィンを連続して設ける場合には、その伝熱フィン
を通じて、過冷却器内の冷媒と蒸発器内の冷媒との間の
熱交換を効率良く行うことができ、上記の効果をより確
実に得ることができるという利点がある。

【００６２】更に本発明において、過冷却器を風上側に
配置し、蒸発器を風下側に配置する場合には、導入直後
の低温のエアーによって過冷却器内の冷媒を十分に過冷
却できるとともに、過冷却器を通過した高温のエアーに
よって、蒸発器内の冷媒を十分に加熱できて確実に蒸発
させることができるため、より一層、効率良く熱交換す
ることができるという利点がある。

【００６３】また、本発明において、互いに独立した過
冷却側熱交換路及び蒸発側熱交換路を有する帯板状チュ
ーブエレメントを複数枚積層配置することによりコアを
形成する場合には、従来の積層型蒸発器等と同様に、チ
ューブエレメントを積層するだけで、確実にコアを形成
することができ、簡単に組み立てることができるという
利点がある。

【００６４】更に本発明において、チューブエレメント
における過冷却側熱交換路及び蒸発側熱交換路の間に、
連続孔を形成する場合には、その孔を通じて、ろう付け
不良等による冷媒漏れを正確に検知することができると
ともに、両熱交換路間の不本意な導通を確実に防止する
ことができ、製品品質を向上させることができるという
利点がある。

【００６５】更に本発明において、減圧手段としてのオ
リフィスチューブ等を、コア内に組み込む場合には、減
圧手段の設置スペースを省略できるため、小型化を図る
ことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態である複合型熱交換器を示
す正面図である。

【図２】実施形態の熱交換器を示す側面図である。

【図３】実施形態の熱交換器における冷媒回路構成図で
ある。

【図４】実施形態の熱交換器におけるチューブエレメン
ト周辺を分解して示す斜視図である。

【図５】同図（ａ）は実施形態のチューブエレメントを
示す断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の一点鎖線で囲ま
れる部分を拡大して示す断面図である。

【図６】実施形態のチューブエレメントを分解して示す
斜視図である。

【図７】実施形態のチューブエレメントを構成する成形
プレートを示す正面図である。

【図８】実施形態の熱交換器が適用された冷凍サイクル
の構成を示す回路図である。

【図９】実施形態の熱交換器を用いた冷凍サイクルにお
けるモリエル線図である。

【図１０】この発明の変形例である複合型熱交換器にお
ける蒸発器入口周辺を示す断面図である。

【図１１】従来の冷凍サイクルの構成を示す回路図であ
る。

【図１２】従来の冷凍サイクルにおけるモリエル線図で
ある。

【図１３】従来の提案例にかかるレシーバタンク付き凝
縮器の回路構成を示す概略正面図である。

【符号の説明】

１…複合型熱交換器２…チューブエレメント５…アウターフィン（伝熱フィン）８ａ…過冷却側流入管路８ｂ…過冷却側流出管路９ａ…蒸発側流出管路９ａ…蒸発側流出管路１０…コア１８…膨張弁（減圧手段）１８ａ…オリフィスチューブ（減圧手段）２２…過冷却側熱交換路２３…蒸発側熱交換路２５…連続孔Ｅ…蒸発器Ｓ…過冷却器

フロントページの続き (72)発明者小笠原昇堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内 (72)発明者田村喬堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内 (72)発明者寺田隆堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内 (72)発明者渡辺太堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内Ｆターム(参考） 3L103 AA06 BB38 BB42 CC22 CC28 DD06 DD34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凝縮冷媒を減圧して、その減圧冷媒を蒸
発させるように冷凍サイクルに適用される複合型熱交換
器であって、凝縮冷媒を、エアーとの間で熱交換して過冷却する過冷
却器と、減圧冷媒を、エアーとの間で熱交換して蒸発させるため
の蒸発器とを備え、前記過冷却器内を流通する冷媒と、前記蒸発器内を流通
する冷媒との間で熱交換させることにより、過冷却器内
の冷媒を冷却するとともに、蒸発器内の冷媒を加熱する
ようにしたことを特徴とする複合型熱交換器。
【請求項２】前記過冷却器内の冷媒をエアーとの間で
熱交換するための過冷却側伝熱フィンと、前記蒸発器内
の冷媒をエアーとの間で熱交換するための蒸発側伝熱フ
ィンとが互いに連続して設けられ、それらの伝熱フィン
を介して、前記過冷却器内の冷媒と前記蒸発器内の冷媒
との間の熱交換を行うようにした請求項１記載の複合型
熱交換器。
【請求項３】エアー導入方向に対し、前記過冷却器が
風上側に配置されるとともに、前記蒸発器が風下側に配
置され、前記過冷却器を通過して加熱されたエアーと、前記蒸発
器内を流通する冷媒との間で熱交換させるようにした請
求項１又は２記載の複合型熱交換器。
【請求項４】帯板状チューブエレメントが、前記伝熱
フィンを介して厚さ方向に複数枚積層されたコアを具備
し、各チューブエレメント内に、長さ方向に延びる過冷却側
熱交換路と、その熱交換路に対し独立し、かつ長さ方向
に延びる蒸発側熱交換路とが併設され、前記コアに、前記過冷却側熱交換路の両端部にそれぞれ
連通し、かつ前記チューブエレメントの積層方向に延び
る過冷却側流入管路及び過冷却側流出管路が併設される
とともに、前記コアに、前記蒸発側熱交換路の両端部にそれぞれ連
通し、かつ前記チューブエレメントの積層方向に延びる
蒸発側流入管路及び蒸発側流出管路が併設され、前記過冷却側流入管路に流入された冷媒が、その管路を
流通しつつ、各過冷却側熱交換路に流入して通過し、前
記過冷却側流出管路に導入されて、その管路から流出さ
れるよう構成され、前記蒸発側流入管路に流入された冷媒が、その管路を流
通しつつ、各蒸発側熱交換路に流入して通過し、前記蒸
発側流出管路に導入されて、その管路から流出されるよ
う構成されてなる請求項１ないし３のいずれかに記載の
複合型熱交換器。
【請求項５】前記チューブエレメントにおける前記過
冷却側熱交換路及び前記蒸発側熱交換路間に、これらの
両熱交換路に対し独立し、かつ両端が前記チューブエレ
メントの両端にそれぞれ開放された連続孔が前記チュー
ブエレメントの長さ方向に沿って連続して設けられてな
る請求項４記載の複合型熱交換器。
【請求項６】凝縮冷媒を減圧するための減圧手段とし
て、減圧チューブが設けられ、その減圧チューブが前記
蒸発側流入管路内に配置されてなる請求項４又は５記載
の複合型熱交換器。