JP2008138895A - 蒸発器ユニット - Google Patents

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Ryohei Nakada
亮平 中田
Yoshiyuki Okamoto
義之 岡本
Tomohiko Nakamura
友彦 中村
Teiyuya Aun
ティュヤ アウン
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Denso Corp
株式会社デンソー
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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT-PUMP SYSTEMS
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    • F25B2341/001Ejectors not being used as compression device
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/18Optimization, e.g. high integration of refrigeration components

Abstract

【課題】搭載スペースの大型化を招くことなく吐出冷媒の圧力損失を低減する。
【解決手段】ノズル部14aから噴射される高い速度の冷媒流により冷媒吸引口14bから冷媒を吸引し、ノズル部14aから噴射された冷媒と冷媒吸引口14bから吸引された冷媒とを混合して出口部14eから吐出するエジェクタ14と、出口部14eから吐出された吐出冷媒を蒸発させる第1蒸発器15と、第1蒸発器15に隣接配置される第2蒸発器18とを備え、第2蒸発器18は、吐出冷媒を蒸発させる吐出冷媒蒸発部181と、冷媒吸引口14bに吸引される吸引冷媒を蒸発させる吸引冷媒蒸発部182とを有しており、吐出冷媒が、第1蒸発器15と吐出冷媒蒸発部181とを並列に流れるようにした。
【選択図】図1

Description

本発明は、エジェクタ式冷凍サイクルに用いられる蒸発器ユニットに関する。
従来、冷媒減圧手段の役割および冷媒循環手段の役割を果たすエジェクタを有するエジェクタ式冷凍サイクルが知られている。このエジェクタ式冷凍サイクルは、例えば、車両用空調装置、あるいは車載の荷物を冷凍、冷蔵する車両用冷凍装置等に適用して有効である。また、定置型の冷凍サイクルシステム、例えば、空調装置、冷蔵庫、冷凍庫などに適用して有効である。この種のエジェクタ式冷凍サイクルは特許文献1等にて知られている。
この特許文献1では、冷媒減圧手段および冷媒循環手段の役割を果たすエジェクタの出口側に第1蒸発器を配置し、この第1蒸発器の出口側を圧縮機の吸入側に接続するとともに、エジェクタの上流部から分岐する冷媒分岐通路を設け、この冷媒分岐通路の下流側に第2蒸発器を配置し、第2蒸発器の出口側をエジェクタの冷媒吸引口に接続したエジェクタ式冷凍サイクルが開示されている。
つまり、エジェクタの出口部から吐出された吐出冷媒を第1蒸発器で蒸発させ、エジェクタの冷媒吸引口に吸引される吸引冷媒を第2蒸発器で蒸発させるようになっている。
この従来技術によると、膨張時の冷媒の高速な流れにより生じる圧力低下を利用して、第2蒸発器から排出される気相冷媒を吸引するとともに、膨張時の冷媒の速度エネルギーをエジェクタのディフューザ部(昇圧部)にて圧力エネルギーに変換して冷媒圧力を上昇させるので、圧縮機の吸入冷媒圧力を上昇させることできる。このため、圧縮機の駆動動力を低減できるので、サイクル効率(COP)を向上することができる。
特開2005−308384号公報
ところで、この従来技術では、エジェクタ昇圧後の吐出冷媒が第1蒸発器を通過したのちに圧縮機に吸入されるので、第1蒸発器で発生する圧力損失によって圧縮機の吸入冷媒圧力が低下してしまう。このため、エジェクタによるサイクル効率(COP)の向上効果が薄れてしまうという問題がある。
そこで、第1蒸発器の冷媒流路面積を拡大して第1蒸発器における冷媒流速を低減することによって、圧力損失を低減する対策が考えられるが、単純に第1蒸発器の冷媒流路面積を拡大すると第1蒸発器の体格が大型化して搭載スペースが大型化してしまうという問題がある。
本発明は、上記点に鑑み、搭載スペースの大型化を招くことなく、エジェクタから吐出された吐出冷媒の圧力損失を低減できる蒸発器ユニットを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、ノズル部(14a)から噴射される高い速度の冷媒流により冷媒吸引口(14b)から冷媒を吸引し、ノズル部(14a)から噴射された冷媒と冷媒吸引口(14b)から吸引された冷媒とを混合して出口部(14e)から吐出するエジェクタ(14)と、
出口部(14e)から吐出された吐出冷媒を蒸発させる第1蒸発器(15)と、
第1蒸発器(15)に隣接配置される第2蒸発器(18)とを備え、
第2蒸発器(18)は、吐出冷媒を蒸発させる吐出冷媒蒸発部(181)と、冷媒吸引口(14b)に吸引される吸引冷媒を蒸発させる吸引冷媒蒸発部(182)とを有しており、
吐出冷媒が、第1蒸発器(15)と吐出冷媒蒸発部(181)とを並列に流れるようになっていることを特徴とする。
これによると、吐出冷媒が第1蒸発器(15)と吐出冷媒蒸発部(181)とを並列に流れるので、上記従来技術のように吐出冷媒が第1蒸発器(15)のみを流れる場合と比較して吐出冷媒の流路面積を拡大できる。このため、吐出冷媒の冷媒流速を低減できるので、吐出冷媒の圧力損失を低減できる。
ここで、吐出冷媒蒸発部(181)を第2蒸発器(18)の一部として構成しているので、第1蒸発器(15)の体格が大型化することを回避できる。この結果、搭載スペースの大型化を招くことなく吐出冷媒の圧力損失を低減できる。
なお、本発明によると、吐出冷媒蒸発部(181)を第2蒸発器(18)の一部として構成しているので、上記従来技術のように吸引冷媒が第2蒸発器(18)の全体を流れる場合と比較して吸引冷媒の流路面積が縮小する。このため、吸引冷媒の冷媒流速が上昇して吸引冷媒の圧力損失が増加し、ひいては、吐出冷媒の圧力損失が増加する。
しかしながら、吐出冷媒はノズル部(14a)から噴射された冷媒と吸引冷媒とをエジェクタ(14)内部で混合した後の冷媒であるので、吐出冷媒の流量は吸引冷媒の流量よりも多くなる。逆に言えば、吸引冷媒の流量は吐出冷媒の流量よりも少ない。
このため、吐出冷媒蒸発部(181)を第2蒸発器(18)の一部として構成することによって吸引冷媒の圧力損失が増加しても、全体としては吐出冷媒の圧力損失を低減できる。
本発明は、具体的には、第1蒸発器(15)と第2蒸発器(18)はそれぞれ、複数本の冷媒通路(21)と、複数本の冷媒通路(21)に対する冷媒流れの分配または集合を行うタンク(15b、15c、18b、18c)とを備え、
第1蒸発器(15)のタンク(15b)内には、複数本の冷媒通路(21)に対して冷媒流れを分配する第1分配空間(40)が形成されており、
第2蒸発器(18)のタンク(18b)内には、吐出冷媒蒸発部(181)の複数本の冷媒通路(21)に対して冷媒流れを分配する第2分配空間(37)が形成されており、
出口部(14e)が第2分配空間(37)のみに連通し、
第2分配空間(37)と第1分配空間(40)とを連通する連通路(41)を有し、
出口部(14e)から第2分配空間(37)に吐出された吐出冷媒が、連通路(41)を通じて第1分配空間(40)に流入する。
これによると、タンク(15b、18b)によって吐出冷媒を第1蒸発器(15)側と吐出冷媒蒸発部(181)側とに分配できるので、流路構成を簡素化できる。
ところで、出口部(14e)から第2分配空間(37)に吐出された吐出冷媒のうち液相冷媒は重力によって落下する。このため、第2分配空間(37)を吐出冷媒蒸発部(181)の複数本の冷媒通路(21)の入口部(21a)よりも上方に配置する場合には、液相冷媒が吐出冷媒蒸発部(181)の複数本の冷媒通路(21)の入口部(21a)に直接流入してしまい、連通路(41)に流入しにくい。
この結果、第1蒸発器(15)側に分配される吐出冷媒の流量が少なくなりやすいという問題がある。この問題は、特に、吐出冷媒の流量が少ない場合に顕著になってしまう。
この点に鑑みて、本発明は、より具体的には、第2分配空間(37)が吐出冷媒蒸発部(181)の複数本の冷媒通路(21)の入口部(21a)よりも重力方向の上方に配置されており、
第2分配空間(37)には、吐出冷媒を一旦溜める断面凹形状の冷媒貯留部材(48)が配置され、
断面凹形状の一端部(48a)側を溢れた液相冷媒が連通路(41)に流れ、
断面凹形状の他端部(48c)側を溢れた液相冷媒が入口部(21a)に落下するようになっている。
これにより、液相冷媒が吐出冷媒蒸発部(181)の複数本の冷媒通路(21)の入口部(21a)に直接流入することを防止できるので、連通路(41)に流入する液相冷媒の流量を増加できる。このため、吐出冷媒を第1蒸発器(15)側に良好に分配できる。
また、本発明は、より具体的には、第1蒸発器(15)のタンク(15c)内には、複数本の冷媒通路(21)からの冷媒流れを集合する第1集合空間(45)が形成されており、
第2蒸発器(18)のタンク(18c)内には、吐出冷媒蒸発部(181)の複数本の冷媒通路(21)からの冷媒流れを集合する第2集合空間(44)が形成されており、
第1集合空間(45)と第2集合空間(44)とが連通している。
これによると、第1蒸発器(15)側と吐出冷媒蒸発部(181)側とに分配された冷媒をタンク(15c、18c)によって集合できるので、流路構成を簡素化できる。
また、本発明は、具体的には、エジェクタ(14)の冷媒流れ上流側で分岐した冷媒流れを冷媒吸引口(14b)に導く分岐通路(16)と、
冷媒分岐通路(16)に配置され、エジェクタ(14)の上流部から分岐した冷媒を減圧する絞り機構(17)とを備え、
吸引冷媒蒸発部(182)を絞り機構(17)の冷媒流れ下流側に配置してもよい。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
以下、本発明の一実施形態による蒸発器ユニットおよびそれを用いたエジェクタ式冷凍サイクルの一実施形態を説明する。蒸発器ユニットは、エジェクタ付き蒸発器ユニット、エジェクタ式冷凍サイクル用蒸発器ユニット、あるいは、エジェクタ式冷凍サイクル用ユニットとも呼ばれうるものである。
本発明による蒸発器ユニットは、エジェクタを備える冷凍サイクルを構成するために配管を介して冷凍サイクルの他の構成部品である凝縮器、および圧縮機と接続されるものであり、ひとつの形態では室内機として空気を冷却する用途に用いられる。また、他の形態では、室外機として用いることができる。
図1はエジェクタ式冷凍サイクル10を車両用冷凍サイクル装置に適用した例を示す。本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10において、冷媒を吸入圧縮する圧縮機11は、電磁クラッチ11a、ベルト等を介して図示しない車両走行用エンジンにより回転駆動される。
この圧縮機11としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機、あるいは電磁クラッチ11aの断続により圧縮機作動の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機のいずれを使用してもよい。また、圧縮機11として電動圧縮機を使用すれば、電動モータの回転数調整により冷媒吐出能力を調整できる。
この圧縮機11の冷媒吐出側には放熱器12が配置されている。放熱器12は圧縮機11から吐出された高圧冷媒と図示しない冷却ファンにより送風される外気(車室外空気)との間で熱交換を行って高圧冷媒を冷却する。
ここで、エジェクタ式冷凍サイクル10の冷媒として、本実施形態ではフロン系、HC系等の冷媒のように高圧圧力が臨界圧力を超えない冷媒を用いて、蒸気圧縮式の亜臨界サイクルを構成している。このため、放熱器12は冷媒を凝縮する凝縮器として作用する。
放熱器12の出口側には受液器12aが設けられている。この受液器12aは周知のように縦長のタンク形状のものであり、冷媒の気液を分離してサイクル内の余剰液冷媒を溜める気液分離器を構成する。受液器12aの出口にはタンク形状内部の下部側から液冷媒を導出するようになっている。なお、受液器12aは本例では放熱器12と一体的に設けられている。
また、放熱器12として、冷媒流れ上流側に位置する凝縮用熱交換部と、この凝縮用熱交換部からの冷媒を導入して冷媒の気液を分離する受液器12aと、この受液器12aからの飽和液冷媒を過冷却する過冷却用熱交換部とを有する公知の構成を採用してもよい。
受液器12aの出口側には温度式膨張弁13が配置されている。この温度式膨張弁13は受液器12aからの液冷媒を減圧する減圧手段であって、圧縮機11の吸入側通路に配置された感温部13aを有している。
温度式膨張弁13は周知のように、圧縮機11の吸入側冷媒(後述の蒸発器出口側冷媒)の温度と圧力とに基づいて圧縮機吸入側冷媒の過熱度を検出し、圧縮機吸入側冷媒の過熱度が予め設定された所定値となるように弁開度(冷媒流量)を調整するものである。
温度式膨張弁13の出口側にエジェクタ14が配置されている。このエジェクタ14は冷媒を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する冷媒流の吸引作用(巻き込み作用)によって冷媒の循環を行う流体輸送を冷媒循環手段(運動量輸送式ポンプ)でもある。
エジェクタ14には、膨張弁13通過後の冷媒(中間圧冷媒)の通路面積を小さく絞って、冷媒をさらに減圧膨張させるノズル部14aと、ノズル部14aの冷媒噴出口と同一空間に配置され、後述する第2蒸発器18の吸引冷媒蒸発部182からの気相冷媒を吸引する冷媒吸引口14bが備えられている。
さらに、ノズル部14aおよび冷媒吸引口14bの冷媒流れ下流側部位には、ノズル部14aからの高速度の冷媒流と冷媒吸引口14bの吸引冷媒とを混合する混合部14cが設けられている。そして、混合部14cの冷媒流れ下流側に昇圧部をなすディフューザ部14dが配置されている。このディフューザ部14dは冷媒の通路面積を徐々に大きくする形状に形成されており、冷媒流れを減速して冷媒圧力を上昇させる作用、つまり、冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する作用を果たす。
エジェクタ14の出口部14e(ディフューザ部14dの先端部)側に第1蒸発器15が接続され、この第1蒸発器15の出口側は圧縮機11の吸入側に接続される。また、エジェクタ14の出口部14e側には、第1蒸発器15と並列に、第2蒸発器18の吐出冷媒蒸発部181が接続される。吐出冷媒蒸発部181の出口側は第1蒸発器15の冷媒流れ中間部に接続される。
一方、エジェクタ14の入口側(温度式膨張弁13の出口側とエジェクタ14の入口側との間の中間部位)から冷媒分岐通路16が分岐され、この冷媒分岐通路16の下流側はエジェクタ14の冷媒吸引口14bに接続される。Zは冷媒分岐通路16の分岐点を示す。
この冷媒分岐通路16には絞り機構17が配置され、この絞り機構17よりも冷媒流れ下流側には第2蒸発器18の吸引冷媒蒸発部182が配置されている。絞り機構17は第2蒸発器18の吸引冷媒蒸発部182への冷媒流量の調節作用をなす減圧手段であって、具体的にはキャピラリチューブやオリフィスのような固定絞りで構成できる。
本実施形態では、2つの蒸発器15、18を後述の構成により一体構造に組み付けるようになっている。この2つの蒸発器15、18を図示しないケース内に収納し、そして、このケース内に構成される空気通路に共通の電動送風機19により空気(被冷却空気)を矢印Aのごとく送風し、この送風空気を2つの蒸発器15、18で冷却するようになっている。
2つの蒸発器15、18で冷却された冷風を共通の冷却対象空間(図示せず)に送り込み、これにより、2つの蒸発器15、18にて共通の冷却対象空間を冷却するようになっている。ここで、2つの蒸発器15、18のうち第1蒸発器15を空気流れAの上流側(風上側)に配置し、第2蒸発器18を空気流れAの下流側(風下側)に配置している。
すなわち、空気流れAの下流側(風下側)に、エジェクタ14の出口部14eに接続される吐出冷媒蒸発部181と、エジェクタ14の冷媒吸引口14bに接続される吸引冷媒蒸発部182とを空気流れAに対して並列に配置している。
なお、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10を車両空調用冷凍サイクル装置に適用する場合は車室内空間が冷却対象空間となる。また、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10を冷凍車用冷凍サイクル装置に適用する場合は冷凍車の冷凍冷蔵庫内空間が冷却対象空間となる。
ところで、本実施形態では、エジェクタ14、第1、第2蒸発器15、18および絞り機構17を1つの一体化ユニット20として組み付けている。次に、この一体化ユニット20の具体例を図2〜図4により説明する。
図2は第1、第2蒸発器15、18の全体構成の概要を示す分解斜視図である。図3は第1、第2蒸発器15、18の上側タンク部の縦断面図である。図4は第1、第2蒸発器15、18の上側タンク部の斜視図であり、後述する反チューブ側半割れ部材24を取り去った状態を図示している。
まず、2つの蒸発器15、18の一体化構造の具体例を図2により説明する。この図2の例では、2つの蒸発器15、18が完全に1つの蒸発器構造として一体化されるようになっている。そのため、第1蒸発器15は1つの蒸発器構造のうち空気流れAの上流側領域を構成し、そして、第2蒸発器18は1つの蒸発器構造のうち空気流れAの下流側領域を構成するようになっている。
第1蒸発器15および第2蒸発器18の基本的構成は同一であり、それぞれ熱交換コア部15a、18aと、この熱交換コア部15a、18aの上下両側に位置するタンク部15b、15c、18b、18cとを備えている。
第2蒸発器18の熱交換コア部18aのうち図2の右側略1/3の部位は吐出冷媒蒸発部181を構成し、残余の部位(図2の左側略2/3の部位)は吸引冷媒蒸発部182を構成している。
ここで、熱交換コア部15a、18aは、それぞれ上下方向に延びる複数本のチューブ21を備える。これら複数本のチューブ21の間には、被熱交換媒体、この実施形態では冷却される空気が通る通路が形成される。
これら複数本のチューブ21相互間には、フィン22を配置し、チューブ21とフィン22とを接合することができる。熱交換コア部15a、18aは、チューブ21とフィン22との積層構造からなる。このチューブ21とフィン22は熱交換コア部15a、18aの左右方向に交互に積層配置される。他の実施形態では、フィン22を備えない構成を採用することができる。
なお、図2では、フィン22を一部のみ図示しているが、熱交換コア部15a、18aの全域にフィン22が配置され、熱交換コア部15a、18aの全域にチューブ21とフィン22の積層構造が構成されている。そして、この積層構造の空隙部を電動送風機19の送風空気が通過するようになっている。
チューブ21は冷媒通路を構成するもので、断面形状が空気流れ方向Aに沿って扁平な扁平チューブよりなる。フィン22は薄板材を波状に曲げ成形したコルゲートフィンであり、チューブ21の平坦な外面側に接合され空気側伝熱面積を拡大する。
熱交換コア部15aのチューブ21と熱交換コア部18aのチューブ21は互いに独立した冷媒通路を構成し、第1蒸発器15の上下両側のタンク部15b、15cと、第2蒸発器18の上下両側のタンク部18b、18cは互いに独立した冷媒通路空間を構成する。
第1蒸発器15の上下両側のタンク部15b、15cは熱交換コア部15aのチューブ21の上下両端部が挿入され、接合されるチューブ嵌合穴部15d(図3)を有し、チューブ21の上下両端部がタンク部15b、15cの内部空間に連通するようになっている。
同様に、第2蒸発器18の上下両側のタンク部18b、18cは熱交換コア部18aのチューブ21の上下両端部が挿入され、接合されるチューブ嵌合穴部18d(図3)を有し、チューブ21の上下両端部がタンク部18b、18cの内部空間に連通するようになっている。
これにより、上下両側のタンク部15b、15c、18b、18cは、それぞれ対応する熱交換コア部15a、18aの複数本のチューブ21へ冷媒流れを分配したり、複数本のチューブ21からの冷媒流れを集合する役割を果たす。
2つの上側タンク15b、18b、および2つの下側タンク15c、18cは隣接しているので、2つの上側タンク15b、18b同士、および2つの下側タンク15c、18c同士を一体成形することができる。もちろん、2つの上側タンク15b、18b、および2つの下側タンク15c、18cをそれぞれ独立の部材として成形してもよい。
本実施形態では、図2、図3に示すように、2つの上側タンク15b、18bをチューブ側(下側)半割れ部材23、反チューブ側(上側)半割れ部材24およびキャップ25に分割して成形している。
より具体的には、チューブ側半割れ部材23は2つの上側タンク15b、18bのそれぞれの反チューブ側半割れ部を一体成形した略W字状断面を有し、反チューブ側半割れ部材24は2つの上側タンク15b、18bのそれぞれのチューブ側半割れ部を一体成形した略M字状断面を有している。
チューブ側半割れ部材23の略W字状断面の中央には平面部23aが形成されており、反チューブ側半割れ部材24の略M字状断面の中央には平面部24aが形成されている。そして、チューブ側半割れ部材23と反チューブ側半割れ部材24とを上下方向に組み合わせると、平面部23aと平面部24aとが密接して2つの筒形状を形成する。さらに、この2つの筒形状の長手方向一端部(図2の右端部)をキャップ25で閉塞することによって、2つの上側タンク15b、18bを構成している。
2つの下側タンク15c、18cも同様に、チューブ側(上側)半割れ部材26と反チューブ側(下側)半割れ部材27とを上下方向に組み合わせて2つの筒形状を形成し、この2つの筒形状の長手方向両端部(図2の左右端部)をキャップ28、29で閉塞することによって、2つの下側タンク15c、18cを構成している。
なお、チューブ21、フィン22、タンク部15b、15c、18b、18c等の蒸発器構成部品の具体的材質としては、熱伝導性やろう付け性に優れた金属であるアルミニウムが好適であり、このアルミニウム材にて各部品を成形することにより、第1、第2蒸発器15、18の全体構成を一体ろう付けにて組み付けることができる。
本実施形態では、図2に示す接続ブロック30および絞り機構17を構成するキャピラリチューブ17a等もろう付けにて第1、第2蒸発器15、18と一体に組み付けるようになっている。
これに対し、エジェクタ14はノズル部14aに高精度な微小通路を形成しているので、エジェクタ14をろう付けすると、ろう付け時の高温度(アルミニウムのろう付け温度:600℃付近)にてノズル部14aが熱変形して、ノズル部14aの通路形状、寸法等を所期の設計通りに維持できないという不具合が生じる。
そこで、エジェクタ14については、第1、第2蒸発器15、18、接続ブロック30およびキャピラリチューブ17a等の一体ろう付けを行った後に、蒸発器側に組み付けするようにしてある。
より具体的に、エジェクタ14、キャピラリチューブ17aおよび接続ブロック30等の組み付け構造を説明すると、キャピラリチューブ17aおよび接続ブロック30は、蒸発器部品と同様にアルミニウム材にて成形される。
キャピラリチューブ17aは、上側タンク15b、18bの反チューブ側半割れ部材24の平面部24aの上方に形成される谷間形状に挟まれるように配置される。
接続ブロック30は第1、第2蒸発器15、18のうち上側タンク15b、18bの長手方向の一方(図2の左方)における側面部にろう付け固定される部材であって、図1に示す一体化ユニット20の1つの冷媒入口31と、1つの冷媒出口32と、エジェクタ14を蒸発器側に組み付けるためのエジェクタ入口部33とを構成する。
後述の図6に示すように、接続ブロック30の内部にて冷媒入口31は、エジェクタ14の入口側に向かう第1通路をなす主通路31aと、キャピラリチューブ17aの入口側に向かう第2通路をなす分岐通路16とに分岐される。この分岐通路16は図1の分岐通路16の入口部分に相当する。従って、図1の分岐点Zは接続ブロック30の内部に構成されることになる。
これに対し、冷媒出口32は接続ブロック30を貫通する1つの単純な通路穴(円形穴等)で構成される。
このように接続ブロック30を構成することにより、接続ブロック30の冷媒出口32が上側タンク15bの内部空間と連通し、接続ブロック30の主通路31aが上側タンク18bの内部空間と連通し、かつ、接続ブロック30の分岐通路16がキャピラリチューブ17aの上流側端部17cと連通した状態で、接続ブロック30が上側タンク15b、18bの側面部にろう付けされる。
パイプ34は、エジェクタ14の出口部14e側に接続される部材であり、アルミニウム材にて管状に成形されている。このパイプ34は上側タンク18bの内部空間の長手方向における略中央に配置され、パイプ34の外周面と上側タンク18bの内壁面との間には隙間が設けられている。
パイプ34両端の外周部には、上側タンク18bの内壁面にろう付けされる仕切り部34a、34bが一体成形されている。この仕切り部34a、34bによって上側タンク18bの内部空間が左側空間35と中央空間36と右側空間37とに仕切られている。
これら3つの空間35、36、37は上側タンク18bの内部空間を略3等分したものである。ここで、左側空間35は第2蒸発器18の複数本のチューブ21を通過した冷媒を集合する集合タンクの役割を果たすものであり、中央空間36および右側空間37は第2蒸発器18の複数本のチューブ21に対して冷媒を分配する分配タンクの役割を果たすものである。
キャピラリチューブ17aの下流側端部(右端側)17dは上側タンク18bの反チューブ側半割れ部材24の図示しない貫通穴に挿入されて上側タンク18bの中央空間36内に開口している。なお、キャピラリチューブ17aの外周面と反チューブ側半割れ部材24の図示しない貫通穴との間はろう付けによりシール接合される。
エジェクタ14は銅、アルミニウムといった金属材にて構成するが、樹脂(非金属材)で構成してもよい。エジェクタ14は、第1、第2蒸発器15、18等を一体ろう付けする組み付け工程(ろう付け工程)の終了後に、接続ブロック30のエジェクタ入口部33の穴形状を貫通して上側タンク18bの内部に差し込まれる。
ここで、図2に示すエジェクタ14の長手方向の先端部14eは図1のエジェクタ14の出口部14eに相当する部分であり、本発明における出口部に該当するものである。このエジェクタ先端部14eはパイプ34の一端部内に挿入され、図示しないOリングを用いてシール固定される。
これにより、エジェクタ先端部14eがパイプ34を介して上側タンク18b内の右側空間37に連通する。また、エジェクタ14の冷媒吸引口14bは第2蒸発器18の上側タンク18bの左側空間35に連通するようになっている。なお、図示の都合上、図2では冷媒吸引口14bを実際とは異なる位置に示している。
第1蒸発器15の上側タンク15bの内部空間の図2右側から略1/3の部位には左右仕切板38が配置され、この左右仕切板38によって上側タンク15bの内部空間が長手方向の2つの空間、すなわち、左側空間39と右側空間40とに仕切られている。したがって、左側空間39は上側タンク15bの内部空間の略3分の2を占め、右側空間40は上側タンク15bの内部空間の略3分の1を占めている。
ここで、左側空間39は第1蒸発器15の複数本のチューブ21を通過した冷媒を集合する集合タンクの役割を果たすものであり、右側空間40は第1蒸発器15の複数本のチューブ21に対して冷媒を分配する分配タンクの役割を果たすものである。
ところで、図3に示すように、上側タンク15b、18bの反チューブ側半割れ部材24の平面部24aには、チューブ側半割れ部材23と反対側に窪んだ凹部24bが形成されている。
この凹部24bはチューブ21の積層方向(図4の紙面垂直方向)に複数個形成されている。この凹部24bと上側タンク15b、18bのチューブ側半割れ部材23の平面部23aとで囲まれる空間によって複数個の連通路41が形成されている。
この複数個の連通路41を介して、上側タンク18b内の右側空間37と第1蒸発器15の上側タンク15bの右側空間40とが連通している。
なお、複数個の凹部24bを1つにつなげた形状に形成することにより、連通路41を右側空間37、40の左右方向(チューブ21の積層方向)ほぼ全域にわたって形成するようにしてもよい。
図2に示すように、第2蒸発器18の下側タンク18cの内部空間の図2右側から略1/3の部位には左右仕切板42が配置され、この左右仕切板42によって下側タンク18cの内部空間が長手方向の2つの空間、すなわち、左側空間43と右側空間44とに仕切られている。本例では、左側空間43は下側タンク18cの内部空間の略3分の2を占め、右側空間44は下側タンク18cの内部空間の略3分の1を占めるようになっている。
ここで、左側空間43は上側タンク18bの中央空間36に連通した複数本のチューブ21を通過した冷媒を集合したのちに、上側タンク18bの左側空間35に連通した複数本のチューブ21に冷媒を分配するタンクの役割を果たすものであり、右側空間44は上側タンク18bの右側空間37に連通した複数本のチューブ21を通過した冷媒を集合する集合タンクの役割を果たすものである。
図示を省略しているが、下側タンク18cの右側空間44は第1蒸発器15の下側タンク15cの右側空間45と連通している。この連通構造は、上側タンク15b、18bにおける右側空間37、40の連通構造と同様である。
なお、第1蒸発器15の下側タンク15c内には仕切板を設けていないので、下側タンク15cの右側空間45と左側空間46は互いに連続した空間である。
ここで、右側空間45は第1蒸発器15の複数本のチューブ21を通過した冷媒を集合する集合タンクの役割を果たすものであり、左側空間46は第1蒸発器15の複数本のチューブ21に対して冷媒を分配する分配タンクの役割を果たすものである。
本例では、右側空間44は下側タンク15cの内部空間の略3分の1を占め、左側空間43は下側タンク15cの内部空間の略3分の2を占めている。
エジェクタ14の長手方向の左端部(図2の左端部)は図1のノズル部14aの入口部に相当する部分であり、この左端部は図示しないOリングを用いて接続ブロック30のエジェクタ入口部33の内周面に嵌合し、シール固定される。
なお、本実施形態では、エジェクタ14の長手方向の固定を次のように行う。まず、エジェクタ14を接続ブロック30のエジェクタ入口部33から上側タンク18bの内部に差し込んだ後、円柱状のプラグ47の外周面の雄ネジをエジェクタ入口部33の内周面の雌ネジに螺合する。本例では、プラグ47をアルミニウム材にて成形している。
なお、円筒状のプラグ47の外周面は図示しないOリングを用いて接続ブロック30のエジェクタ入口部33の内周面に嵌合し、シール固定される。
上側タンク18bの右側空間37には冷媒貯留板48が配置されている。この冷媒貯留板48は、エジェクタ14のディフューザ部14dから吐出された吐出冷媒を、第1蒸発器15側と第2蒸発器18の吐出冷媒蒸発部181側とに均一に分配する役割を果たす部材である。
冷媒貯留板48はアルミニウム材にて成形され、断面凹形状にてチューブ21の積層方向(図2の左右方向)に延びている。本例における冷媒貯留板48は断面略半円形状に形成された略半円筒状部材である。
冷媒貯留板48は長手方向(図2の左右方向)においてパイプ34の仕切り部34bとキャップ25とに挟まれており、長手方向の一端部がパイプ34の仕切り部34bにろう付けされ、他端部がキャップ25にろう付けされる。
図2に示すように、冷媒貯留板48の断面凹形状の一端部、すなわち、上側タンク15bの右側空間40側の端部には矩形状に切り欠かれた切欠部48aが冷媒貯留板48の長手方向に複数個形成されている。
図示を省略しているが、この複数個の切欠部48aはそれぞれ複数個の連通路41と重合している。図3に示すように、切欠部48aの下縁部48bは上側タンク18bのうち連通路41の下縁部と当接している。
一方、断面凹形状の他端部48c、すなわち、右側空間40と反対側の端部は上側タンク18bの内壁面から離間している。なお、切欠部48aの下縁部48bは、この他端部48cの端面と重力(上下)方向において同一位置になっている。
エジェクタ14は、そのノズル部14aの軸方向に延びる細長形状となっており、その細長形状の長手方向を上側タンク18bの長手方向に一致させて、エジェクタ14が上側タンク18bと平行に設置されている。
この構成は、エジェクタ14と蒸発器18とをコンパクトに配置することができ、ひいては、ユニット全体の体格をコンパクトにまとめることができる。しかも、エジェクタ14が、集合タンクをなす左側空間35内に配置され、その冷媒吸引口14bを集合タンク内において直接に開口させて設置している。この構成は、冷媒配管を減らすことを可能とする。
この構成は、複数本のチューブ21からの冷媒の集合と、エジェクタ14への冷媒供給(冷媒吸引)とをひとつのタンクで実現できる利点を提供する。
また、本実施形態では、第1蒸発器15が第2蒸発器18と隣接配置されており、エジェクタ14の出口部14eが第1蒸発器15の分配タンク(上側タンク15bの右側空間40)と隣接して設置されている。この構成は、エジェクタ14が第2蒸発器18に内蔵されていてもエジェクタ出口部14eから第1蒸発器15までの冷媒供給経路を簡単に構成できるという利点を提供する。
以上の構成において一体化ユニット20全体の冷媒流路を図5、図6により具体的に説明する。図5はこの一体化ユニット20の全体の冷媒流路を示す斜視図であり、図6はこの一体化ユニット20を上方から見た場合の冷媒流路を示す模式図である。なお、図6中、破線で囲まれた領域Xはエジェクタ14のディフューザ部14dから吐出された吐出冷媒が流れる領域を概略的に示しており、破線で囲まれた領域Yはエジェクタ14の冷媒吸引口14bに吸引される吸引冷媒が流れる領域を概略的に示している。
接続ブロック30の冷媒入口31は主通路31aと分岐通路16とに分岐される。主通路31aの冷媒はエジェクタ14(ノズル部14a→混合部14c→ディフューザ部14d)を通過して減圧され、この減圧後の低圧冷媒はパイプ34内を通過して上側タンク18b内の右側空間37に流入する。
この右側空間37の冷媒は、熱交換コア部18aの右側部を構成する吐出冷媒蒸発部181の複数本のチューブ21を矢印bのように下降して下側タンク18cの右側空間44に流入する流れと、複数個の連通路41を経て矢印cのように第1蒸発器15の上側タンク15bの右側空間40に流入する流れとに分岐する。
下側タンク18cの右側空間44は第1蒸発器15の下側タンク15cの右側空間45と連通しているので、右側空間40の冷媒は矢印dのように下側タンク15cの右側空間45へと移動する。
一方、上側タンク15bの右側空間40の冷媒は、熱交換コア部15aの右側部の複数本のチューブ21を矢印eのように下降して下側タンク15cの右側空間45に流入する。したがって、上側タンク18b内の右側空間37で分岐した冷媒流れが、下側タンク15cの右側空間45で再び合流する。
この下側タンク15c内には仕切板が設けられてないので、この下側タンク15cの右側空間45から冷媒は矢印fのように左側空間46へと移動する。
この下側タンク15cの左側空間46の冷媒は熱交換コア部15aの左側部の複数本のチューブ21を矢印gのように上昇して上側タンク15bの左側空間39に流入し、さらに、ここから冷媒は矢印hのように接続ブロック30の冷媒出口32へと流れる。
これに対し、接続ブロック30の分岐通路16の冷媒はまずキャピラリチューブ17aを通過して減圧され、この減圧後の低圧冷媒(気液2相冷媒)は矢印iのように第2蒸発器18の上側タンク18bの中央空間36に流入する。
この中央空間36に流入した冷媒は、パイプ34の外周面と上側タンク18bの内壁面との間の隙間を通過したのちに、熱交換コア部18aの吸引冷媒蒸発部182のうち右側部の複数本のチューブ21を矢印jのように下降して下側タンク18c内の左側空間43の右側部に流入する。
この左側空間43内には左右仕切板が設けられていないので、この左側空間43の右側部から冷媒は矢印kのように左側空間43の左側部へと移動する。この左側空間43の左側部の冷媒は熱交換コア部18aの吸引冷媒蒸発部182のうち左側部の複数本のチューブ21を矢印lのように上昇して上側タンク18bの左側空間35に流入する。
この左側空間35にエジェクタ14の冷媒吸引口14bが連通しているので、この左側空間35内の冷媒は冷媒吸引口14bからエジェクタ14内に吸引される。
一体化ユニット20は以上のような冷媒流路構成を持つため、一体化ユニット20全体として冷媒入口31は接続ブロック30に1つ設けるだけでよく、また冷媒出口32も接続ブロック30に1つ設けるだけでよい。
次に、第1実施形態の作動を説明する。圧縮機11を車両エンジンにより駆動すると、圧縮機11で圧縮され吐出された高温高圧状態の冷媒は放熱器12に流入する。放熱器12では高温の冷媒が外気により冷却されて凝縮する。放熱器12から流出した高圧冷媒は受液器12a内に流入し、この受液器12a内にて冷媒の気液が分離され、液冷媒が受液器12aから導出され膨張弁13を通過する。
この膨張弁13では、第1蒸発器15の出口冷媒(圧縮機吸入冷媒)の過熱度が所定値となるように弁開度(冷媒流量)が調整され、高圧冷媒が減圧される。この膨張弁13通過後の冷媒(中間圧冷媒)は一体化ユニット20の接続ブロック30に設けられた1つの冷媒入口31に流入する。
ここで、冷媒流れは、接続ブロック30の主通路31aからエジェクタ14に向かう冷媒流れと、接続ブロック30の冷媒分岐通路16からキャピラリチューブ17aに向かう冷媒流れとに分流する。
そして、エジェクタ14に流入した冷媒流れはノズル部14aで減圧され膨張する。従って、ノズル部14aで冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換され、このノズル部14aの噴出口から冷媒は高速度となって噴出する。この際の冷媒圧力低下により、冷媒吸引口14bから分岐冷媒通路16の第2蒸発器18通過後の冷媒(気相冷媒)を吸引する。
ノズル部14aから噴出した冷媒と冷媒吸引口14bに吸引された冷媒は、ノズル部14a下流側の混合部14cで混合してディフューザ部14dに流入する。このディフューザ部14dでは通路面積の拡大により、冷媒の速度(膨張)エネルギーが圧力エネルギーに変換されるため、冷媒の圧力が上昇する。
そして、エジェクタ14のディフューザ部14dから吐出された吐出冷媒(気液2相冷媒)は第1蒸発器15における図5の矢印a〜hの冷媒流路にて冷媒が流れる。この間に、第1蒸発器15の熱交換コア部15aおよび第2蒸発器18の吐出冷媒蒸発部181では、低温の低圧冷媒が矢印A方向の送風空気から吸熱して蒸発する。この蒸発後の気相冷媒は、1つの冷媒出口32から圧縮機11に吸入され、再び圧縮される。
一方、冷媒分岐通路16に流入した冷媒流れはキャピラリチューブ17aで減圧されて低圧冷媒(気液2相冷媒)となり、この低圧冷媒が第2蒸発器18における図5の矢印i〜lの冷媒流路にて冷媒が流れる。この間に、第2蒸発器18の吸引冷媒蒸発部182では、低温の低圧冷媒が、第1蒸発器15通過後の送風空気から吸熱して蒸発する。この蒸発後の気相冷媒は冷媒吸引口14bからエジェクタ14内に吸引される。
以上のごとく、本実施形態によると、エジェクタ14のディフューザ部14dの下流側冷媒を第1蒸発器15の熱交換コア部15aおよび第2蒸発器18の吐出冷媒蒸発部181に供給するととともに、分岐通路16側の冷媒をキャピラリチューブ(絞り機構)17aを通して第2蒸発器18の吸引冷媒蒸発部182にも供給できるので、第1、第2蒸発器15、18で同時に冷却作用を発揮できる。そのため、第1、第2蒸発器15、18の両方で冷却された冷風を冷却対象空間に吹き出して、冷却対象空間を冷房(冷却)できる。
その際に、熱交換コア部15aおよび吐出冷媒蒸発部181の冷媒蒸発圧力はディフューザ部14dで昇圧した後の圧力であり、一方、吸引冷媒蒸発部182の出口側はエジェクタ14の冷媒吸引口14bに接続されているから、ノズル部14aでの減圧直後の最も低い圧力を吸引冷媒蒸発部182に作用させることができる。
これにより、熱交換コア部15aおよび吐出冷媒蒸発部181の冷媒蒸発圧力(冷媒蒸発温度)よりも吸引冷媒蒸発部182の冷媒蒸発圧力(冷媒蒸発温度)を低くすることができる。
そして、送風空気の流れ方向Aに対して冷媒蒸発温度が高い熱交換コア部15aを上流側に配置し、冷媒蒸発温度が低い吸引冷媒蒸発部182を下流側に配置しているから、熱交換コア部15aにおける冷媒蒸発温度と送風空気との温度差および吸引冷媒蒸発部182における冷媒蒸発温度と送風空気との温度差を両方とも確保できる。
このため、熱交換コア部15aおよび吸引冷媒蒸発部182の冷却性能を両方とも有効に発揮できる。従って、共通の冷却対象空間に対する冷却性能を熱交換コア部15aと吸引冷媒蒸発部182の組み合わせにて効果的に向上できる。また、ディフューザ部14dでの昇圧作用により圧縮機11の吸入圧を上昇して、圧縮機11の駆動動力を低減できる。
また、吸引冷媒蒸発部182側の冷媒流量をエジェクタ14の機能に依存することなく、キャピラリチューブ(絞り機構)17にて独立に調整でき、熱交換コア部15aおよび吐出冷媒蒸発部181への冷媒流量はエジェクタ14の絞り特性により調整できる。このため、熱交換コア部15aおよび吐出冷媒蒸発部181への冷媒流量をそれぞれの熱負荷に対応して容易に調整できる。
また、サイクル熱負荷が小さい条件では、サイクルの高低圧差が小さくなって、エジェクタ14の入力が小さくなる。この場合に、吸引冷媒蒸発部182側を通過する冷媒流量がエジェクタ14の冷媒吸引能力のみに依存するようであると、エジェクタ14の入力低下→エジェクタ14の冷媒吸引能力の低下→吸引冷媒蒸発部182側の冷媒流量の減少が発生して、吸引冷媒蒸発部182の冷却性能を確保しにくい。
この点、本実施形態によると、エジェクタ14の上流部で膨張弁13通過後の冷媒を分岐し、この分岐冷媒を冷媒分岐通路16を通して冷媒吸引口14bに吸引させるから、冷媒分岐通路16がエジェクタ14に対して並列的な接続関係となる。
このため、冷媒分岐通路16にエジェクタ14の冷媒吸引能力だけでなく、圧縮機11の冷媒吸入、吐出能力をも利用して冷媒を供給できる。これにより、エジェクタ14の入力低下→エジェクタ14の冷媒吸引能力の低下という現象が発生しても、吸引冷媒蒸発部182側の冷媒流量の減少度合いを小さくできる。よって、低熱負荷条件でも、吸引冷媒蒸発部182の冷却性能を確保しやすい。
ところで、図7は比較例1であり、本実施形態の図6に対応する図である。この比較例1は、本実施形態に対して吐出冷媒蒸発部181を廃止し、吸引冷媒蒸発部182を第2蒸発器18の全幅にわたって設けたものである。
比較例1では、エジェクタ14のディフューザ部14dから吐出された吐出冷媒は、第1蒸発器15の熱交換コア部15aの右半分領域を下降したのち、熱交換コア部15aの左半分領域を上昇して冷媒出口32へと流れる。
一方、キャピラリチューブ17aを通過して減圧された低圧冷媒(気液2相冷媒)は第2蒸発器18の吸引冷媒蒸発部182(熱交換コア部18a)の右半分領域を下降したのちに、吸引冷媒蒸発部182の左半分領域を上昇してエジェクタ14内に吸引される。
これによると、エジェクタ14のディフューザ部14dから吐出された吐出冷媒は第1蒸発器15の熱交換コア部15aの右半分領域と左半分領域とを直列に流れるので、吐出冷媒の流路面積は第1蒸発器15の熱交換コア部15aの全流路面積の略半分、つまり、第1、第2蒸発器15、18の熱交換コア部15a、18aの全流路面積の略1/4である。
これに対し、本実施形態では、吐出冷媒が第1蒸発器15の熱交換コア部15aと第2蒸発器18の吐出冷媒蒸発部181とを並列に流れるので、吐出冷媒の流路面積を増大させることができる。具体的には、図6からわかるように、吐出冷媒の流路面積を第1、第2蒸発器15、18の熱交換コア部15a、18aの全流路面積の略1/3にすることができる。
これにより、吐出冷媒の流速を低減できるので、吐出冷媒の圧力損失を低減できる。すなわち、本実施形態では、比較例に対して第1、第2蒸発器15、18の体格が大型化することなく吐出冷媒の圧力損失を低減できるので、搭載スペースの大型化を招くことなく吐出冷媒の圧力損失を低減できる。
この結果、吐出冷媒の圧力損失による圧縮機の吸入冷媒圧力の低下を抑制できるので、エジェクタによるサイクル効率(COP)の向上効果を効果的に発揮できる。
なお、本実施形態によると、吐出冷媒蒸発部181を第2蒸発器18の一部として構成し、第2蒸発器18の残余の部位で吐出冷媒蒸発部181を構成しているので、比較例1のように吸引冷媒蒸発部182を第2蒸発器18の全幅にわたって設けた場合と比較して吸引冷媒の流路面積が縮小する。このため、吸引冷媒の冷媒流速が上昇して吸引冷媒の圧力損失が増加し、ひいては、吐出冷媒の圧力損失が増加する。
しかしながら、吐出冷媒はノズル部14aから噴射された冷媒と吸引冷媒とをエジェクタ14内部で混合した後の冷媒であるので、吐出冷媒の流量は吸引冷媒の流量よりも多くなる。逆に言えば、吸引冷媒の流量は吐出冷媒の流量よりも少ない。具体的には、吸引冷媒と吐出冷媒との流量比は、通常、0.4〜0.6程度である。
このため、吐出冷媒蒸発部181を第2蒸発器18の一部として構成することによって吸引冷媒の圧力損失が増加しても、全体としては吐出冷媒の圧力損失を低減できる。
ところで、図8は比較例2であり、本実施形態に対して冷媒貯留板48を廃止したものである。なお、図8は上側タンク部の斜視図であり、反チューブ側半割れ部材24を取り去った状態を図示している。
この比較例2によると、エジェクタ14のディフューザ部14dから吐出された吐出冷媒(気液2相冷媒)のうち液相冷媒は、矢印mのように、重力によって落下して吐出冷媒蒸発部181のチューブ21の入口部21aに直接流入する。
吐出冷媒の流量が多い場合には、液相冷媒の一部がチューブ21の入口部21aに流入しきれず右側空間40に溜まるので、矢印nのように連通路41から液相冷媒が溢れて上側タンク15bの右側空間40に流入する。これにより、吐出冷媒を吐出冷媒蒸発部181側と第1蒸発器15側とに分配することができる。
しかしながら、吐出冷媒の流量が少ない場合には、液相冷媒のほとんどが吐出冷媒蒸発部181のチューブ21の入口部21aに流入してしまい、液相冷媒が右側空間40にほとんど溜まらないので、吐出冷媒が第1蒸発器15側に分配されにくいという問題がある。
そこで、本実施形態では、上側タンク部18bの右側空間37に冷媒貯留板48を配置することによって、吐出冷媒の流量に関わらず、吐出冷媒を吐出冷媒蒸発部181側と第1蒸発器15側とにうまく分配するようになっている。
すなわち、図3、図4に示すように、エジェクタ14のディフューザ部14dから吐出された吐出冷媒のうち液相冷媒は、冷媒貯留板48の断面凹形状(断面略半円形状)の内側に一旦溜まる。
そして、矢印pに示すように、冷媒貯留板48の断面凹形状の一端部側、すなわち、切欠部48a側を溢れた液相冷媒が連通路41を通じて上側タンク15bの右側空間40に流入する。
また、矢印qに示すように、冷媒貯留板48の断面凹形状の他端部48c側を溢れた液相冷媒は上側タンク18bの内壁面との間の隙間を通じて上側タンク15bの右側空間40に流入する。
要するに、本実施形態では、液相冷媒が吐出冷媒蒸発部181のチューブ21の入口部21aに直接流入することを冷媒貯留板48によって防止できるので、吐出冷媒の流量に関わらず、吐出冷媒を吐出冷媒蒸発部181側と第1蒸発器15側とにうまく分配できる。
ここで、上述のように、冷媒貯留板48の切欠部48aの下縁部48bを断面凹形状の他端部48cの端面と重力(上下)方向において同一位置にしている。これにより、切欠部48aの下縁部48b側を溢れる液相冷媒の流量と他端部48c側を溢れる液相冷媒の流量とを略均一にできるので、吐出冷媒を吐出冷媒蒸発部181側と第1蒸発器15側とに略均一に分配できる。
なお、冷媒貯留板48の切欠部48aの下縁部48bと断面凹形状の他端部48cの端面の重力(上下)方向位置を変更することによって、吐出冷媒の分配割合を所定の割合に変更できる。
ところで、冷媒貯留板48は上側タンク18bの右側空間37の長手方向に延びている。このため、吐出冷媒の流量が少ない場合であっても、液相冷媒をエジェクタ14のディフューザ部14dから離れた側まで到達させることができる。
このため、吐出冷媒の流量が少ない場合であっても、液相冷媒を液相冷媒をエジェクタ14のディフューザ部14dから離れたチューブ21および連通路41に流入させることができる。換言すれば、複数本のチューブ21および複数個の連通路41に対して液相冷媒の分配を均一化できる。
ところで、本実施形態によると、エジェクタ14、第1、第2蒸発器15、18、および固定絞りをなすキャピラリチューブ17aを図2に示すように1つの構造体、すなわち一体化ユニット20として組み付け、それにより、一体化ユニット20全体として冷媒入口31および冷媒出口32をそれぞれ1つ設けるだけで済むようにしている。
その結果、エジェクタ式冷凍サイクル10の車両への搭載時には、上記各種部品(14、15、18、17a)を内蔵する一体化ユニット20全体として、1つの冷媒入口31を膨張弁13の出口側に接続し、1つの冷媒出口32を圧縮機11の吸入側に接続するだけで、配管接続作業を終了できる。
これと同時に、蒸発器タンク部にエジェクタ14およびキャピラリチューブ17aを収める構成を採用することにより一体化ユニット20全体の体格を小型、簡潔にまとめることができ、搭載スペースを低減できる。
そのため、複数の蒸発器15、18を有するエジェクタ式冷凍サイクル10の車両への搭載性を向上できる。そして、サイクル部品点数を減少してコスト低減を図ることができる。
さらに、一体化ユニット20の採用により次のごとき冷却性能向上等の付随効果をも発揮できる。すなわち、一体化ユニット20によると、上記各種部品(14、15、18、17a)相互間の接続通路長さを微少量に短縮できるので、冷媒流路の圧損を低減できると同時に、低圧冷媒と周辺雰囲気との熱交換を効果的に縮小できる。これにより、第1、第2蒸発器15、18の冷却性能を向上できる。
特に、第2蒸発器18の吸引冷媒蒸発部182では、その出口側とエジェクタ冷媒吸引口14bとの間の接続配管の廃止による圧損低減分だけ吸引冷媒蒸発部182の蒸発圧力を引き下げることができるので、吸引冷媒蒸発部182の冷却性能を圧縮機動力の増加なしで効果的に向上できる。
また、エジェクタ14を蒸発器タンク部内の低温雰囲気に配置しているから、エジェクタ14の断熱処理(断熱材の貼り付け)を廃止できる。
(他の実施形態)
なお、上述の一実施形態では、本発明による蒸発器ユニットをエジェクタ式冷凍サイクル10に適用した例を示したが、これに限定されることなく、他の種々のエジェクタ式冷凍サイクルに適用が可能である。
例えば、特許文献1の図4に記載されているように、第1蒸発器15の冷媒流れ下流側に冷媒の気液を分離する気液分離器を設け、この気液分離器の気相冷媒の出口部を圧縮機11の吸入側に接続するとともに、この気液分離器の液相冷媒の出口部を冷媒分岐通路によりエジェクタ14の冷媒吸引口14bに接続し、そして、この冷媒分岐通路31に絞り機構17と第2蒸発器18を設けるようにしてもよい。
本発明の一実施形態による車両用エジェクタ式冷凍サイクルの冷媒回路図である。 一実施形態による一体化ユニットの概略構成を示す分解斜視図である。 図2の一体化ユニットの蒸発器タンク部の縦断面図である。 図2の一体化ユニットの蒸発器タンク部の斜視図である。 図2の一体化ユニット全体の冷媒流路を示す斜視図である。 図2の一体化ユニットの冷媒流路を示す模式図である。 比較例1の一体化ユニットの冷媒流路を示す模式図である。 比較例2の一体化ユニットの蒸発器タンク部の斜視図である。
符号の説明
14…エジェクタ、14a…ノズル部、14b…冷媒吸引口、14e…出口部、
15…第1蒸発器、16…冷媒分岐通路、17…絞り機構、18…第2蒸発器、
181…吐出冷媒蒸発部、182…吸引冷媒蒸発部。

Claims (5)

  1. ノズル部(14a)から噴射される高い速度の冷媒流により冷媒吸引口(14b)から冷媒を吸引し、前記ノズル部(14a)から噴射された冷媒と前記冷媒吸引口(14b)から吸引された冷媒とを混合して出口部(14e)から吐出するエジェクタ(14)と、
    前記出口部(14e)から吐出された吐出冷媒を蒸発させる第1蒸発器(15)と、
    前記第1蒸発器(15)に隣接配置される第2蒸発器(18)とを備え、
    前記第2蒸発器(18)は、前記吐出冷媒を蒸発させる吐出冷媒蒸発部(181)と、前記冷媒吸引口(14b)に吸引される吸引冷媒を蒸発させる吸引冷媒蒸発部(182)とを有しており、
    前記吐出冷媒が、前記第1蒸発器(15)と前記吐出冷媒蒸発部(181)とを並列に流れるようになっていることを特徴とする蒸発器ユニット。
  2. 前記第1蒸発器(15)と前記第2蒸発器(18)はそれぞれ、複数本の冷媒通路(21)と、前記複数本の冷媒通路(21)に対する冷媒流れの分配または集合を行うタンク(15b、15c、18b、18c)とを備え、
    前記第1蒸発器(15)のタンク(15b)内には、前記複数本の冷媒通路(21)に対して冷媒流れを分配する第1分配空間(40)が形成されており、
    前記第2蒸発器(18)のタンク(18b)内には、前記吐出冷媒蒸発部(181)の複数本の冷媒通路(21)に対して冷媒流れを分配する第2分配空間(37)が形成されており、
    前記出口部(14e)が前記第2分配空間(37)のみに連通し、
    前記第2分配空間(37)と前記第1分配空間(40)とを連通する連通路(41)を有し、
    前記出口部(14e)から前記第2分配空間(37)に吐出された吐出冷媒が、前記連通路(41)を通じて前記第1分配空間(40)に流入することを特徴とする請求項1に記載の蒸発器ユニット。
  3. 前記第2分配空間(37)が前記吐出冷媒蒸発部(181)の複数本の冷媒通路(21)の入口部(21a)よりも重力方向の上方に配置されており、
    前記第2分配空間(37)には、前記吐出冷媒を一旦溜める断面凹形状の冷媒貯留部材(48)が配置され、
    前記断面凹形状の一端部(48a)側を溢れた液相冷媒が前記連通路(41)に流れ、
    前記断面凹形状の他端部(48c)側を溢れた液相冷媒が前記入口部(21a)に落下するようになっていることを特徴とする請求項2に記載の蒸発器ユニット。
  4. 前記第1蒸発器(15)のタンク(15c)内には、前記複数本の冷媒通路(21)からの冷媒流れを集合する第1集合空間(45)が形成されており、
    前記第2蒸発器(18)のタンク(18c)内には、前記吐出冷媒蒸発部(181)の複数本の冷媒通路(21)からの冷媒流れを集合する第2集合空間(44)が形成されており、
    前記第1集合空間(45)と前記第2集合空間(44)とが連通していることを特徴とする請求項2または3に記載の蒸発器ユニット。
  5. 前記エジェクタ(14)の冷媒流れ上流側で分岐した冷媒流れを前記冷媒吸引口(14b)に導く分岐通路(16)と、
    前記冷媒分岐通路(16)に配置され、前記エジェクタ(14)の上流部から分岐した冷媒を減圧する絞り機構(17)とを備え、
    前記吸引冷媒蒸発部(182)が前記絞り機構(17)の冷媒流れ下流側に配置されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の蒸発器ユニット。
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