JP2005241237A

JP2005241237A - 凝縮器および熱交換器

Info

Publication number: JP2005241237A
Application number: JP2005011090A
Authority: JP
Inventors: Noboru Ogasawara; 昇小笠原
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】冷媒中に圧縮機潤滑油が混入している場合における凝縮性能の低下を防止しうる凝縮器を提供する。
【解決手段】互いに間隔をおいて配置された上下方向にのびる入口ヘッダ５および出口ヘッダ６と、両ヘッダ５、６間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダ５、６にそれぞれ接続された複数の偏平状冷媒流通管７と、隣接する冷媒流通管７間に配置されたフィン８とを備えている。入口ヘッダ５に、その内部に冷媒を流入させる冷媒入口を形成するとともに、出口ヘッダ６に、その内部から冷媒を流出させる冷媒出口を形成し、冷媒入口から入口ヘッダ５に流入した冷媒が冷媒流通管７内を出口ヘッダ６側に流れるようになっている。冷媒入口の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管７の本数を２１本以下、好ましくは１６本以下、望ましくは７本以下とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、たとえば自動車に搭載される冷凍サイクルであるカーエアコンに使用される凝縮器および熱交換器に関する。

この明細書および特許請求の範囲において、各図面の上下、左右をそれぞれ上下、左右というものとする。

カーエアコンを構成する冷凍サイクルは、圧縮機、凝縮器、減圧器（膨張弁）および蒸発器を有しており、圧縮機により圧縮された高温高圧のガス状冷媒が凝縮器により凝縮されて液状冷媒となり、液状冷媒が膨張弁により減圧膨張させられた後、蒸発器で蒸発させられるようになっている。また、近年、冷凍サイクルの高効率化を図るために、凝縮器で凝縮された液状冷媒を、さらに凝縮温度よりも５〜１５℃程度低い温度まで過冷却する過冷却器が用いられるようになってきている。

従来、凝縮器としては、互いに間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のヘッダと、両ヘッダ間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダにそれぞれ接続された複数の偏平状冷媒流通管と、隣接する冷媒流通管間に配置されたフィンとを備えており、一方のヘッダに、その内部に冷媒を流入させる冷媒入口が形成されるとともに、他方のヘッダに、その内部から冷媒を流出させる冷媒出口が形成され、冷媒入口から一方のヘッダに流入した冷媒が全ての冷媒流通管を他方のヘッダ側に流れるようになっているものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。なお、特許文献１に記載されているのは、上述した凝縮器からなる凝縮部の下方に、互いに間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のヘッダと、両ヘッダ間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダにそれぞれ接続された複数の偏平状冷媒流通管と、隣接する冷媒流通管間に配置されたフィンとを備えた過冷却部が配置されており、凝縮部の両ヘッダに、仕切りを介して過冷却部の両ヘッダが設けられ、凝縮部における冷媒出口が形成されたヘッダと、このヘッダに連結された過冷却部のヘッダにまたがるようにレシーバタンクが取り付けられ、凝縮部の冷媒出口から流出した冷媒がレシーバタンクを通過して過冷却部のヘッダに流入するようになっている熱交換器である。

ところで、冷凍サイクルの圧縮機としては、通常、摺動部の潤滑のために潤滑油を使用しており、そのため冷媒中には３〜１０質量％程度の圧縮機潤滑油が必然的に混入している。そして、冷媒中に圧縮機潤滑油が混入していると、凝縮器の凝縮性能が低下し、冷凍サイクルの冷凍効率が低下するという問題がある。特に、特許文献１に記載されているような、互いに間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のヘッダと、両ヘッダ間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダにそれぞれ接続された複数の偏平状冷媒流通管と、隣接する冷媒流通管間に配置されたフィンとを備えており、一方のヘッダに、その内部に冷媒を流入させる冷媒入口が形成されるとともに、他方のヘッダに、その内部から冷媒を流出させる冷媒出口が形成され、冷媒入口から一方のヘッダに流入した冷媒が全ての冷媒流通管を他方のヘッダ側に流れるようになっているタイプの凝縮器の場合に、上述した凝縮性能の低下は顕著であるという問題がある。
特開２００１−３３１２１号公報（段落００１９〜００２１、図３）

この発明の目的は、上記問題を解決し、冷媒中に圧縮機潤滑油が混入している場合における凝縮性能の低下を防止しうる凝縮器を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決すべく種々実験、研究を重ねた結果、特許文献１記載の凝縮器においては、冷媒入口の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管の本数が、冷媒に圧縮機潤滑油が混入している場合の凝縮性能の低下に影響を及ぼすことを見出した。すなわち、この本数が多過ぎると圧縮機潤滑油が入口ヘッダの下方に沈降して主に下部に位置する冷媒流通管内を流れ、その結果下部に位置する冷媒流通管内を流れる冷媒量が少なくなって、凝縮に寄与する冷媒流通管の数が少なくなることを見出した。

この発明は、このような知見に基づいて完成されたものであり、以下の態様よりなる。

1)左右方向に間隔をおいて配置された上下方向にのびる入口ヘッダおよび出口ヘッダと、両ヘッダ間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダにそれぞれ接続された複数の偏平状冷媒流通管と、隣接する冷媒流通管間に配置されたフィンとを備えており、入口ヘッダに、その内部に冷媒を流入させる冷媒入口が形成されるとともに、出口ヘッダに、その内部から冷媒を流出させる冷媒出口が形成され、冷媒入口から入口ヘッダに流入した冷媒が全ての冷媒流通管内を出口ヘッダ側に流れるようになっている凝縮器であって、冷媒入口の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管の本数が２１本以下である凝縮器。

2)冷媒入口の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管の本数が１６本以下である上記1)記載の凝縮器。

3)冷媒入口の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管の本数が７本以下である上記1)記載の凝縮器。

4)冷媒流通管の総本数が２２〜７０本である上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の凝縮器。

5)正面から見た高さが１５０〜５００ｍｍ、左右方向の幅が２００〜８００ｍｍ、冷媒流通管の高さが０．８〜３ｍｍ、隣接する冷媒流通管間の間隔が４．５〜１２ｍｍである上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の凝縮器。

6)左右方向に間隔をおいて配置された上下方向にのびる２つのヘッダと、両ヘッダ間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダにそれぞれ接続された複数の偏平状冷媒流通管と、隣接する冷媒流通管間に配置されたフィンとを備えており、上下に連続して並んだ複数の冷媒流通管からなる通路群が上下方向に並んで複数設けられ、各通路群を構成する全ての冷媒流通管における冷媒の流れ方向が同一となっているとともに、隣り合う２つの通路群の冷媒流通管における冷媒の流れ方向が異なっており、一方のヘッダにおける上端の通路群と対応する高さ位置に、その内部に冷媒を流入させる冷媒入口が形成されるとともに、冷媒入口が形成された上記一方のヘッダまたは他方のヘッダにおける下端の通路群と対応する高さ位置に、その内部から冷媒を流出させる冷媒出口が形成され、冷媒入口から送り込まれた冷媒が、全ての通路群の冷媒流通管を通って冷媒出口から排出されるようになされている凝縮器であって、上端通路群における冷媒入口の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管の本数が２１本以下である凝縮器。

7)上端通路群における冷媒入口の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管の本数が１６本以下である上記6)記載の凝縮器。

8)上端通路群における冷媒入口の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管の本数が７本以下である上記6)記載の凝縮器。

9)上端通路群を構成する冷媒流通管の総本数が２２〜７０本である上記6)〜8)のうちのいずれかに記載の凝縮器。

10)左右方向の幅が２００〜８００ｍｍ、冷媒流通管の高さが０．８〜３ｍｍ、隣接する冷媒流通管間の間隔が４．５〜１２ｍｍであり、上端通路群の正面から見た高さが１５０〜５００ｍｍである上記6)〜9)のうちのいずれかに記載の凝縮器。

11)使用される冷媒に３〜１０質量％の圧縮機潤滑油が混入している上記1)〜10)のうちのいずれかに記載の凝縮器。

12)各冷媒流通管内に、複数の冷媒通路が並列状に設けられており、冷媒通路の流体直径が０．２〜１．６ｍｍである上記1)〜11)のうちのいずれかに記載の凝縮器。

13)上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の凝縮器からなる凝縮部の下方に、左右方向に間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のヘッダと、両ヘッダ間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダにそれぞれ接続された複数の偏平状冷媒流通管と、隣接する冷媒流通管間に配置されたフィンとを備えた過冷却部が配置され、凝縮部の出口ヘッダに仕切りを介して過冷却部の一方のヘッダが設けられるとともに、凝縮部の入口ヘッダに仕切りを介して過冷却部の他方のヘッダが設けられ、凝縮部の出口ヘッダと、過冷却部の一方のヘッダにまたがるようにレシーバタンクが取り付けられ、凝縮部の冷媒出口から流出した冷媒がレシーバタンクを通過して過冷却部の一方のヘッダに流入するようになっている熱交換器。。

14)上記6)〜10)のうちのいずれかに記載の凝縮器からなる凝縮部の下方に、左右方向に間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のヘッダと、両ヘッダ間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダにそれぞれ接続された複数の偏平状冷媒流通管と、隣接する冷媒流通管間に配置されたフィンとを備えた過冷却部が配置され、凝縮部における冷媒出口が形成された一方のヘッダに仕切りを介して過冷却部の一方のヘッダが設けられるとともに、凝縮部における他方のヘッダに仕切りを介して過冷却部の他方のヘッダが設けられ、凝縮部の冷媒出口が形成されたヘッダと、過冷却部の一方のヘッダにまたがるようにレシーバタンクが取り付けられ、凝縮部の冷媒出口から流出した冷媒がレシーバタンクを通過して過冷却部の一方のヘッダに流入するようになっている熱交換器。

15)使用される冷媒に３〜１０質量％の圧縮機潤滑油が混入している上記13)または14)記載の熱交換器。

16)過冷却器の各冷媒流通管内に、複数の冷媒通路が並列状に設けられており、冷媒通路の流体直径が０．２〜１．６ｍｍである上記13)〜15)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

17)圧縮機、上記1)〜12)のうちのいずれかに記載の凝縮器、膨張弁および蒸発器を有しており、３〜１０質量％の圧縮機潤滑油が混入している冷媒が使用される冷凍サイクル。

18)圧縮機、上記13)〜16)のうちのいずれかに記載の熱交換器、膨張弁および蒸発器を有しており、３〜１０質量％の圧縮機潤滑油が混入している冷媒が使用される冷凍サイクル。

19)上記17)または18)記載の冷凍サイクルをエアコンとして備えている車両。

上記1)の凝縮器によれば、冷媒入口の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管の本数が２１本以下であるから、冷媒に圧縮機潤滑油が混入している場合にも、冷媒は下部に位置する冷媒流通管内にも流れ易くなり、凝縮に寄与する冷媒流通管の数が比較的多くなって凝縮性能の低下が抑制される。

上記2)の凝縮器によれば、凝縮性能の低下を抑制する効果が一層優れたものになる。

上記3)の凝縮器によれば、凝縮性能の低下を抑制する効果がさらに一層優れたものになる。

上記4)のように、冷媒流通管の総本数が２２〜７０本の場合に、上記1)〜3)の凝縮器は顕著な効果を奏する。

上記6)の凝縮器によれば、上端通路群における冷媒入口の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管の本数が２１本以下であるから、冷媒に圧縮機潤滑油が混入している場合にも、冷媒は上端通路群の下部に位置する冷媒流通管内にも流れ易くなり、凝縮に寄与する冷媒流通管の数が比較的多くなって上端通路群での凝縮性能の低下が抑制される。

上記7)の凝縮器によれば、上端通路群での凝縮性能の低下を抑制する効果が一層優れたものになる。

上記8)の凝縮器によれば、上端通路群での凝縮性能の低下を抑制する効果がさらに一層優れたものになる。

上記9)のように、上端通路群を構成する冷媒流通管の総本数が２２〜７０本の場合に、上記6)〜8)の凝縮器は顕著な効果を奏する。

上記11)のように、冷媒に３〜１０質量％の圧縮機潤滑油が混入している場合に、上記1)〜10)の凝縮器は顕著な効果を奏する。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付して重複する説明を省略する。

この実施形態は、この発明を、凝縮部と過冷却部とが一体化された熱交換器に適用したものである。なお、以下の説明において、「アルミニウム」という語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

図１はこの発明による凝縮器からなる凝縮部を備えた熱交換器の全体構成を示し、図２はその要部の構成を示す。

図１において、熱交換器(1)は、凝縮部(2)および過冷却部(3)が同一垂直面内において上下に並んで設けられ、凝縮部(2)および過冷却部(3)にまたがってレシーバタンク(4)が設けられたものである。

凝縮部(2)は、互いに間隔をおいて配置されかつ上下方向にのびるアルミニウム製入口ヘッダ(5)およびアルミニウム製出口ヘッダ(6)と、両ヘッダ(5)(6)間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダ(5)(6)にそれぞれ接続された複数のアルミニウム製偏平状冷媒流通管(7)と、隣接する冷媒流通管(7)間に配置されて冷媒流通管(7)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(8)とを備えている。上端の冷媒流通管(7)の上方にはこの冷媒流通管(7)と間隔をおいてアルミニウム製サイドプレート(9)が配置され、サイドプレート(9)と冷媒流通管(7)との間にもアルミニウム製コルゲートフィン(8)が配置されてサイドプレート(9)および冷媒流通管(7)にろう付されている。

過冷却部(3)は、互いに間隔をおいて配置されかつ上下方向にのびるアルミニウム製第１ヘッダ(11)およびアルミニウム製第２ヘッダ(12)と、両ヘッダ(11)(12)間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダ(11)(12)にそれぞれ接続された複数のアルミニウム製偏平状冷媒流通管(13)と、隣接する冷媒流通管(13)間に配置されて冷媒流通管(13)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(14)とを備えている。下端の冷媒流通管(13)の下方にはこの冷媒流通管(13)と間隔をおいてアルミニウム製サイドプレート(15)が配置され、サイドプレート(15)と冷媒流通管(13)との間にもアルミニウム製コルゲートフィン(14)が配置されてサイドプレート(15)および冷媒流通管(13)にろう付されている。

凝縮部(2)および過冷却部(3)の冷媒流通管(7)(13)には、図示は省略したが、複数の横断面非円形冷媒通路が並列状に設けられている。冷媒流通管(7)(13)の流体直径(Dh)は０．２〜１．６ｍｍであることが好ましい。流体直径(Dh)とは、複数の非円形冷媒通路を有する冷媒流通管(7)(13)を、１つの管路を有する円管とみなした場合の管路の等価直径を意味するものであり、次式で定義される。

Dh＝４ｍ
但し、ｍ＝Ac／Piであり、Ac：複数の冷媒通路の通路断面積の合計、Pi：複数の冷媒通路の断面内周長である。

凝縮部(2)の両ヘッダ(5)(6)および過冷却部(3)の両ヘッダ(11)(12)は、左右１対の上下方向にのびかつ両端が閉鎖されたタンク(16)内を、その下部において仕切り(17)により仕切ることにより形成されたものであり、右側タンク(16)における仕切り(17)よりも上方の部分が凝縮部(2)の入口ヘッダ(5)となり、同じく下方の部分が過冷却部(3)の第２ヘッダ(12)となっている。また、左側タンク(16)における仕切り(17)よりも上方の部分が凝縮部(2)の出口ヘッダ(6)となり、同じく下方の部分が過冷却部(3)の第１ヘッダ(11)となっている。

凝縮部(2)の入口ヘッダ(5)に、その内部に冷媒を流入させる冷媒入口部材(18)が接続されるとともに、出口ヘッダ(6)に、その内部から冷媒をレシーバタンク(4)に流出させる冷媒出口部材(19)が接続されている。凝縮部(2)の冷媒入口部材(18)は、図２に示すように、入口ヘッダ(5)の周壁に形成された冷媒入口(23)内に挿入される挿入部(18a)を有しており、一端が挿入部(18a)先端面に開口するとともに、他端が入口ヘッダ(5)外に存在する部分の端面に開口した冷媒流通路(18b)が形成されている。

過冷却部(3)の第１ヘッダ(11)に、その内部にレシーバタンク(4)から冷媒を流入させる冷媒入口部材(21)が接続されるとともに、第２ヘッダ(12)に、その内部から冷媒を流出させる冷媒出口部材(22)が接続されている。

なお、図示は省略したが、過冷却部(3)の冷媒出口部材(22)も冷媒入口部材(18)と同様な構成であり、冷媒入口部材(18)の場合と同様に第２ヘッダ(12)に形成された冷媒出口（図示略）に接続されている。また、凝縮部(2)の冷媒出口部材(19)は、出口ヘッダ(6)の下端部に形成された冷媒出口（図示略）とレシーバタンク(4)の冷媒入口（図示略）とを連通させるように出口ヘッダ(6)およびレシーバタンク(4)に接続され、過冷却部(3)の冷媒入口部材(21)は、レシーバタンク(4)の冷媒出口（図示略）と第１ヘッダ(11)に形成された冷媒入口（図示略）とを連通させるように、第１ヘッダ(11)およびレシーバタンク(4)に接続されている。

レシーバタンク(4)の内部には、冷媒から異物を除去するフィルタおよび冷媒中の水分を吸収するためのドライヤ（いずれも図示略）が配置されている。

そして、圧縮機により圧縮された高温高圧のガス状冷媒が、冷媒入口部材(18)を通して凝縮部(2)の冷媒入口(23)から入口ヘッダ(5)内に流入し、全ての冷媒流通管(7)内を左方に流れる間に凝縮して出口ヘッダ(6)内に流入し、冷媒出口から冷媒出口部材(19)を通してレシーバタンク(4)に流入し、ここで異物および水分が除去された後、冷媒入口部材(21)を通してから過冷却部(3)の第１ヘッダ(11)に流入し、全ての冷媒流通管(13)内を右方に流れる間に５〜１５℃過冷却され、第２ヘッダ(12)に流入した後、冷媒出口部材(22)を通して膨張弁を経て蒸発器に送られる。

ここで、凝縮部(2)は、たとえば正面から見た高さ(H)が１５０〜５００ｍｍ、冷媒流通管(7)の長さ方向（左右方向）の幅(W)が２００〜８００ｍｍ、冷媒流通管(7)の高さが０．８〜３ｍｍ、隣接する冷媒流通管(7)間の間隔（フィン高さ）が４．５〜１２ｍｍであり、凝縮部(2)における冷媒流通管(7)の総本数が２２〜７０本である。そして、凝縮部(2)の入口ヘッダ(5)における冷媒入口(23)の上下方向の中心(O)（図２参照）よりも下方に存在する冷媒流通管(7)の本数は２１本以下である。冷媒入口(23)の上下方向の中心(O)よりも下方に存在する冷媒流通管(7)の本数は１６本以下であることが好ましく、７本以下であることが望ましい。

上述した熱交換器(1)は、潤滑油を使用する圧縮機、減圧器（膨張弁）および蒸発器とともに冷凍サイクルを構成するようになっている。したがって、この冷凍サイクルを循環する冷媒には、３〜１０質量％の圧縮機潤滑油が混入している。このような冷凍サイクルは、たとえば自動車のような車両のエアコンとして用いられる。

次に、上述した構成の熱交換器を用いて行ったこの発明の具体的実施例を、比較例とともに説明する。

実施例１
凝縮部(2)と過冷却部(3)とを合わせた全体の高さが３６０ｍｍ、同じく左右方向の幅が６００ｍｍ、凝縮部(2)の高さ(H)が３００ｍｍであり、凝縮部(2)の冷媒流通管(7)の総本数が４３本、過冷却部(3)の冷媒流通管(13)の総本数が７本であり、凝縮部(2)おける冷媒入口(23)の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管(7)の本数が２１本である熱交換器(1)（図１参照）。

実施例２
凝縮部(2)おける冷媒入口(23)の上下方向の中心(O)よりも下方に存在する冷媒流通管(7)の本数が７本である他は、実施例１と同じ構成の熱交換器(1A)（図３参照）。

比較例
凝縮部(2)おける冷媒入口(23)の上下方向の中心(O)よりも下方に存在する冷媒流通管(7)の本数が４０本である他は、実施例１と同じ構成の熱交換器(1B)（図４参照）。

評価試験
これらの熱交換器(1)(1A)(1B)と、圧縮機、膨張弁および蒸発器とを用いて冷凍サイクルを組み立て、車速４０km/hに相当する擬似走行条件で運転試験を行った。ここで、凝縮部(2)の隣接する冷媒流通管(7)間に導入される空気の温度である空気側入口温度(T)は４０℃、同じく風速２m/sである。

そして、平均凝縮温度(Tc)を測定するとともに、平均凝縮温度(Tc)と空気側入口温度(T)との差(Tx)を求めた。その結果を表１に示す。また、１／Txを求め、比較例の１／Txを１００とした場合の結果を表１に示す。なお、１／Txの値が大きいほど性能が優れていることになる。

表１に示す結果から、平均凝縮温度(Tc)と空気側入口温度(T)との差(Tx)は、実施例２＜実施例１＜比較例となり、実施例２の熱交換器(1A)における凝縮部(2)の凝縮性能が最も優れていることが分かる。

また、上述した運転試験中において、凝縮部(2)の部分の温度を、サーモトレーサにより測定した。その結果、実施例１の熱交換器(1)の凝縮部(2)においては、図１に鎖線で示す比較的狭い部分Ｘの温度が低くなっており、この部分Ｘの冷媒流通管(7)に冷媒があまり流れていないことが分かった。実施例２の熱交換器(1A)においては、温度の低い部分が存在せず、全ての冷媒流通管(7)に冷媒がほぼ均一に流れていることが分かる。比較例の熱交換器(1B)においては、実施例１の場合よりも広範囲の図４に鎖線で示す部分Ｙの温度が低くなっており、この部分の冷媒流通管(7)に冷媒があまり流れていないことが分かった。

図５はこの発明の他の実施形態を示す。

図５に示す熱交換器(30)の場合、この発明による凝縮器からなる凝縮部(31)には入口ヘッダと出口ヘッダとの区別はないため、図１の熱交換器(1)の凝縮部(2)における右側ヘッダ（入口ヘッダ(5)）を第１ヘッダ(5)といい、同じく左側ヘッダ（出口ヘッダ(6)）を第２ヘッダ(6)というものとする。

熱交換器(30)の凝縮部(31)は、第１ヘッダ(5)の中程より上方位置の内部に設けられたアルミニウム製第１仕切板(32)と、第２ヘッダ(6)の中程より下方位置の内部に設けられた第２仕切板(33)とを備えている。そして、凝縮部(31)には、第１仕切板(32)よりも上方の部分、両仕切板(32)(33)間の部分および第２仕切板(33)よりも下方の部分において、それぞれ上下に連続して並んだ冷媒流通管(7)からなる通路群(34)(35)(36)が設けられている。各通路群(34)(35)(36)を構成する冷媒流通管(7)の本数は、上から順次減少している。また、各通路群(34)(35)(36)を構成する全ての冷媒流通管(7)における冷媒の流れ方向が同一となっているとともに、隣り合う２つの通路群(34)(35)および(35)(36)における冷媒の流れ方向が異なっている。

第１ヘッダ(5)における第１仕切板(32)よりも上方でかつ上端通路群(34)の下部と対応する高さ位置に、図１の熱交換器(1)の凝縮部(2)の場合と同様に冷媒入口(23)が形成され、冷媒入口(23)に冷媒入口部材(18)が接続されている。上端通路群(34)における冷媒入口(23)の上下方向の中心(O)よりも下方に存在する冷媒流通管(7)の本数は２１本以下である。上端通路群(34)における冷媒入口(23)の上下方向の中心(O)よりも下方に存在する冷媒流通管(7)の本数は１６本以下であることが好ましく、７本以下であることが望ましい。

第２ヘッダ(6)における第２仕切板(33)よりも下方でかつ下端通路群(36)の中央部と対応する高さ位置に、図１の熱交換器(1)の凝縮部(2)の場合と同様に冷媒出口が形成され、冷媒出口に冷媒出口部材(19)が接続されている。

レシーバタンク(4)は、凝縮部(31)の第２ヘッダ(6)における第２仕切板(33)よりも下方の部分と、過冷却部(3)の第１ヘッダ(11)とにまたがるように取り付けられている。

そして、圧縮機により圧縮された高温高圧のガス状冷媒が、冷媒入口部材(18)を通して凝縮部(2)の冷媒入口(23)から第１ヘッダ(5)における第１仕切板(32)よりも上方の部分内に流入し、凝縮部(31)内を各通路群(34)(35)(36)単位に蛇行状に流れる間に凝縮して第２ヘッダ(6)における第２仕切板(33)よりも下方の部分内に流入し、冷媒出口から冷媒出口部材(19)を通してレシーバタンク(4)に流入し、ここで異物および水分が除去された後、冷媒入口部材(21)を通して過冷却部(3)の第１ヘッダ(11)に流入し、全ての冷媒流通管(13)内を右方に流れる間に５〜１５℃過冷却され、第２ヘッダ(12)に流入した後、冷媒出口部材(22)を通して膨張弁を経て蒸発器に送られる。

ここで、凝縮部(31)の冷媒流通管(7)の長さ方向（左右方向）の幅、冷媒流通管(7)の高さ、隣接する冷媒流通管(7)間の間隔（フィン高さ）、凝縮部(31)における冷媒流通管(7)の総本数、および冷媒流通管(7)の流体直径(Dh)は、それぞれ図１の熱交換器(1)の場合と同じである。また、上端通路群(34)の正面から見た高さ(H1)は１５０〜５００ｍｍであることが好ましい。その他の構成は図１に示す熱交換器(1)と同じである。

図５に示す熱交換器(30)において、通路群の数は、複数であれば適宜変更可能である。通路群の数は、第１ヘッダ(5)の内部に設けられる仕切板の数および第２ヘッダ(6)の内部に設けられる仕切板の数を適宜変更することにより、変更される。通路群の数が奇数の場合には、第１ヘッダ(5)における上端通路群と対応する位置に、冷媒入口を有する冷媒入口部材が接続され、同じく偶数の場合には、第２ヘッダ(6)における上端通路群と対応する位置に冷媒入口を有する冷媒入口部材が接続される。

上記２つの実施形態においては、この発明の凝縮器からなる凝縮部が、過冷却部と一体となった熱交換器に適用された場合について説明したが、この発明による凝縮器は、当然のことながら、過冷却器と別体となった単独の凝縮器にも適用可能である。

この発明の凝縮器からなる凝縮部を備えた熱交換器の実施形態を示す全体正面図である。図１に示す熱交換器の凝縮部における冷媒入口部材の部分を拡大して示す断面図である。実施例２の熱交換器を示す全体正面図である。比較例の熱交換器を示す全体正面図である。この発明の他の実施形態を示す全体正面図である。

符号の説明

(1)(1A)(30)：熱交換器
(2)(31)：凝縮部
(3)：過冷却部
(4)：受液器
(5)：入口ヘッダ
(6)：出口ヘッダ
(7)：冷媒流通管
(8)：コルゲートフィン
(11)：入口ヘッダ(11)
(12)：出口ヘッダ(12)
(13)：冷媒流通管
(14)：コルゲートフィン
(23)：冷媒入口
(34)(35)(36)：通路群

Claims

左右方向に間隔をおいて配置された上下方向にのびる入口ヘッダおよび出口ヘッダと、両ヘッダ間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダにそれぞれ接続された複数の偏平状冷媒流通管と、隣接する冷媒流通管間に配置されたフィンとを備えており、入口ヘッダに、その内部に冷媒を流入させる冷媒入口が形成されるとともに、出口ヘッダに、その内部から冷媒を流出させる冷媒出口が形成され、冷媒入口から入口ヘッダに流入した冷媒が全ての冷媒流通管内を出口ヘッダ側に流れるようになっている凝縮器であって、冷媒入口の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管の本数が２１本以下である凝縮器。
冷媒入口の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管の本数が１６本以下である請求項１記載の凝縮器。
冷媒入口の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管の本数が７本以下である請求項１記載の凝縮器。
冷媒流通管の総本数が２２〜７０本である請求項１〜３のうちのいずれかに記載の凝縮器。
正面から見た高さが１５０〜５００ｍｍ、左右方向の幅が２００〜８００ｍｍ、冷媒流通管の高さが０．８〜３ｍｍ、隣接する冷媒流通管間の間隔が４．５〜１２ｍｍである請求項１〜４のうちのいずれかに記載の凝縮器。
左右方向に間隔をおいて配置された上下方向にのびる２つのヘッダと、両ヘッダ間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダにそれぞれ接続された複数の偏平状冷媒流通管と、隣接する冷媒流通管間に配置されたフィンとを備えており、上下に連続して並んだ複数の冷媒流通管からなる通路群が上下方向に並んで複数設けられ、各通路群を構成する全ての冷媒流通管における冷媒の流れ方向が同一となっているとともに、隣り合う２つの通路群の冷媒流通管における冷媒の流れ方向が異なっており、一方のヘッダにおける上端の通路群と対応する高さ位置に、その内部に冷媒を流入させる冷媒入口が形成されるとともに、冷媒入口が形成された上記一方のヘッダまたは他方のヘッダにおける下端の通路群と対応する高さ位置に、その内部から冷媒を流出させる冷媒出口が形成され、冷媒入口から送り込まれた冷媒が、全ての通路群の冷媒流通管を通って冷媒出口から排出されるようになされている凝縮器であって、上端通路群における冷媒入口の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管の本数が２１本以下である凝縮器。
上端通路群における冷媒入口の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管の本数が１６本以下である請求項６記載の凝縮器。
上端通路群における冷媒入口の上下方向の中心よりも下方に存在する冷媒流通管の本数が７本以下である請求項６記載の凝縮器。
上端通路群を構成する冷媒流通管の総本数が２２〜７０本である請求項６〜８のうちのいずれかに記載の凝縮器。
左右方向の幅が２００〜８００ｍｍ、冷媒流通管の高さが０．８〜３ｍｍ、隣接する冷媒流通管間の間隔が４．５〜１２ｍｍであり、上端通路群の正面から見た高さが１５０〜５００ｍｍである請求項６〜９のうちのいずれかに記載の凝縮器。
使用される冷媒に３〜１０質量％の圧縮機潤滑油が混入している請求項１〜１０のうちのいずれかに記載の凝縮器。
各冷媒流通管内に、複数の冷媒通路が並列状に設けられており、冷媒通路の流体直径が０．２〜１．６ｍｍである請求項１〜１１のうちのいずれかに記載の凝縮器。
請求項１〜５のうちのいずれかに記載の凝縮器からなる凝縮部の下方に、左右方向に間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のヘッダと、両ヘッダ間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダにそれぞれ接続された複数の偏平状冷媒流通管と、隣接する冷媒流通管間に配置されたフィンとを備えた過冷却部が配置され、凝縮部の出口ヘッダに仕切りを介して過冷却部の一方のヘッダが設けられるとともに、凝縮部の入口ヘッダに仕切りを介して過冷却部の他方のヘッダが設けられ、凝縮部の出口ヘッダと、過冷却部の一方のヘッダにまたがるようにレシーバタンクが取り付けられ、凝縮部の冷媒出口から流出した冷媒がレシーバタンクを通過して過冷却部の一方のヘッダに流入するようになっている熱交換器。
請求項６〜１０のうちのいずれかに記載の凝縮器からなる凝縮部の下方に、左右方向に間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のヘッダと、両ヘッダ間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダにそれぞれ接続された複数の偏平状冷媒流通管と、隣接する冷媒流通管間に配置されたフィンとを備えた過冷却部が配置され、凝縮部における冷媒出口が形成された一方のヘッダに仕切りを介して過冷却部の一方のヘッダが設けられるとともに、凝縮部における他方のヘッダに仕切りを介して過冷却部の他方のヘッダが設けられ、凝縮部の冷媒出口が形成されたヘッダと、過冷却部の一方のヘッダにまたがるようにレシーバタンクが取り付けられ、凝縮部の冷媒出口から流出した冷媒がレシーバタンクを通過して過冷却部の一方のヘッダに流入するようになっている熱交換器。
使用される冷媒に３〜１０質量％の圧縮機潤滑油が混入している請求項１３または１４記載の熱交換器。
過冷却部の各冷媒流通管内に、複数の冷媒通路が並列状に設けられており、冷媒通路の流体直径が０．２〜１．６ｍｍである請求項１３〜１５のうちのいずれかに記載の熱交換器。
圧縮機、請求項１〜１２のうちのいずれかに記載の凝縮器、膨張弁および蒸発器を有しており、３〜１０質量％の圧縮機潤滑油が混入している冷媒が使用される冷凍サイクル。
圧縮機、請求項１３〜１６のうちのいずれかに記載の熱交換器、膨張弁および蒸発器を有しており、３〜１０質量％の圧縮機潤滑油が混入している冷媒が使用される冷凍サイクル。
請求項１７または１８記載の冷凍サイクルをエアコンとして備えている車両。