JP4043577B2

JP4043577B2 - サブクールシステムコンデンサ

Info

Publication number: JP4043577B2
Application number: JP01026598A
Authority: JP
Inventors: 伸之奥田; 宣昭郷
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Showa Denko KK
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2018-01-22
Also published as: JPH11211279A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カーエアコン用凝縮器等として用いられるサブクールシステムコンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、カーエアコン等の冷房機構は、コンプレッサーより圧縮状態で吐出される高温高圧のガス冷媒をコンデンサにおいて外気との熱交換によって冷却・凝縮させたのちリキッドタンク（レシーバーとも称される）に溜め、このリキッドタンクより液冷媒のみを膨張弁を介して低圧・低温の霧化状態としてエバポレータへ送り、車内空気との熱交換によって蒸発・ガス化させて前記コンプレッサーへ送る、というサイクルによって車内の熱を車外へ排出するものである。
【０００３】
しかして、コンデンサ内で凝縮した冷媒は過冷却度が不充分であり、下流側での僅かな受熱や圧損によって気化する不安定な状態にあり、このために冷房性能の低下や変動を生じ易い。この対策として、従来より、リキッドタンクの下流側に第二のコンデンサを介在させ、このコンデンサによって液冷媒を凝縮温度よりも２〜５℃程度低い温度まで過冷却し、液冷媒として安定化した状態でエバポレータへ送り、該エバポレータでの冷媒吐出温度を低くして冷房効率を高める方式とすることが検討されている。
【０００４】
ところが、このような過冷却用の第二のコンデンサを別個に介在させる構成では、該コンデンサの設置スペースが必要になると共に、冷媒サイクルに封入する冷媒量が増加し、負荷変動への対応のためにリキッドタンクを大型化せねばならず、特にカーエアコン用として狭いエンジンルーム内に組み込む場合、スペース的に大きな制約を受け、他の機器類との関係で配置レイアウトが非常に複雑化し、また耐振性を確保するために強固な取付け構造を必要とすることから、エンジンルーム全体としての組立コストが高く付き、且つエンジンルームのコンパクト化が困難になるという難点があった。
【０００５】
そこで、近年においては、本来の凝縮用のコンデンサ部と過冷却用のコンデンサ部つまりサブクール部とを一体化すると共に、この一体化したコンデンサ本体の側方にリキッドタンクを突出状態に取り付け、リキッドタンクと前者のコンデンサ部の冷媒出口ならびに後者のコンデンサ部の冷媒入口とを各々配管にて連通させた構成のサブクールシステムコンデンサが多々提案されている（特開平４−９２７１４号、同４−２２７４３６号、同９−１７０８５３号、同９−１７０８５４号、実開平６−３６９１２号の各公報等）。すなわち、これらのサブクールシステムコンデンサによれば、過冷却用のコンデンサを別個に設ける構成に比較し、冷媒封入量を少なくできると共に設置スペースも小さくなり、取付け構造も簡素化するという利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記提案のサブクールシステムコンデンサでは、コンデンサ本体の側方にリキッドタンクが突出状態に取り付けられていることにより、やはり設置スペース上の制約を受け、他の機器との配置レイアウトの関係から採用困難であったり、その採用のために他の機器の配置変更や設計変更を余儀なくされる等、まだ多分に改良の余地を残している。特に、カーエアコン用のコンデンサとする場合、車体前部のラジエーターとラジエーターグリルとの間の狭いスペース内に設置することになるから、リキッドタンクの突出分だけコンデンサ本体のコア部を狭く設計せねばならず、これによってコンデンサひいてはカーエアコンの性能低下を招くと共に、エンジンルームのコンパクト化に支障をきたし、車種によっては採用不能である上、リキッドタンクの耐振性を確保するための格別な取付け構造を必要とし、それだけ組み付けに手間を要してコストが高く付くという問題があった。
【０００７】
この発明は、上述の事情に鑑みて、凝縮した冷媒を充分な過冷却状態としてエバポレータ側へ送る機能を備えるサブクールシステムコンデンサとして、従来のリキッドタンクに相当する部分を含む全体がコンパクトに一体化され、コンデンサ本体より側方や前後に大きく突出する部分がなく、設置スペースや他の機器との配置レイアウトの制約が少なく、自動車の狭いエンジンルーム等へも有利に取付け可能なものを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の請求項１に係るサブクールシステムコンデンサは、離間して対峙する一対の垂直方向に沿うヘッダー間に、各々両端を両ヘッダーに連通接続した複数本の水平方向に沿う熱交換管路が並列配置してコア部をなす第一コンデンサと、同様構造で第一コンデンサよりも上下幅の小さいコア部を有する第二コンデンサとが、前後に重なる状態で一体化され、第一コンデンサは、冷媒入口から流入した冷媒が両ヘッダーの仕切りによって前記コア部を蛇行状に流れる凝縮部を構成し、第二コンデンサは、コア部に対応した短いヘッダーと、該ヘッダーよりも上方へ延出した長いヘッダーとを備え、コア部がサブクール部を構成し、第一コンデンサの片側のヘッダーに設けた流出口が第二コンデンサの長いヘッダーに連通され、この第二コンデンサの長いヘッダー内が凝縮した液冷媒及びガス冷媒を溜めるタンク部をなし、該タンク部より液冷媒のみが前記サブクール部へ流入して過冷却されて冷媒出口へ導かれるように設定されてなるものとしている。
【０００９】
上記のサブクールシステムコンデンサでは、第一コンデンサの冷媒入口から流入したガス冷媒が凝縮部なすコア部を蛇行状に流れる過程で外気との熱交換によって冷却・凝縮し、気液混合状態で第二コンデンサの片側ヘッダーのタンク部に流入する。このタンク部においては、未凝縮のガス冷媒が該ヘッダーの上部に溜まり、下部に溜まった液冷媒のみが第二コンデンサのサブクール部をなすコア部へ流入し、このサブクール部において外気との熱交換によって過冷却され、冷媒出口から安定した液冷媒としてエバポレータ側へ送られることになる。しかして、タンク部では循環サイクルにおける冷媒の余剰分を負荷変動に応じて気液比率を変化させる形で貯留でき、また従来のサブクールシステムコンデンサのようなコンデンサ本体と別体のリキッドタンクとを接続する導出入管路がないため、冷媒封入量の増加を伴わずに負荷変動への対応能力を高めることができる。
【００１０】
しかも、このサブクールシステムコンデンサでは、凝縮部及びサブクール部とタンク部を含む全体が２基のコンデンサを前後に重ねたシンプルな形にまとまり、従来のサブクールシステムコンデンサにおけるリキッドタンクのようなコンデンサ本体から大きく突出した部分が存在しないため、設置スペースや他の機器との配置レイアウトの制約が小さく、またタンク部が第二コンデンサの片側ヘッダーにて構成されるから、従来におけるリキッドタンクのような防振性確保のための格別な取付け構造も不要となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、この発明に係るサブクールシステムコンデンサの実施例について、図面を参照して具体的に説明する。図１は該コンデンサの正面図、図２は同平面図、図３（イ）は図１のイ−イ線における縦断面図、同（ロ）は図１のロ−ロ線における横断面図、図４は該コンデンサの第一コンデンサと第二コンデンサを展開した状態で示す原理図である。
【００１２】
このサブクールシステムコンデンサは、図１及び図２に示すように、共にマルチフロータイプである第一コンデンサ（１Ａ）と第二コンデンサ（１Ｂ）とを、互いの両側ヘッダーが垂直方向に沿う配置状態において、前後に重なった形で一体化したものである。
【００１３】
第一コンデンサ（１Ａ）は、離間して対峙した左右一対のヘッダー（11）（12）間に、熱交換管路としての水平方向に沿う偏平チューブ（２）の多数本が、各々両端を両ヘッダー（11）（12）に連通連結した状態で、等間隔的に平行配置すると共に、チューブ（２）…の各隣接間にコルゲートフィン（４）が配置してコア部（10）を構成している。（５）はコア部（10）の上下縁に設けた帯板上のカバー（５）であり、このカバー（５）と隣接するチューブ（２）との間にもコルゲートフィン（４）が配置している。そして、図３に示すように、左側ヘッダー（11）は上部に冷媒入口（６ａ）を有して内部が仕切り板（７）にて中間よりやや上位で仕切られ、右側ヘッダー（12）の内部も仕切り板（７）にて中間よりやや下位で仕切られて下部に流出口（８ａ）を有しており、もって３パスのマルチフロー構造となっている。
【００１４】
第二コンデンサ（１Ｂ）は、第一コンデンサ（１Ａ）と同じ左右幅を有するが、両側ヘッダー（21）（22）間に複数本の偏平チューブ（２）…を平行配置した同様構成のコア部（10）の上下幅が第一コンデンサ（１Ａ）よりも格段に小さくなっている。そして、冷媒出口（６ｂ）を備えた左側ヘッダー（21）はコア部（10）の上下幅に対応した短い長さになっているが、下部に流入口（８ｂ）を有する右側ヘッダー（22）は上方へ長く延出して上端が第一コンデンサ（１Ｂ）の右側ヘッダー（12）と同じ高さに設定されている。また両ヘッダー（21）（22）の内部には仕切りがなく、コア部（10）は１パスのマルチフロー構造をなす。
【００１５】
しかして、第一コンデンサ（１Ａ）と第二コンデンサ（１Ｂ）の右側ヘッダー（12）（22）同士は、前後に重なって一体化した状態において、図３及び図４に示すように前者の流出口（８ａ）と後者の流入口（８ｂ）とが合致し、通孔（８）として連通している。これにより、第一コンデンサ（１Ａ）は全体が凝縮部（Ｃ）、第二コンデンサ（１Ｂ）の右側ヘッダー（22）がタンク部（Ｔ）、第二コンデンサ（１Ｂ）のコア部（10）がサブクール部（Ｓ）を構成している。
【００１６】
なお、各構成部材は、例えば、ヘッダー（11）（12）（21）（22）としてアルミニウムブレージングシートを円筒状に曲成したパイプの両端を蓋板にて封鎖したもの、偏平チューブ（２）…としてアルミニウム製の押出型材、コルゲートフィン（４）…としてアルミニウムブレージングシートをコルゲート状に曲成したもの等が用いられる。そして、チューブ（２）…は、両側ヘッダーの周壁に設けた周方向スリット状の孔に両端部を挿嵌した状態で、炉中で一括してロウ付けすることにより、両側ヘッダーと連通状態に連結一体化される。また第一コンデンサ（１Ａ）と第二コンデンサ（１Ｂ）とは、ヘッダー同士の前後の重なり部分でロウ付け等によって一体に固着される。
【００１７】
上記構成のサブクールシステムコンデンサにおいては、コンプレッサ（図示省略）より圧送される高温・高圧のガス冷媒は、第一コンデンサ（１Ａ）の冷媒入口（６ａ）から流入して凝縮部（Ｃ）をなすコア部（10）を複数本のチューブ（２）…を通して蛇行状に上方へ流れる過程で、該コア部（10）を紙面に垂直方向に流通する外気との熱交換によって効率く冷却・凝縮し、右側ヘッダー（12）の下部より通孔（８）を通ってタンク部（Ｔ）である第二コンデンサ（１Ｂ）の右側ヘッダー（22）内に気液混合状態で流入する。そして、該タンク部（Ｔ）では、未凝縮のガス冷媒が上部に溜まり、下部に溜まった液冷媒のみがサブクール部（Ｓ）をなすコア部（10）へ流入し、このサブクール部（Ｓ）を通過する過程で前記同様の外気との熱交換によって過冷却され、冷媒出口（６ｂ）から安定した低温の液冷媒として流出し、エバポレータ（図示省略）側へ導かれる。
【００１８】
しかして、タンク部（Ｔ）では循環サイクルにおける冷媒の余剰分を負荷変動に応じて気液比率を変化させる形で貯留でき、また従来のサブクールシステムコンデンサのようなコンデンサ本体と別体のリキッドタンクとを接続する導出入管路がないため、冷媒封入量の増加を伴うことなく負荷変動への高い対応能力を発揮する。
【００１９】
しかも、このコンデンサでは、凝縮部（Ｃ）及びサブクール部（Ｓ）とタンク部（Ｔ）を含む全体が２基のコンデンサを重ねたパネル形態に一体化され、従来におけるリキッドタンクのようなコンデンサ本体から大きく突出した部分が存在しないため、設置スペースや他の機器との配置レイアウトの制約が極めて小さく、またタンク部（Ｔ）が第二コンデンサの右側ヘッダー（22）自体にて構成され、従来におけるリキッドタンクのような防振性確保のための格別な取付け構造も不要となるから、自動車のエンジンルームのように狭く様々な他の機器類が同居する部位に対しても支障なく容易に組み込むことができる。
【００２０】
なお、タンク部（Ｔ）にモレキュラシーブ等の適当な吸着材を装填し、冷媒中の水分等の不純物成分を吸着除去できるように設定してもよい。その他、この発明に係るサブクールシステムコンデンサでは、第一及び第二コンデンサ（１Ａ）（１Ｂ）におけるコア部（10）のパス数、各パスにおける通路本数、冷媒出入口の位置、コア部（10）の縦横寸法等の細部構成については実施例以外に種々設計変更可能である。
【００２１】
【発明の効果】
この発明によれば、凝縮した冷媒を充分な過冷却状態としてエバポレータ側へ送る機能を備えるサブクールシステムコンデンサとして、凝縮部及びサブクール部と従来のリキッドタンクに相当するタンク部がパネル形態としてコンパクトに一体化され、コンデンサ本体より側方や前後に大きく突出する部分がないため、設置スペースや他の機器との配置レイアウトの制約が少なく、且つ防振性の確保が容易であり、自動車の狭いエンジンルーム等へも有利に取付け可能であり、加えて冷媒サイクルにおける冷媒封入量の増加を伴うことなく負荷変動への高い対応能力を有するものを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係るサブクールシステムコンデンサの斜視図である。
【図２】同サブクールシステムコンデンサの平面図である。
【図３】同サブクールシステムコンデンサにおける第一コンデンサの流出口と第二コンデンサの流入口との連通部を示し、図（イ）は図１のイ−イ線の縦断面図、図（ロ）は図１のローロ線の横断面図である。
【図４】同サブクールシステムコンデンサの原理図である。
【符号の説明】
１Ａ・・・・・第一コンデンサ
１Ｂ・・・・・第二コンデンサ
２・・・・・偏平チューブ（熱交換管路）
４・・・・・コルゲートフィン
６ａ・・・・・冷媒入口
６ｂ・・・・・冷媒出口
７・・・・・仕切り板
８・・・・・通孔
８ａ・・・・・流出口
８ｂ・・・・・流入口
10 ・・・・・コア部
11，12・・・・第一コンデンサのヘッダー
21，22・・・・第二コンデンサのヘッダー
Ｃ・・・・・凝縮部
Ｔ・・・・・タンク部
Ｓ・・・・・サブクール部

Claims

離間して対峙する一対の垂直方向に沿うヘッダー間に、各々両端を両ヘッダーに連通接続した複数本の水平方向に沿う熱交換管路が並列配置してコア部をなす第一コンデンサと、同様構造で第一コンデンサよりも上下幅の小さいコア部を有する第二コンデンサとが、前後に重なる状態で一体化され、
第一コンデンサは、冷媒入口から流入した冷媒が両ヘッダーの仕切りによって前記コア部を蛇行状に流れる凝縮部を構成し、
第二コンデンサは、コア部に対応した短いヘッダーと、この短いヘッダーよりも長くかつ上方へ延出した長いヘッダーとを備え、コア部がサブクール部を構成し、
第一コンデンサの片側のヘッダーに設けた流出口が第二コンデンサの前記長いヘッダーに連通され、この第二コンデンサの長いヘッダー内が凝縮した液冷媒及びガス冷媒を溜めるタンク部をなし、該タンク部より液冷媒のみが前記サブクール部へ流入して過冷却されて冷媒出口へ導かれるように設定されてなるサブクールシステムコンデンサ。
第二コンデンサは、第一コンデンサと同じ左右幅を有する請求項１に記載のサブクールシステムコンデンサ。
第一コンデンサと第２コンデンサとは、ヘッダー同士が前後に重なって、この前後の重なり部分でロウ付け等によって一体に結合されている請求項２に記載のサブクールシステムコンデンサ。
第一コンデンサの片側のヘッダーと、第２コンデンサの長いヘッダーとが、前後に重なって一体化した状態において、前者の流出口と後者の流入口とが合致し、通孔として連通している請求項２または３に記載のサブクールシステムコンデンサ。
第二コンデンサの長いヘッダーが、上方へ長く延出して第一コンデンサの片側のヘッダーと同じ高さに設定されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のサブクールシステムコンデンサ。
第二コンデンサの両ヘッダーの内部には仕切りがなく、コア部が１パスのマルチフロー構造をなしている請求項１〜５のいずれか１項に記載のサブクールシステムコンデンサ。
請求項１〜６のいずれか１項に記載のサブクールコンデンサを備えたカーエアコン。