JP2012097957A

JP2012097957A - 中間熱交換器

Info

Publication number: JP2012097957A
Application number: JP2010245829A
Authority: JP
Inventors: Makoto Numazawa; 誠沼沢
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2012-05-24

Abstract

【課題】コンデンサの冷媒凝縮効率の低下を防止しうる空調装置に用いられる中間熱交換器を提供する。
【解決手段】中間熱交換器10は、外管15および外管15内に間隔をおいて配置された内管16を備え、かつ外管15と内管16との間の間隙が高温側冷媒通路12となっているとともに、内管13内が低温側冷媒通路13となっている二重管11と、二重管11の高温側冷媒通路12内と通じるように設けられ、かつコンデンサから流出するとともに減圧器により減圧される前の高圧の冷媒を貯留して液相と気相とに分離する液溜14とよりなる。二重管11は、垂直部21および垂直部21の下端部に連なった水平部22を有しており、冷媒は、水平部22において、二重管11の高温側冷媒通路12から液溜14内に入り、液溜14内から高温側冷媒通路12に戻る。
【選択図】図２

Description

この発明は、たとえば車両に搭載される空調装置に用いられる中間熱交換器に関する。

この明細書および特許請求の範囲において、「液相冷媒」という用語は、完全に液相のみからなる冷媒の他に、微量の気相冷媒が混入した液相の冷媒を意味するものとし、「気相冷媒」という用語は、完全に気相のみからなる冷媒の他に、微量の液相冷媒が混入した気相の冷媒を意味するものとする。また、この明細書および特許請求の範囲において、図２〜図６の上下を上下というものとする。

以下、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。

たとえば車両に搭載される車両用空調装置として、図７に示すように、圧縮機(1)と、圧縮機(1)で圧縮された冷媒を冷却するコンデンサ(2)と、コンデンサ(2)で冷却された冷媒を減圧する減圧器としての膨張弁(3)と、減圧された冷媒を蒸発させるエバポレータ(4)と、高温側冷媒通路(6)および低温側冷媒通路(7)を有しており、かつコンデンサ(2)から流出して高温側冷媒通路(6)を流れる高温高圧の冷媒とエバポレータ(4)から流出して低温側冷媒通路(7)を流れる低温低圧の冷媒とを熱交換させる二重管式熱交換器(5)と、コンデンサ(2)から流出するとともに膨張弁(3)により減圧される前の高温高圧の冷媒を貯留し、かつ液相と気相とに分離する液溜(8)とを備えており、液溜(8)がコンデンサ(2)と中間熱交換器(5)との間に設けられ、冷媒が、二重管式熱交換器(5)の高温側冷媒通路(6)に流入する前に液溜(8)内に入るとともに、液溜(8)内から出た後に二重管式熱交換器(5)の高温側冷媒通路(6)に流入するようになされている車両用空調装置が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１記載の車両用空調装置においては、圧縮機(1)で圧縮された高温高圧の冷媒（図８状態Ａ参照）は、コンデンサ(2)において冷却され（図８状態Ｂ参照）、冷却された冷媒が液溜(8)内に流入して液相と気相とに分離される。液溜(8)から流出した冷媒は二重管式熱交換器(5)の高温側冷媒通路(6)内に流入し、高温側冷媒通路(6)を流れる際に、エバポレータ(4)から流出しかつ低温側冷媒通路(7)を流れる比較的低温の冷媒により過冷却される（図８状態Ｃ参照）。二重管式熱交換器(5)において過冷却された高圧の冷媒は膨張弁(3)において断熱膨張させられて減圧される（図８状態Ｄ参照）。減圧された冷媒はエバポレータ(4)に入り、エバポレータ(4)内を流れる間に通風間隙を流れる空気を冷却して気相となる（図８状態Ｅ参照）。エバポレータ(4)を通過した比較的低温の冷媒は、二重管式熱交換器(5)の低温側冷媒通路(7)を通過する。二重管式熱交換器(5)の低温側冷媒通路(7)を通過する低温側冷媒は、高温側冷媒通路(6)を流れる高温側冷媒により過熱されて温度が上昇させられ（図８状態Ｆ参照）、この状態で圧縮機(1)に送られて圧縮される。

ところで、特許文献１記載の車両用空調装置において、液溜(8)内に流入するのは図８の状態Ｂの冷媒であるが、液溜(8)内において、液相と気相との分離を効率良く行うためには、液溜(8)内の液相冷媒が、気相冷媒に変化することなく液相状態に安定して保たれる必要がある。液溜(8)内において、液相冷媒を、気相冷媒に変化させることなく液相状態に安定して保つためには、実際には、液溜(8)内に流入する冷媒を、３〜５℃程度過冷却しておく必要がある。したがって、特許文献１記載の車両用空調装置においては、冷媒を、コンデンサ(2)において３〜５℃程度過冷却しなければならない。しかしながら、コンデンサ(2)において冷媒を過冷却する場合、有効コア部の面積が一定であるとすると、冷媒の凝縮に寄与する部分の面積を小さくしなければならず、コンデンサ(2)の冷媒凝縮効率が低下する。しかも、コンデンサ(2)の冷媒凝縮効率が低下すると、車両用空調装置を循環する冷媒量を減少させる必要があり、冷房能力が低下する。また、コンデンサ(2)において冷媒を過冷却する場合、受ける風速および風速分布や、外気温度により過冷却効率が大きく変動するという問題がある。

特開２００５−２２６０１号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、コンデンサの冷媒凝縮効率の低下を防止しうる空調装置に用いられる中間熱交換器を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒を冷却するコンデンサと、コンデンサで冷却された冷媒を減圧する減圧器と、減圧された冷媒を蒸発させるエバポレータとを備えた空調装置において、コンデンサから流出した高圧の冷媒とエバポレータから流出した低圧の冷媒とを熱交換させるのに用いられる中間熱交換器であって、
外管および外管内に間隔をおいて配置された内管を備え、かつ外管と内管との間の間隙が、コンデンサから流出した高圧の冷媒が流れる高温側冷媒通路となっているとともに、内管内が、エバポレータから流出した低圧の冷媒が流れる低温側冷媒通路となっている二重管と、二重管の高温側冷媒通路内と通じるように設けられ、かつコンデンサから流出するとともに減圧器により減圧される前の高圧の冷媒を貯留して液相と気相とに分離する液溜とよりなり、二重管の外管に、高温側冷媒通路に通じる冷媒入口および冷媒出口が設けられ、二重管が、縦向き部分および縦向き部分の一端部に連なった横向き部分を有しており、当該横向き部分において、冷媒が、二重管の高温側冷媒通路から液溜内に入り、液溜内から高温側冷媒通路に戻るようになされている中間熱交換器。

2)二重管が、互いに対向する１対の縦向き部分および両縦向き部分の下端部どうしを連結する横向き部分からなるとともに、上方が開いたＵ字状部分を有しており、当該Ｕ字状部分の横向き部分において、冷媒が、二重管の高温側冷媒通路から液溜内に入り、液溜内から高温側冷媒通路に戻るようになされている上記1)記載の中間熱交換器。

3)二重管が、縦向き部分および縦向き部分の下端に連なった横向き部分からなるＬ字状部分を有しており、当該Ｌ字状部分の水平部において、冷媒が、二重管の高温側冷媒通路から液溜内に入り、液溜内から高温側冷媒通路に戻るようになされている上記1)記載の中間熱交換器。

4)二重管の高温側冷媒通路内が、冷媒入口側部分と冷媒出口側部分とに分けられ、液溜が、冷媒流入口および冷媒流出口を有しており、二重管の高温側冷媒通路内の冷媒入口側部分と液溜の冷媒流入口、および二重管の高温側冷媒通路内の冷媒出口側部分と液溜の冷媒流出口とがそれぞれ通じさせられている上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の中間熱交換器。

5)二重管の高温側冷媒通路内の冷媒入口側部分と液溜の冷媒流入口、および二重管の高温側冷媒通路内の冷媒出口側部分と液溜の冷媒流出口とが、それぞれ一端部が二重管の外管に接合されるとともに、他端部が液溜に接合された連通管を介して通じさせられている上記4)記載の中間熱交換器。

6)二重管の外管が２つの管状構成部によって形成され、一方の管状構成部内に高温側冷媒通路の冷媒入口側部分が設けられるとともに、他方の管状構成部内に高温側冷媒通路の冷媒出口側部分が設けられている上記4)または5)記載の中間熱交換器。

7)液溜が、液溜内に形成される液相冷媒と気相冷媒との界面よりも下方に位置する冷媒通過口を有しており、二重管の高温側冷媒通路内と液溜の冷媒通過口とが通じさせられている上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の中間熱交換器。

8)二重管の外管に、高温側冷媒通路を外部に通じさせる開口が形成され、液溜が、下端が開口するとともに上端が閉鎖された筒状体からなり、液溜が、下端開口と二重管の外管の開口とが通じるように外管に接合されるとともに、液溜の下端開口が冷媒通過口となっている上記7)記載の中間熱交換器。

9)二重管の横向き部分の少なくとも一部分が液溜内に存在させられ、二重管の外管における液溜内に存在する部分に、高温側冷媒通路内と液溜内とを通じさせる複数の冷媒通過穴が貫通状に形成されている上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の中間熱交換器。

10)冷媒通過穴が、外管における液溜内に存在する部分の中心線よりも上側部分および下側部分にそれぞれ形成されている上記9)記載の中間熱交換器。

11)冷媒通過穴が、外管における液溜内に存在する部分の全周にわたるとともに、長さ方向に間隔をおいて形成されている上記10)記載の中間熱交換器。

12)液溜内に、乾燥剤が封入された乾燥剤封入容器が入れられている上記9)〜11)のうちのいずれかに記載の中間熱交換器。

13)二重管および液溜の周囲が断熱材により覆われている上記1)〜12)のうちのいずれかに記載の中間熱交換器。

上記1)〜13)の中間熱交換器によれば、外管および外管内に間隔をおいて配置された内管を備え、かつ外管と内管との間の間隙が、コンデンサから流出した高圧の冷媒が流れる高温側冷媒通路となっているとともに、内管内が、エバポレータから流出した低圧の冷媒が流れる低温側冷媒通路となっている二重管と、二重管の高温側冷媒通路内と通じるように設けられ、かつコンデンサから流出するとともに減圧器により減圧される前の高圧の冷媒を貯留して液相と気相とに分離する液溜とよりなり、二重管の外管に、高温側冷媒通路に通じる冷媒入口および冷媒出口が設けられ、二重管が、縦向き部分および縦向き部分の一端部に連なった横向き部分を有しており、当該横向き部分において、冷媒が、二重管の高温側冷媒通路から液溜内に入り、液溜内から高温側冷媒通路に戻るようになされているので、二重管の高温側冷媒通路に入った冷媒が液溜内に流入するまでの間に、二重管の低温側冷媒通路を流れる冷媒により冷却されることになる。したがって、冷媒を、液溜内に流入する前に二重管において過冷却することができ、液溜内の液相冷媒を、気相冷媒に変化することなく液相状態に安定して保つことが可能になって、液溜内において、液相と気相との分離を効率良く行うことができる。その結果、当該中間熱交換器を備えた空調装置のコンデンサの有効コア部の全体を冷媒の凝縮に寄与させることが可能になり、コンデンサの冷媒凝縮効率の低下を防止することができる。しかも、コンデンサの冷媒凝縮効率の低下を防止することができるので、空調装置を循環する冷媒量を減少させる必要がなく、冷房能力の低下を防止することができる。また、二重管の低温側冷媒通路を流れる冷媒によって、高温側冷媒通路を流れ、かつ液溜内に流入する冷媒の過冷却が行われるので、冷媒の過冷却が風速や外気温の変動に依存することがなく、安定した過冷却度を得ることができる。

また、二重管が、縦向き部分および縦向き部分の一端部に連なった横向き部分を有しており、当該横向き部分において、冷媒が、二重管の高温側冷媒通路から液溜内に入り、液溜内から高温側冷媒通路に戻るようになされているので、液溜を配置するためにデッドスペースとなる領域において、二重管の長さを長くすることができる。したがって、高温側冷媒通路を流れる高圧冷媒と低温側冷媒通路を流れる低圧冷媒との熱交換効率が向上する。しかも、二重管の横向き部分が縦向き部分の下端部に連なっており、縦向き部分に高圧冷媒が流れるようになっている場合、冷媒を効率良く液溜内に流入させることができ、液相と気相との分離性能が向上する。

上記10)〜12)の中間熱交換器によれば、液溜内に乾燥剤を封入した乾燥剤封入容器を入れた場合にも、すべての冷媒通過穴が乾燥剤封入容器により塞がれることが防止される。したがって、二重管の高温側冷媒通路から液溜内への冷媒の流入、および液溜内から高温側冷媒通路への冷媒の流出が支障なく行われる。

上記13)の中間熱交換器を備えた空調装置を車両に用いる場合、エンジンルーム内に配置されるが、エンジンルーム内の熱によって、二重管の高温側冷媒通路を流れる冷媒を過冷却する効果が低下すること、および液溜内の液相冷媒が再び気化することを防止することができる。したがって、空調装置の性能低下を防止抑制することができる。

二重管の高温側冷媒通路を流れる冷媒を過冷却する効果が低下したり、液溜内の液相冷媒が再び気化したりすると、過冷度が一定となる空調装置への冷媒封入量の幅が狭くなり、負荷変動や冷媒洩れに対する過冷特性が不安定になるおそれがある。このような問題を解決するためには液溜の内容積を増大させると効果的であるが、この場合には必要とするスペースが大きくなる。

この発明の実施形態１の中間熱交換器を用いた車両用空調装置の構成を示す図である。この発明の実施形態１の中間熱交換器を示す一部を省略した垂直縦断面図である。この発明の実施形態２の中間熱交換器を示す一部を省略した垂直縦断面図である。この発明の実施形態３の中間熱交換器を示す一部を省略した垂直縦断面図である。図４の中間熱交換器の一部を示す分解斜視図である。この発明の実施形態４の中間熱交換器の一部分を示す斜視図である。従来の車両用空調装置の構成を示す図である。車両用空調装置のモリエル線図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明の中間熱交換器を、車両に搭載される車両用空調装置に用いたものである。

以下の説明において、図２〜図４の左右を左右というものとする。

また、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、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。

実施形態１
この実施形態は図１および図２に示すものである。

図１は実施形態１の中間熱交換器を用いた車両用空調装置の構成を示し、図２は実施形態１の中間熱交換器を示す。

図１に示す車両用空調装置は、コンデンサ(2)から流出した高温高圧の冷媒が流れる高温側冷媒通路(12)およびエバポレータ(4)から流出した低温低圧の冷媒が流れる低温側冷媒通路(13)を有する二重管(11)と、高温側冷媒通路(12)内に通じるように二重管(11)に固定され、かつコンデンサ(2)から流出するとともに膨張弁(3)により減圧される前の高圧の冷媒を貯留して液相と気相とに分離し、液相冷媒を下側部分内に溜めるアルミニウム製液溜(14)とからなる中間熱交換器(10)を備えている。

図２に示すように、中間熱交換器(10)の二重管(11)は、アルミニウム製外管(15)と、外管(15)内に間隔をおいて配置されたアルミニウム製内管(16)とを備えており、外管(15)と内管(16)との間の間隙が高温側冷媒通路(12)となっているとともに、内管(16)内が低温側冷媒通路(13)となっている。二重管(11)の外管(15)に、高温側冷媒通路(12)内の一端部、ここでは左端部に通じる冷媒入口(17)と、他端部、ここでは右端部に通じる冷媒出口(18)とが設けられている。冷媒入口(17)には、コンデンサ(2)からのびる配管(P1)が接続され、同じく冷媒出口(18)には膨張弁(3)にのびる配管(P2)が接続されている。なお、図２においては、冷媒入口(17)と冷媒出口(18)とは、同一方向、ここでは上方向を向いているが、両者は異なる方向を向いていてもよい。

二重管(11)は、長さ方向の中間部に、互いに対向する１対の垂直部(21)（縦向き部分）および両垂直部(21)の下端部どうしを連結する水平部(22)（横向き部分）からなるとともに、上方が開いたＵ字状部分(20)を有している。

二重管(11)の外管(15)は、互いに離隔し、かつ両端が閉鎖された２つのアルミニウム製管状構成部(15A)(15B)からなり、高温側冷媒通路(12)が冷媒入口側部分(12A)と冷媒出口側部分(12B)とに分けられている。外管(15)の左側構成部(15A)は、二重管(11)の左端部から左側の垂直部(21)を経て水平部(22)の長さ方向の中間部に至るものであり、左側構成部(15A)における二重管(11)の左端部に位置する部分に冷媒入口(17)が設けられるとともに、水平部(22)に位置する部分の右端部に液溜(14)への冷媒流出口(23)が設けられている。また、外管(15)の右側構成部(15B)は、二重管(11)の右端部から右側の垂直部(21)を経て水平部(22)の長さ方向の中間部に至るものであり、右側構成部(15A)における二重管(11)の右端部に位置する部分に冷媒出口(18)が設けられるとともに、水平部(22)に位置する部分の左端部に液溜(14)からの冷媒流入口(24)が設けられている。なお、外管(15)の左右両構成部(15A)(15B)は、それぞれ両端が開口した管(25)と、一端が開口するとともに他端が閉鎖され、かつ開口端部が管(25)の両端に接合されて管(25)の両端開口を塞ぐ有底筒状の閉鎖部材(26)とからなり、閉鎖部材(26)に冷媒入口(17)、冷媒出口(18)、冷媒流出口(23)および冷媒流入口(24)が形成されている。外管(15)の左側構成部(15A)と内管(16)との間の間隙が高温側冷媒通路(12)の冷媒入口側部分(12A)となるとともに、右側構成部(15B)と内管(16)との間の間隙が高温側冷媒通路(12)の冷媒出口側部分(12B)となっている。

二重管(11)の内管(16)の両端部は外管(15)の両端部よりも外側に突出している。すなわち、内管(16)の左端部が外管(15)の左側構成部(15A)の左端部よりも左側に、右端部が外管(15)の右側構成部(15B)の右端部よりも右側にそれぞれ突出するように、内管(16)が外管(15)の両構成部(15A)(15B)における閉鎖部材(26)の底壁(26a)を貫通している。図示は省略したが、内管(16)の右端にはエバポレータ(4)からのびる配管が接続され、同じく内管(16)の左端には圧縮機(1)にのびる配管が接続されている。

液溜(14)は上下両端が閉鎖された密閉状の筒状体(27)からなり、底壁(27a)に冷媒流入口(28)および冷媒流出口(29)が形成されている。二重管(11)の外管(15)の左側構成部(15A)の冷媒流出口(23)と液溜(14)の冷媒流入口(28)、および二重管(11)の外管(15)の右側構成部(15B)の冷媒流入口(24)と液溜(14)の冷媒流出口(29)とがそれぞれアルミニウム製連通管(31)(32)により接続されている。すなわち、二重管(11)の高温側冷媒通路(12)の冷媒入口側部分(12A)と液溜(14)の冷媒流入口(28)、および二重管(11)の高温側冷媒通路(12)の冷媒出口側部分(12B)と液溜(14)の冷媒流出口(29)とが、それぞれ一端部が二重管(11)の外管(15)に接合されるとともに、他端部が液溜(14)に接合された連通管(31)(32)を介して通じさせられている。また、液溜(14)内には、乾燥剤が封入された袋状の乾燥剤封入容器(33)が入れられている。なお、液溜(14)内には、フィルタが入れられることもある。

図１に示す車両用空調装置において、圧縮機(1)で圧縮された高温高圧の気液混相の冷媒は、コンデンサ(2)において冷却され、中間熱交換器(10)の二重管(11)の外管(15)における左側構成部(15A)の冷媒入口(17)から高温側冷媒通路(12)の冷媒入口側部分(12A)内に入る。高温側冷媒通路(12)の冷媒入口側部分(12A)内に入った冷媒は、冷媒入口側部分(12A)内を流れて、冷媒流出口(23)、連通管(31)および冷媒流入口(28)を通って液溜(14)内に入り、液相と気相とに分離される。また、乾燥剤封入容器(33)内の乾燥剤によって、液溜(14)内に入った冷媒中の水分が除去される。そして、液相冷媒が、液溜(14)から冷媒流出口(29)、連通管(25)および冷媒流入口(24)を通って二重管(11)の外管(15)における右側構成部(15B)の高温側冷媒通路(12)の冷媒出口側部分(12B)内に入る。高温側冷媒通路(12)の冷媒出口側部分(12B)内に入った冷媒は、冷媒出口側部分(12B)内を流れて、外管(15)における右側構成部(15B)の冷媒出口(18)から流出し、膨張弁(3)において減圧される。減圧された冷媒はエバポレータ(4)に入り、エバポレータ(4)内を流れる間に通風間隙を流れる空気を冷却して気相となる。エバポレータ(4)を通過した比較的低温の冷媒は、二重管(11)の内管(16)内の低温側冷媒通路(13)を通過し、圧縮機(1)に送られて圧縮される。

ここで、コンデンサ(2)から送られて中間熱交換器(10)における二重管(11)の高温側冷媒通路(12)の冷媒入口側部分(12A)内に入った高温高圧の冷媒は、冷媒入口側部分(12A)内を流れる間に、低温側冷媒通路(13)内を流れる低温低圧の冷媒により冷却されるので、高温高圧の冷媒が液溜(14)内に流入するまでの間に、二重管(11)の低温側冷媒通路(13)を流れる冷媒により冷却される。したがって、液溜(14)内に流入する冷媒が過冷却状態となり（図８の状態Ｇ参照）、液溜(14)内の液相冷媒を、気相冷媒に変化することなく液相状態に安定して保つことが可能になって、液溜(14)内において、液相と気相との分離を効率良く行うことができる。その結果、コンデンサ(2)の有効コア部の全体を冷媒の凝縮に寄与させることが可能になり、コンデンサ(2)の冷媒凝縮効率の低下を防止することができる。しかも、コンデンサ(2)の冷媒凝縮効率の低下を防止することができるので、空調装置を循環する冷媒量を減少させる必要がなく、冷房能力の低下を防止することができる。また、中間熱交換器(10)の二重管(11)の低温側冷媒通路(13)を流れる冷媒によって、高温側冷媒通路(12)を流れ、かつ液溜(14)内に流入する冷媒の過冷却が行われるので、冷媒の過冷却が風速や外気温の変動に依存することがなく、安定した過冷却度を得ることができる。

また、液溜(14)から流出して二重管(11)の高温側冷媒通路(12)の冷媒出口側部分(12B)内に入った高温高圧の冷媒は、冷媒出口側部分(12B)内を流れる間に、低温側冷媒通路(13)内を流れる低温低圧の冷媒によりさらに冷却され、図７に示す従来の車両用空調装置の場合と同様に、図８の状態Ｃまで過冷却される。

実施形態２
この実施形態は図３に示すものである。

図３において、中間熱交換器(40)は、高温側冷媒通路(12)および低温側冷媒通路(13)を有する二重管(41)と、高温側冷媒通路(12)に通じるように二重管(41)に固定され、かつコンデンサ(2)から流出するとともに膨張弁(3)により減圧される前の高圧の冷媒を貯留して液相と気相とに分離し、液相冷媒を下側部分内に溜めるアルミニウム製液溜(42)とからなる。二重管(41)は、長さ方向の中間部に、互いに対向する１対の垂直部(44)（縦向き部分）および両垂直部(44)の下端部どうしを連結する水平部(45)（横向き部分）からなるとともに、上方が開いたＵ字状部分(43)を有しており、Ｕ字状部分(43)の水平部(45)に液溜(42)が固定されている。

中間熱交換器(40)の二重管(41)は、アルミニウム製外管(46)と、外管(46)内に間隔をおいて配置されたアルミニウム製内管(16)とを備えており、外管(46)と内管(16)との間の間隙が高温側冷媒通路(12)となっているとともに、内管(34)内が低温側冷媒通路(13)となっている。二重管(41)の外管(46)に、高温側冷媒通路(12)の一端部、ここでは左端部に通じる冷媒入口(17)と、他端部、ここでは右端部に通じる冷媒出口(18)とが設けられている。また、二重管(41)のＵ字状部分(43)の水平部(45)において、外管(46)の管壁の上部には、高温側冷媒通路(12)を外部に通じさせる開口(47)が形成されている。なお、二重管(41)の外管(46)は、両端が開口した１つの管(48)と、一端が開口するとともに他端が閉鎖され、かつ開口端部が管(48)の両端部に接合されて管(48)の両端開口を閉鎖する有底筒状の閉鎖部材(49)とからなり、閉鎖部材(49)に冷媒入口(17)および冷媒出口(18)が形成されている。

二重管(41)の内管(16)の両端部は外管(46)の両端部よりも外側に突出しており、内管(16)が外管(46)の閉鎖部材(49)の底壁(49a)を貫通している。

液溜(42)は、下端が開口するとともに上端が閉鎖された密閉状の筒状体(51)からなる。液溜(42)の筒状体(51)の下端部は、下端開口が二重管(41)の外管(46)の開口(47)と通じるように外管(46)に接合されている。そして、液溜(42)の筒状体(51)の下端開口が、液溜(42)内で分離させられる液相冷媒と気相冷媒との界面よりも下方に位置する冷媒通過口(52)となっており、これにより二重管(41)の高温側冷媒通路(12)内と液溜(42)の冷媒通過口(52)とが通じさせられている。

実施形態２の中間熱交換器(40)を用いた車両用空調装置の動作は、図１に示す車両用空調装置とほぼ同様である。

ここで、コンデンサ(2)から送られて冷媒入口(17)から二重管(41)の高温側冷媒通路(12)内に入った高温高圧の冷媒は、高温側冷媒通路(12)内を流れる間に、低温側冷媒通路(13)内を流れる低温低圧の冷媒により冷却されて過冷却状態となる。過冷却状態となった冷媒は、外管(46)の開口(47)および液溜(42)の冷媒通過口(52)を通って液溜(42)内に入り、液相と気相とに分離されるとともに、冷媒中の水分が乾燥剤封入容器(33)内の乾燥剤により除去される。液溜(42)内の液相冷媒は、液溜(42)の冷媒通過口(52)および外管(46)の開口(47)を通って二重管(41)の高温側冷媒通路(12)内に戻り、冷媒出口(18)から膨張弁(3)に送られる。

液溜(42)内に流入する冷媒は過冷却状態であるから（図８の状態Ｇ参照）、液溜(42)内の液相冷媒を、気相冷媒に変化することなく液相状態に安定して保つことが可能になって、液溜(42)内において、液相と気相との分離を効率良く行うことができる。その結果、コンデンサ(2)の有効コア部の全体を冷媒の凝縮に寄与させることが可能になり、コンデンサ(2)の冷媒凝縮効率の低下を防止することができる。しかも、コンデンサ(2)の冷媒凝縮効率の低下を防止することができるので、空調装置を循環する冷媒量を減少させる必要がなく、冷房能力の低下を防止することができる。また、二重管(41)の低温側冷媒通路(13)を流れる冷媒によって、高温側冷媒通路(12)を流れ、かつ液溜(42)内に流入する冷媒の過冷却が行われるので、冷媒の過冷却が風速や外気温の変動に依存することがなく、安定した過冷却度を得ることができる。

また、液溜(42)から流出して二重管(41)の高温側冷媒通路(12)内に入った高温高圧の冷媒は、冷媒出口(18)から流出するまでに、低温側冷媒通路(13)内を流れる低温低圧の冷媒によりさらに冷却され、図７に示す従来の空調装置の場合と同様に、図８の状態Ｃまで過冷却される。

なお、図示は省略したが、中間熱交換器(40)の液溜(42)内には、冷媒中の異物を除去するフィルタが配置されることがある。

実施形態３
この実施形態は図４および図５に示すものである。

図４および図５に示す中間熱交換器(60)において、高温側冷媒通路(12)内と通じるように二重管(41)のＵ字状部分(43)の水平部(45)に固定された液溜(61)は、上端が開口するとともに下端が閉鎖された円筒状体(62)と、円筒状体(62)の上端部に着脱自在に取り付けられて円筒状体(62)の上端開口を閉鎖する蓋体(63)とよりなる。円筒状体(62)の周壁には、底壁の上方に位置するとともに１つの直径上に位置するように２つの貫通穴(64)が形成されている。そして、二重管(41)の水平部(45)がこれらの貫通穴(64)に通されて外管(46)が円筒状体(62)に接合されており、これにより二重管(41)が液溜(61)の円筒状体(62)に貫通させられている。液溜(42)内における二重管(41)よりも上方の部分に、乾燥剤封入容器(33)が入れられている。なお、液溜(61)内には、フィルタが入れられることもある。

二重管(41)の外管(46)における液溜(61)内に存在する部分に、高温側冷媒通路(12)内と液溜(61)内とを通じさせる複数の冷媒通過穴(65)が貫通状に形成されている。冷媒通過穴(65)は、外管(46)の全周にわたるとともに、長さ方向に間隔をおいて形成されており、外管(46)の中心線よりも上側よび下側部分に存在している。

実施形態３の中間熱交換器(60)を用いた車両用空調装置の動作は、実施形態２の中間熱交換器(60)を用いた車両用空調装置と同じである。

実施形態４
この実施形態は図６に示すものである。

図６に示す中間熱交換器(70)の外管(46)および内管(16)からなる二重管(71)は、垂直部(73)（縦向き部分）および垂直部(73)の下端部に連なった水平部(74)（横向き部分）からなるＬ字状部分(72)を有している。Ｌ字状部分(72)の水平部(74)の長さ方向の一部分が、液溜(61)の円筒状体(62)の周壁に形成された２つの貫通穴(64)に通されて外管(46)が円筒状体(62)に接合されており、これによりＬ字状部分(62)の水平部(74)が円筒状体(62)に貫通させられている。

二重管(71)の外管(46)における液溜(61)内に存在する部分に、高温側冷媒通路(12)内と液溜(61)内とを通じさせる複数の冷媒通過穴(65)が貫通状に形成されている。

図示は省略したが、実施形態４の中間熱交換器(70)の液溜(61)内にも、冷媒から水分を除去する乾燥剤が封入された乾燥剤封入容器や、冷媒中の異物を除去するフィルタが配置されることがある。

この発明による中間熱交換器は、車両に搭載される空調装置に好適に用いられる。

(1)：圧縮機
(2)：コンデンサ
(3)：膨張弁（減圧器）
(4)：エバポレータ
(10)(40)(60)(70)：中間熱交換器
(11)(41)(71)：二重管
(12)：高温側冷媒通路
(12A)：冷媒入口側部分
(12B)：冷媒出口側部分
(13)：低温側冷媒通路
(14)(42)(61)：液溜
(15)(46)：外管
(15A)：左側構成部
(15B)：右側構成部
(16)：内管
(17)：冷媒入口
(18)：冷媒出口
(20)(43)：Ｕ字状部分
(21)(44)：垂直部（縦向き部分）
(22)(45)：水平部（横向き部分）
(23)：冷媒流出口
(24)：冷媒流入口
(21)：筒状体
(28)：冷媒流入口
(29)：冷媒流出口
(31)(32)：連通管
(33)：乾燥剤封入容器
(47)：開口
(51)：筒状体
(52)：冷媒通過口
(65)：冷媒通過穴
(72)：Ｌ字状部分
(73)：垂直部（縦向き部分）
(74)：水平部（横向き部分）

Claims

圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒を冷却するコンデンサと、コンデンサで冷却された冷媒を減圧する減圧器と、減圧された冷媒を蒸発させるエバポレータとを備えた空調装置において、コンデンサから流出した高圧の冷媒とエバポレータから流出した低圧の冷媒とを熱交換させるのに用いられる中間熱交換器であって、
外管および外管内に間隔をおいて配置された内管を備え、かつ外管と内管との間の間隙が、コンデンサから流出した高圧の冷媒が流れる高温側冷媒通路となっているとともに、内管内が、エバポレータから流出した低圧の冷媒が流れる低温側冷媒通路となっている二重管と、二重管の高温側冷媒通路内と通じるように設けられ、かつコンデンサから流出するとともに減圧器により減圧される前の高圧の冷媒を貯留して液相と気相とに分離する液溜とよりなり、二重管の外管に、高温側冷媒通路に通じる冷媒入口および冷媒出口が設けられ、二重管が、縦向き部分および縦向き部分の一端部に連なった横向き部分を有しており、当該横向き部分において、冷媒が、二重管の高温側冷媒通路から液溜内に入り、液溜内から高温側冷媒通路に戻るようになされている中間熱交換器。
二重管が、互いに対向する１対の縦向き部分および両縦向き部分の下端部どうしを連結する横向き部分からなるとともに、上方が開いたＵ字状部分を有しており、当該Ｕ字状部分の横向き部分において、冷媒が、二重管の高温側冷媒通路から液溜内に入り、液溜内から高温側冷媒通路に戻るようになされている請求項１記載の中間熱交換器。
二重管が、縦向き部分および縦向き部分の下端に連なった横向き部分からなるＬ字状部分を有しており、当該Ｌ字状部分の水平部において、冷媒が、二重管の高温側冷媒通路から液溜内に入り、液溜内から高温側冷媒通路に戻るようになされている請求項１記載の中間熱交換器。
二重管の高温側冷媒通路内が、冷媒入口側部分と冷媒出口側部分とに分けられ、液溜が、冷媒流入口および冷媒流出口を有しており、二重管の高温側冷媒通路内の冷媒入口側部分と液溜の冷媒流入口、および二重管の高温側冷媒通路内の冷媒出口側部分と液溜の冷媒流出口とがそれぞれ通じさせられている請求項１〜３のうちのいずれかに記載の中間熱交換器。
二重管の高温側冷媒通路内の冷媒入口側部分と液溜の冷媒流入口、および二重管の高温側冷媒通路内の冷媒出口側部分と液溜の冷媒流出口とが、それぞれ一端部が二重管の外管に接合されるとともに、他端部が液溜に接合された連通管を介して通じさせられている請求項４記載の中間熱交換器。
二重管の外管が２つの管状構成部によって形成され、一方の管状構成部内に高温側冷媒通路の冷媒入口側部分が設けられるとともに、他方の管状構成部内に高温側冷媒通路の冷媒出口側部分が設けられている請求項４または５記載の中間熱交換器。
液溜が、液溜内に形成される液相冷媒と気相冷媒との界面よりも下方に位置する冷媒通過口を有しており、二重管の高温側冷媒通路内と液溜の冷媒通過口とが通じさせられている請求項１〜３のうちのいずれかに記載の中間熱交換器。
二重管の外管に、高温側冷媒通路を外部に通じさせる開口が形成され、液溜が、下端が開口するとともに上端が閉鎖された筒状体からなり、液溜が、下端開口と二重管の外管の開口とが通じるように外管に接合されるとともに、液溜の下端開口が冷媒通過口となっている請求項７記載の中間熱交換器。
二重管の横向き部分の少なくとも一部分が液溜内に存在させられ、二重管の外管における液溜内に存在する部分に、高温側冷媒通路内と液溜内とを通じさせる複数の冷媒通過穴が貫通状に形成されている請求項１〜３のうちのいずれかに記載の中間熱交換器。
冷媒通過穴が、外管における液溜内に存在する部分の中心線よりも上側部分および下側部分にそれぞれ形成されている請求項９記載の中間熱交換器。
冷媒通過穴が、外管における液溜内に存在する部分の全周にわたるとともに、長さ方向に間隔をおいて形成されている請求項１０記載の中間熱交換器。
液溜内に、乾燥剤が封入された乾燥剤封入容器が入れられている請求項９〜１１のうちのいずれかに記載の中間熱交換器。
二重管および液溜の周囲が断熱材により覆われている請求項１〜１２のうちのいずれかに記載の中間熱交換器。