JP3038890B2 - 凝縮器 - Google Patents

凝縮器

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JP3038890B2
JP3038890B2 JP2300505A JP30050590A JP3038890B2 JP 3038890 B2 JP3038890 B2 JP 3038890B2 JP 2300505 A JP2300505 A JP 2300505A JP 30050590 A JP30050590 A JP 30050590A JP 3038890 B2 JP3038890 B2 JP 3038890B2
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0202Header boxes having their inner space divided by partitions
    • F28F9/0204Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions
    • F28F9/0209Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions having only transversal partitions
    • F28F9/0212Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions having only transversal partitions the partitions being separate elements attached to header boxes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、冷凍サイクル装置に用いられる凝縮器に関
するもので、特に冷媒の気液分離を行うための凝縮器の
構造に関する。
(従来の技術) 冷凍装置に用いられる従来の凝縮器として、特開昭59
−191894号、特開昭59−191895号公報に開示される水平
流型のものが知られている。
この種の冷媒を水平方向に流す水平流型の凝縮器は、
コア部の両側に設けられるヘッダの長手方向の上下に室
を仕切る仕切板を設け、この仕切板に上下の室を連通す
る穴を形成している。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、前記特開昭59−191894号、特開昭59−
191895号の各公報に開示される水平流型の凝縮器は、冷
媒入口パイプからチューブに流入した冷媒を上から下流
しして低位置の冷媒出口パイプから排出する場合、仕切
板上部に溜った液冷媒がチューブに流入したり、一部の
チューブにのみ冷媒液面が浸りディストリビューション
が悪化したり、前記穴に浸る液冷媒が低位置に落下した
ときは気相冷媒まで前記穴を流通してしまうので、放熱
性能が著しく低下するという問題がある。
また、前記水平流型の凝縮器は、冷媒入口パイプから
高位置の冷媒出口パイプに冷媒を下から上流しすること
はできない。下から上流しする場合は、仕切板部から液
冷媒を供給するバイパス配管を設ける必要があるため、
構造が複雑になる。
本発明はこのような問題点を解決するためになされた
もので、下から上流しする水平流型の凝縮器であって、
バイパス配管を必要とせずに構成部品点数を増加しない
で気液分離を可能とした熱交換効率の良好な凝縮器を提
供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) そのために、本発明の凝縮器は、冷媒出口パイプを上
部に有する第1ヘッダと、前記第1ヘッダの左右反対側
に設けられる第2ヘッダと、前記第1ヘッダ内部を上下
の室に仕切る第1仕切板と、前記第2ヘッダ内部を上下
の室に仕切る第2仕切板と、前記第1ヘッダおよび第2
ヘッダに両端が挿入され、並列状に配置される多数本の
チューブと、隣接する前記チューブ間の空気隙間に配置
され、前記チューブ内を流れる冷媒と熱交換するフィン
とを備え、 前記第1ヘッダまたは第2ヘッダ内部の下側の室に導
入した気相冷媒を前記チューブに流し、熱を奪われて液
化した液相冷媒を前記第1ヘッダ内部の上側の室から排
出する凝縮器であって、 第1ヘッダ内に配される仕切板(15、40)は、第1ヘ
ッダ内を少なくとも2つの室に区画し、より上方に位置
する室(14)は、冷媒出口(5)に連通しており、 下方の室(13)は複数のチューブを介して第2ヘッダ
(11)に連通しており、 第2ヘッダ内は仕切板(12)によって、少なくも2つ
の室に区画されており、上記下方の室(13)からチュー
ブを介して第2ヘッダ(11)内に流入した冷媒は、第2
ヘッダ内にて気冷媒と液冷媒に分離され、液冷媒が室の
下方に溜まり、この溜まった液冷媒は、チューブを介し
て上記上方の室(14)に導入され、冷媒出口(5)より
排出され、 この液冷媒を上方の室(14)に導くチューブ、ならび
に下方の室13と第2ヘッダとを繋ぐチューブは、並列状
に配置されるもので、前者のチューブは後者のチューブ
よりも下方に位置している。
(作用) 本発明の凝縮器によれば、冷媒入口パイプから導入さ
れる気相冷媒がチューブを通り熱を奪われて液相冷媒と
なって上部の冷媒出口パイプから排出される。この場
合、冷媒出口パイプのない第2ヘッダ内部の第2仕切板
上側の室に溜められた液相冷媒は、チューブを通って反
対側の冷媒出口パイプのある第1ヘッダ内部の第1仕切
板上側の室に導入され、冷媒出口パイプから排出され
る。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
第1図〜第3図は、自動車用空調装置に用いられる凝
縮器の第1の実施例を示す。
右側ヘッダ1と左側ヘッダ2の間にコア部3が構成さ
れる。右側ヘッダ1の底面に冷媒入口パイプ4が形成さ
れ、左側ヘッダ2の頂面に冷媒出口パイプ5が形成され
ている。ここに冷媒出口パイプ5の位置よりも下位置に
冷媒入口パイプ4を設けたのは、冷媒を下から上流しす
る場合、上から下流しの場合よりも放熱性能が一般に高
くなることが実験により判明しているからである。実験
によると、第6図に示すように、冷媒の流れ方向による
放熱性能への影響は、水平流型のものの場合、一般にフ
ィンの間を流通する風速が速いほど放熱性能が高められ
るが、上から下流しの場合よりも下から上流しの場合の
方が放熱性が良好である。
コア部3は、水平方向に偏平状のチューブ8a〜8gが多
数平行に配置されており、各チューブ8a〜8gの一端は右
側ヘッダ1に連通し、他端は左側ヘッダ2に連通してい
る。隣り合うチューブ8a〜8gのチューブ間には、コルゲ
ートフィン9が右側ヘッダ側面1aから左側ヘッダ側面2a
まで延びて配置されている。
右側ヘッダ1の内部には、下側の室10と上側の室11に
仕切る第1セパレータ12が下から二本目のチューブ8bと
下から3本目のチューブ8cの間の上下位置に設けられて
いる。第1セパレータ12は、左側の室13、チューブ8e、
8fから右側の室11に流入する液相冷媒を溜める気液分離
機能をもつ。
左側ヘッダ2の内部は下側の室13と上側の室14とに第
2セパレータ15によって仕切られる。第2図および第3
図に示すように、左側ヘッダ2は横断面U字状のヘッダ
本体16と、ヘッダ端部16a、16bに接合される横断面コ字
状のプレート17と、ヘッダ本体16とプレート17とを下端
で固定するエンドキャップ18とから構成される。これら
ヘッダ本体16とプレート17とで囲まれる第1図に示す室
13と室14とを仕切るように第2セパレータ15が取付けら
れる。
第2セパレータ15は、側面から見ると全体の形状がS
字状であって、U字板状の下板15aと、これよりほぼ垂
直に曲折される中板15bと、その上端で水平方向に曲折
される上板15cとからなる。下板15aの端部15eはヘッダ
本体16の内周壁16cに液密に接合され、中板15bにはチュ
ーブ8c、8dを挿入するための長円状の挿入穴20、21が形
成される。上板15cの端部15dは、チューブ8fと8gの間の
上下位置で室13と室14とに仕切るように、プレート17に
液密に接合される。
組立時、第2図に示すようにプレート17の穴17c、17d
に挿入したチューブ8c、8dの端部を第2セパレータ15の
挿入用穴20、21に差込み、プレート17にヘッダ本体16を
嵌合し、このプレート17とヘッダ本体16にエンドキャッ
プ18を嵌込む。この場合、挿入用穴20、21にチューブ8
c、8dが位置決めされるため、第2セパレータ15を係止
する特別な機構は不要になるので、第2セパレータ15の
組付けが簡単になる。
次に冷媒の流れについて説明する。第1図において、
冷媒入口パイプ4から右側ヘッダ1の室10に流入した冷
媒は、チューブ8a、8bの矢印方向に流れ、左側ヘッダ2
の室13に入り、次いでチューブ8e、8fを矢印方向に流れ
て右側ヘッダ1の室11に流入する。室11に流入した冷媒
のうち液相冷媒は第1セパレータ12の上に液溜りとなっ
て溜められる。室11に溜められる液相冷媒は、チューブ
8c、8dを流通し、左側の室14に自由に流れる。したがっ
て、室11に溜められる液相冷媒は、チューブ8gをバイパ
スするチューブ8c、8dによって左側ヘッダ2の室14に流
入される。室11内の気相冷媒は、チューブ8gを矢印方向
に流れ、熱を奪われて左側ヘッダ2の室14に液相冷媒と
なって流入する。
このため、凝縮器内での気液分離を確実に行える。ま
た冷媒出口パイプのない側のヘッダ内に溜められる液冷
媒を冷媒出口パイプに流すためのバイパス配管が不要と
なるので、構造上、凝縮器の組付けが簡単になり、省ス
ペース、低コストを図ることができる。さらには、チュ
ーブ8c、8d中の冷媒が気液混合相の冷媒であれば、この
冷媒をフィン9との熱交換により冷却して液化するた
め、ディストリビューションを向上させる。
第4図は、本発明の第2の実施例による第1仕切板と
しての第2セパレータ30を示している。
下板30a、中板30b、上板30cは、第2図に示す下板15
a、中板15b、上板15cに対応している。中板30bに開口さ
れる挿入穴31、32の周囲にはプレート17側に突出す環状
凸部31a、32aが形成される。この環状凸部31a、32aにチ
ューブ8c、8dが挿入固定されるため、チューブ8c、8dの
長さは、他のチューブ8a、8b、8e、8f、8gと同等の長さ
にすることができる。これにより、チューブ8a〜8gの長
さを同等にできるためコスト低減が図れる。
第5図は、本発明の第3の実施例による凝縮器を示
す。第3の実施例は、右側ヘッダ1に冷媒入口パイプ34
および冷媒出口パイプ35を形成した例である。右側ヘッ
ダ1の内部を第1セパレータ39、第2セパレータ40によ
り三つの室36、37、38に仕切っている。左側ヘッダ2は
第3セパレータ42によって室43、44に仕切っている。第
2セパレータ40は、第1図に示す第2セパレータ15とほ
ぼ同等の形状である。
第3の実施例では、冷媒入口パイプ14から冷媒出口パ
イプ35に至るまでのチューブ48a〜48iの本数を前記第1
の実施例よりも多くした例である。冷媒入口パイプ34か
ら室36、チューブ48a、48bに矢印方向に流入する冷媒
は、室43、チューブ48c、48d、室37、チューブ48g、48
h、室44、チューブ48i、室38を経て冷媒出口パイプ35に
至る。室44に溜められる液相冷媒は、チューブ48e、48f
により室38に流入される。冷媒流路が前記第1の実施例
より長いため、放熱性能が第1の実施例に比べて向上さ
れるという利点がある。なお、第5図において、第1図
と実質的に同一の構成部分については同一符合を付す。
次に、本発明の実施例と対比される比較例を第7図に
示す。この比較例では、冷媒入口パイプ4から室63に流
入した冷媒は、チューブ58a、58b、58c、室66、チュー
ブ58d、58e、室60に流入する。室60に流入した液相冷媒
は、外部のバイパス配管68によって冷媒出口パイプ5に
導かれる。室60の気相冷媒は、チューブ58f、58gを通り
室67から冷媒出口パイプ5に導かれる。この比較例で
は、バイパス配管68を付加する構造であるから、配管構
成が複雑となり配管の取付け作業が煩雑となり、高コス
トになると共に大スペースを要し、凝縮器車載時のレイ
アウトを制限するという不利点がある。
これに対し、前記第1、第2、第3の実施例では、バ
イパス配管が不要となり、組立が簡単、低コスト、省ス
ペース、熱効率の向上が図れる等の優れた利点がある。
しかも、本発明の実施例は、第6図に示すように冷媒を
下から上流しにする水平流型にしたため、上から下流し
の例に比べて放熱性能が良好になるので、熱交換器の機
能および構造の両面から優れたものといえる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明の凝縮器によれば、冷媒
を水平方向に下から上流しする水平流型のもので冷媒出
口パイプ側の第1ヘッダに設ける第1仕切板を形状変更
することで、第1ヘッダおよび第2ヘッダを結ぶチュー
ブのうちの一部のチューブによって液相冷媒を冷媒出口
パイプ側の第1ヘッダに集中させる構成にしたため、気
液分離された液冷媒を確実に冷媒出口パイプから排出
し、特別なバイパス配管を設けることなく、気液分離機
能をもたせることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例による凝縮器を示す概略
構成図、第2図はその要部を表す組立分解構成図、第3
図は本発明の第1の実施例による第1仕切板部分を示す
概略透視図、第4図は本発明の第2の実施例による第1
仕切板を示すもので、(a)は斜視図、(b)は(a)
に示すA方向矢視図、(c)は(a)に示すB方向矢視
図、第5図は本発明の第3の実施例による凝縮器を示す
概略構成図、第6図は凝縮器を流通する風量と放熱性能
との関係を示す特性図、第7図は従来の比較例を示す概
略構成図である。 1……ヘッダ(第2ヘッダ)、 2……ヘッダ(第1ヘッダ)、 4……冷媒入口パイプ、 5……冷媒出口パイプ、 8(8a〜8g)……チューブ、 9……フィン、 10、11、13、14……室、 12……第1セパレータ(第2仕切板)、 15……第2セパレータ(第1仕切板)。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷媒出口パイプを上部に有する第1ヘッダ
    と、 前記第1ヘッダの左右反対側に設けられる第2ヘッダ
    と、 前記第1ヘッダ内部を上下の室に仕切る第1仕切板と、 前記第2ヘッダ内部を上下の室に仕切る第2仕切板と、 前記第1ヘッダおよび第2ヘッダに両端が挿入され、並
    列状に配置される多数本のチューブと、 隣接する前記チューブ間の空気隙間に配置され、前記チ
    ューブ内を流れる冷媒と熱交換するフィンとを備え、 前記第1ヘッダまたは第2ヘッダ内部の下側の室に導入
    した気相冷媒を前記チューブに流し、熱を奪われて液化
    した液相冷媒を前記第1ヘッダ内部の上側の室から排出
    する凝縮器であって、 第1ヘッダ内に配される仕切板(15、40)は、第1ヘッ
    ダ内を少なくとも2つの室に区画し、より上方に位置す
    る室(14)は、冷媒出口(5)に連通しており、 下方の室(13)は複数のチューブを介して第2ヘッダ
    (11)に連通しており、 第2ヘッダ内は仕切板(12)によって、少なくも2つの
    室に区画されており、上記下方の室(13)からチューブ
    を介して第2ヘッダ(11)内に流入した冷媒は、第2ヘ
    ッダ内にて気冷媒と液冷媒に分離され、液冷媒が室の下
    方に溜まり、この溜まった液冷媒は、チューブを介して
    上記上方の室(14)に導入され、冷媒出口(5)より排
    出され、 この液冷媒を上方の室(14)に導くチューブ、ならびに
    下方の室13と第2ヘッダとを繋ぐチューブは、並列状に
    配置されるもので、前者のチューブは後者のチューブよ
    りも下方に位置していることを特徴とする凝縮器。
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