JP2008032298A - Internal heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷媒の循環により取入れ空気の冷却を行う冷凍サイクルに設けられる内部熱交換器に関する。 The present invention relates to an internal heat exchanger provided in a refrigeration cycle that cools intake air by circulating a refrigerant.
従来、コンプレッサで加圧させた冷媒を、コンデンサにて外気との熱交換を行い冷却し、膨張弁を通過させることで減圧し、エバポレータにて蒸発させてコンプレッサに戻す冷凍サイクルにおいて、膨張弁より上流の高圧側通路とエバポレータより下流の低圧側通路との両方に接合される内部熱交換器を設けて、上記の高圧側通路を流動する比較的高温の冷媒と上記の低圧側通路を通る比較的低温の冷媒との間で熱交換を行う構造が知られている(例えば特許文献1)。 Conventionally, in a refrigeration cycle, the refrigerant pressurized by the compressor is cooled by exchanging heat with the outside air using a condenser, depressurized by passing through an expansion valve, evaporated by an evaporator, and returned to the compressor. Comparison between the relatively high-temperature refrigerant flowing in the high-pressure side passage and the low-pressure side passage by providing an internal heat exchanger that is joined to both the high-pressure side passage upstream and the low-pressure side passage downstream of the evaporator. A structure for exchanging heat with a refrigerant having a low temperature is known (for example, Patent Document 1).
この従来技術にあっては、内部熱交換器で膨張弁より上流の高圧側通路を流動する冷媒を冷却することにより、膨張弁を介してエバポレータへ流入する冷媒の温度が低下するのでエバポレータの冷却能力を向上させることができる。
しかし、上述した従来技術にあっては、外気温度が低下すると、コンデンサにて外気との熱交換により冷却される冷媒の温度が下がり、内部熱交換器の高圧側に流入する冷媒の温度が低くなるため、内部熱交換器の高圧側の冷媒の温度が低圧側の冷媒の温度よりも低くなる現象が生じることがある。 However, in the above-described prior art, when the outside air temperature decreases, the temperature of the refrigerant cooled by heat exchange with the outside air in the condenser decreases, and the temperature of the refrigerant flowing into the high pressure side of the internal heat exchanger decreases. Therefore, a phenomenon may occur in which the temperature of the refrigerant on the high-pressure side of the internal heat exchanger is lower than the temperature of the refrigerant on the low-pressure side.
ここで、エバポレータからコンプレッサに液体状冷媒が供給されると、コンプレッサが破壊されるおそれがあるので、エバポレータからコンプレッサに供給される冷媒は完全に気化されている必要があるが、上記従来の構造では、内部熱交換器の高圧側と低圧側とで温度の逆転現象が生じた場合には、低圧側の冷媒が、それよりも温度の低い高圧側の冷媒によって冷却されてしまうため、コンプレッサに液体状冷媒が供給されてしまうおそれがあった。 Here, when the liquid refrigerant is supplied from the evaporator to the compressor, the compressor may be destroyed. Therefore, the refrigerant supplied from the evaporator to the compressor needs to be completely vaporized. Then, when a temperature reversal phenomenon occurs between the high-pressure side and the low-pressure side of the internal heat exchanger, the low-pressure side refrigerant is cooled by the high-pressure side refrigerant having a lower temperature. There was a possibility that the liquid refrigerant would be supplied.
そこで、本発明は、内部熱交換器の高圧側と低圧側とで、冷媒の温度が逆転した場合には、熱交換を行うことがない内部熱交換器を得ることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to obtain an internal heat exchanger that does not exchange heat when the refrigerant temperature is reversed between the high pressure side and the low pressure side of the internal heat exchanger.
本発明にあっては、冷媒の循環により空気の冷却を行う冷凍サイクルに設けられ、膨張弁より上流の高圧側通路を流動する冷媒とエバポレータより下流の低圧側通路を流動する冷媒との熱交換を行う内部熱交換器において、前記高圧側通路と前記低圧側通路との間に、潜熱を利用して前記高圧側通路から前記低圧側通路へ熱伝達を行う熱伝達素子を介在させたことを最も主要な特徴とする。 In the present invention, heat exchange is performed between the refrigerant flowing in the high pressure side passage upstream of the expansion valve and the refrigerant flowing in the low pressure side passage downstream of the evaporator, which is provided in the refrigeration cycle that cools the air by circulating the refrigerant. In the internal heat exchanger for performing the above, a heat transfer element for transferring heat from the high pressure side passage to the low pressure side passage using latent heat is interposed between the high pressure side passage and the low pressure side passage. The most important feature.
本発明によれば、膨張弁より上流の高圧側通路とエバポレータより下流の低圧側通路との間に介在させた熱伝達素子により、上記の高圧側通路から低圧側通路へ熱伝達を行うので、膨張弁を介してエバポレータへ流入する冷媒の温度が低下してエバポレータの冷却能力が向上する。一方、外気温度が低下し、上記の高圧側通路を流動する冷媒の温度が低圧側通路を流動する冷媒の温度よりも低くなった場合、上記の熱伝達素子による上記の高圧側通路と低圧側通路との熱伝達を行わないので熱交換を阻止できる。これにより、エバポレータより下流の低圧側通路を流動する冷媒が過度に冷却されてコンプレッサに液体状冷媒が供給されることがないので、コンプレッサの破壊を防止できる。 According to the present invention, heat is transferred from the high pressure side passage to the low pressure side passage by the heat transfer element interposed between the high pressure side passage upstream of the expansion valve and the low pressure side passage downstream of the evaporator. The temperature of the refrigerant flowing into the evaporator via the expansion valve is lowered, and the cooling capacity of the evaporator is improved. On the other hand, when the outside air temperature decreases and the temperature of the refrigerant flowing in the high-pressure side passage becomes lower than the temperature of the refrigerant flowing in the low-pressure side passage, the high-pressure side passage and the low-pressure side by the heat transfer element Since heat transfer with the passage is not performed, heat exchange can be prevented. As a result, the refrigerant flowing in the low pressure side passage downstream from the evaporator is not excessively cooled and the liquid refrigerant is not supplied to the compressor, so that the compressor can be prevented from being destroyed.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、車両用空調装置等に適用される冷凍サイクルを例示する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, a refrigeration cycle applied to a vehicle air conditioner or the like is illustrated.
(第1実施形態)図1は、本実施形態にかかる内部熱交換器を示す斜視図、図2は、図1のA−A線に沿う断面図、図3は、図1のB−B線に沿う断面図、図4は、本実施形態の内部熱交換器を備える冷凍サイクルのブロック図である。 (First Embodiment) FIG. 1 is a perspective view showing an internal heat exchanger according to this embodiment, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 4 is a block diagram of a refrigeration cycle including the internal heat exchanger of the present embodiment.
冷凍サイクル、例えば、図4に示す炭酸ガスエアコン1は、炭酸ガスからなる冷媒を加圧吐出するコンプレッサ2と、外気との熱交換によりコンプレッサ2から送られる冷媒を冷却するコンデンサ(ガスクーラ)3と、このコンデンサ3から送られる冷媒を減圧する膨張弁4と、この膨張弁4から送られる冷媒を蒸発させることにより取込み空気を冷却するエバポレータ5と、このエバポレータ5から送られる冷媒を受け入れるとともに、冷媒の気液分離を行い気体状の冷媒をコンプレッサ2へ送り出すアキュームレータ6とを備えている。
A refrigeration cycle, for example, a carbon
そして、本実施形態の内部熱交換器7は、図1〜図4に示すように、膨張弁4の上流側に設けられる高圧側通路8と、アキュームレータ6の下流側に設けられる低圧側通路9と、これらの高圧側通路8および低圧側通路9の間に介在して、潜熱を利用して高圧側通路8から低圧側通路9へ熱伝達を行う熱伝達素子10とから構成されている。この熱伝達素子10は、熱伝導性を有し、筺体からなり内部に密閉空間が形成される密閉ケース11と、この密閉ケース11に封入される作動流体、例えば水12とからなっており、密閉ケース11の密閉空間から空気などの非凝縮性のガスが排出されたほぼ真空状態で、密閉空間の容積より少ない体積の水12が封入されている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
高圧側通路8は、所定間隔をおいて並列され、水平方向に延びる一対のヘッダタンク13,14と、この一対のヘッダタンク13,14に両端が連通され、密閉ケース11の下面に接合される高圧伝熱管15とから構成されており、一方のヘッダタンク13の一端には、コンデンサ3に接続される高圧入口16が設けられ、他方のヘッダタンク14の一端には、膨張弁4に接続される高圧出口17が設けられている。
The high-
同様に、低圧側通路9は、上記のヘッダタンク13,14の上方に配置され、所定間隔をおいて並列されて水平方向に延びる一対のヘッダタンク18,19と、この一対のヘッダタンク18,19に両端が連通され、密閉ケース11の上面に接合される低圧伝熱管20とから構成されており、一方のヘッダタンク18の一端には、アキュームレータ6に接続される低圧入口21が設けられ、他方のヘッダタンク19の一端には、コンプレッサ2に接続される低圧出口22が設けられている。
Similarly, the low-
本実施形態にあっては、高圧側通路8を流動する冷媒の温度が低圧側通路9を流動する冷媒の温度よりも高い場合、高圧側通路8の熱が密閉ケース11を介して水12に伝達されると、水12が真空状態で封入されているため沸騰して水蒸気が上方の内壁面に達する。
In this embodiment, when the temperature of the refrigerant flowing in the high-
次いで、密閉ケース11の上面に低圧伝熱管20が接合されているので、低圧伝熱管20を介して低圧伝熱管20内の冷媒により吸熱されるとともに、密閉ケース11内の水12は放熱により凝縮して液状となり、下方の内壁面に落下する。
Next, since the low pressure
このようにして熱伝達素子10内の水12の潜熱により高圧側通路8から低圧側通路9へ熱伝達が行われるので、高圧側通路8の冷媒の温度が下がり、低圧伝熱管20内の冷媒の温度が上がる。
In this way, heat is transferred from the high-
一方、外気温度が低下し、高圧側通路8を流動する冷媒の温度が低下し、低圧側通路9を流動する冷媒の温度よりも低くなった場合、密閉ケース11の上方の内壁面で水12の冷却凝縮が行われないので、熱伝達素子10により高圧側通路8から低圧側通路9へ熱伝達されない。また、低圧側通路9を流動する冷媒の温度が比較的高くても、低圧側通路9は密閉ケース11内の下方に溜まる水12から離隔しており、低圧側通路9の熱により水12を加熱することがないので、低圧側通路9から高圧側通路8への熱伝達も行われない。
On the other hand, when the outside air temperature decreases, the temperature of the refrigerant flowing in the high-
以上の本実施形態によれば、高圧側通路8を流動する冷媒の温度が比較的高い場合、熱伝達素子10により高圧側通路8から低圧側通路9へ熱伝達を行うので、高圧側通路8を介してエバポレータ5へ流入する冷媒の温度が低下してエバポレータ5の冷却能力が向上する。また、高圧側通路8を流動する冷媒の温度が低圧側通路9を流動する冷媒の温度よりも低くなった場合、熱伝達素子10による高圧側通路8と低圧側通路9との熱伝達を行わないので、エバポレータ5より下流の低圧側通路9を流動する冷媒が過度に冷却されることを防止できる。
According to the present embodiment described above, when the temperature of the refrigerant flowing in the high-
なお、本実施形態では、密閉ケース11が筺体から構成された場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、密閉ケースを、内部に密閉空間が形成される引抜き管などの扁平管により構成することもできる。また、本実施形態では、密閉ケース11に水12を封入した場合を例示したが、その他の作動流体として、アルコールおよび代替フロン類に属する新代替物質HFC(Hydro・Fluoro・Carbon)のいずれかを用いることもでき、上記の新代替物質HFCにはR134RおよびR152Rが含まれている。
In the present embodiment, the case where the sealed
(第2実施形態)図5は、本実施形態にかかる内部熱交換器を示す斜視図、図6は、図5のC−C線に沿う断面図、図7は、図5の内部熱交換器が傾いた状態を示す断面図である。なお、図5〜図7において前述した図1〜図4に示すものと同様のものには同一符号を付してある。 (Second Embodiment) FIG. 5 is a perspective view showing an internal heat exchanger according to this embodiment, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 5, and FIG. 7 is an internal heat exchange of FIG. It is sectional drawing which shows the state in which the container inclined. 5 to 7, the same reference numerals are assigned to the same components as those shown in FIGS.
図5〜図7に示す本実施形態の内部熱交換器30は、前述した図1〜図4に示すものと比べて、熱伝達素子31の構造が異なっており、その他の構成は基本的に同様である。すなわち、熱伝達素子31では、密閉ケース32内に車両幅方向へ延びる複数の仕切り壁33を設けることにより、密閉ケース32内を複数の密閉室34に区画して、各密閉室34の密閉空間から空気などの非凝縮性のガスが排出されたほぼ真空状態で、密閉空間の容積より少ない体積の水35が封入されている。
The
本実施形態にあっては、高圧側通路8を流動する冷媒の温度が低圧側通路9を流動する冷媒の温度よりも高い場合、高圧側通路8の熱が密閉ケース32を介して各密閉室34内の水35に伝達されると、水35が沸騰して水蒸気が上方の内壁面に達し、水蒸気が液体状へ状態変化する際に放熱し、その熱が低圧伝熱管20の内部の冷媒に吸収され、高圧側通路8から低圧側通路9へ熱伝達が行われる。このとき、各密閉室34内の水35は放熱により凝縮して液状となり、下方の内壁面に落下する。
In the present embodiment, when the temperature of the refrigerant flowing through the high-
一方、外気温度が低下し、高圧側通路8を流動する冷媒の温度が低下し、低圧側通路9を流動する冷媒の温度よりも低くなった場合、各密閉室34内の上方の内壁面で水35の冷却凝縮が行われないので、熱伝達素子31により高圧側通路8から低圧側通路9へ熱伝達されない。また、低圧側通路9を流動する冷媒の温度が比較的高くても、低圧側通路9は各密閉室34の下方に溜まる水35から離隔しており、低圧側通路9の熱で水35を加熱することがないので、低圧側通路9から高圧側通路8への熱伝達も行われない。
On the other hand, when the outside air temperature decreases, the temperature of the refrigerant flowing in the high-
以上の本実施形態によっても、高圧側通路8を流動する冷媒の温度が比較的高い場合、熱伝達素子31により高圧側通路8から低圧側通路9へ熱伝達を行うので、高圧側通路8を介してエバポレータ5へ流入する冷媒の温度が低下してエバポレータ5の冷却能力が向上する。また、高圧側通路8を流動する冷媒の温度が低圧側通路9を流動する冷媒の温度よりも低くなった場合、熱伝達素子31による高圧側通路8と低圧側通路9との熱伝達を行わないので、エバポレータ5より下流の低圧側通路9を流動する冷媒が過度に冷却されることを防止できる。さらに、本実施形態にあっては、車両が前後方向に傾いた場合、図7に示すように各密閉室34内の下方の内壁面が水35で覆われる状態を保ち、かつ水35が各密閉室34内の上方の内壁面に接していないので、水35の潜熱を利用して高圧側通路8から低圧側通路9への熱伝達を行う効果を維持できる。
Also in the present embodiment described above, when the temperature of the refrigerant flowing in the high-
なお、本実施形態では、密閉ケース32内に車両幅方向へ延びる複数の仕切り壁33を設けることにより複数の密閉室34に区画した場合を例示したが、車両前後方向へ延びる複数の仕切り壁も設けることもできる。この場合、車両が幅方向に傾いても各密閉室内の下方の内壁面が水で覆われ、かつ水が各密閉室内の上方の内壁面に接していないので、水の潜熱を利用して高圧側通路8から低圧側通路9へ熱伝達を行う効果を維持できる。また、本実施形態では、密閉ケース11に水35を封入した場合を例示したが、その他の作動流体として、アルコールおよび代替フロン類に属する新代替物質HFC(Hydro・Fluoro・Carbon)のいずれかを用いることもでき、上記の新代替物質HFCにはR134RおよびR152Rが含まれている。
In this embodiment, the case where the plurality of
1 炭酸ガスエアコン(冷凍サイクル)
4 膨張弁
5 エバポレータ
7 内部熱交換器
8 高圧側通路
9 低圧側通路
10 熱伝達素子
11 密閉ケース
12 水(作動流体)
1 Carbon dioxide air conditioner (refrigeration cycle)
4
Claims (3)
前記高圧側通路(8)と前記低圧側通路(9)との間に、潜熱を利用して前記高圧側通路(8)から前記低圧側通路(9)へ熱伝達を行う熱伝達素子(10)を介在させたことを特徴とする内部熱交換器。 Refrigerating cycle (1) that cools the air by circulating the refrigerant, the refrigerant flowing in the high pressure side passage (8) upstream from the expansion valve (4) and the low pressure side passage (9) downstream from the evaporator (5) In the internal heat exchanger (7) that performs heat exchange with the refrigerant flowing through
A heat transfer element (10) for transferring heat from the high pressure side passage (8) to the low pressure side passage (9) using latent heat between the high pressure side passage (8) and the low pressure side passage (9). ), An internal heat exchanger.
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JP2006205178A JP2008032298A (en) | 2006-07-27 | 2006-07-27 | Internal heat exchanger |
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Cited By (2)
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KR102057898B1 (en) * | 2017-04-03 | 2019-12-20 | 주식회사 하이낸드 | Thermal diode heat exchanger and heat exchanging system including thereof |
CN113547956A (en) * | 2020-09-30 | 2021-10-26 | 株式会社电装 | Vehicle thermal management system |
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- 2006-07-27 JP JP2006205178A patent/JP2008032298A/en not_active Withdrawn
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