JP4207333B2

JP4207333B2 - 受液器一体型凝縮器

Info

Publication number: JP4207333B2
Application number: JP28720399A
Authority: JP
Inventors: 道泰山本; 悟志松浦
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2019-10-07
Also published as: JP2001108331A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒を凝縮させる凝縮器、及び凝縮器から流出する冷媒を蓄えるとともに液相冷媒を流出する受液器とが一体となった受液器一体型凝縮器に関するもので、車両用蒸気圧縮式冷凍サイクル（空調装置）に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
受液器一体型凝縮器は、例えば特開平１０−１７０１８８号公報に記載の発明のごとく、受液器のタンク（モジュレータタンク）を凝縮器のヘッダタンクに接合する等して凝縮器と受液器とを一体化したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、受液器は冷凍サイクル内の余剰冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒と液相冷媒とを分離して液相冷媒を膨張弁等の減圧器に向けて流出させるものであるので、モジュレータタンクは比較的大きな容積を必要とする。
【０００４】
一方、近年、凝縮器やラジエータ等の車両用熱交換器に対する小型化への要求は強まる一方である。そこで、特に、凝縮器の幅寸法（凝縮器のうち空気流れと平行な部位における寸法）の小型化を図るべく、種々の試作検討を行ったが、前述のごとく、モジュレータタンクは比較的大きな容積を必要とすることから、モジュレータタンクの幅方向寸法の小型化を図ることが難しく、受液器一体型凝縮器の幅寸法を小さくすることが難しいという問題があった。
【０００５】
そして、モジュレータタンクの幅方向寸法の小型化を図ることが難しいという問題は、図１２に示すように、受液器一体型凝縮器１００ａを車両に搭載した際に、モジュレータタンクＭｔ周りに比較的大きなデットスペースを発生させるので、受液器一体型凝縮器の車両搭載性を低下させるという問題を誘発してしまう。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、受液器一体型凝縮器を小型化し、受液器一体型凝縮器の車両搭載性を向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、冷媒が流通する複数本のチューブ（１１１）、及びチューブ（１１１）の長手方向両端側に配設され、チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びて複数本のチューブ（１１１）と連通するヘッダタンク（１２０）を有し、冷媒を凝縮させる凝縮器（１１０）と、凝縮器（１１０）から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷凍サイクル中の余剰冷媒を蓄えるとともに、ヘッダタンク（１２０）の長手方向と平行な方向に延びる複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）を有し、液相冷媒を流出する受液器（１４０）と、受液器（１４０）から流出する液相冷媒を冷却する過冷却器（１３０）とを備え、複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）は、凝縮器（１１０）を挟んでチューブ（１１１）の長手方向に対して直列に並んでおり、複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）は、互いの液面を同一に保つよう連通配管（１４３）で連通しており、連通配管（１４３）は、チューブ（１１１）と並列に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
これにより、受液器（１４０）の能力（受液器全体の容積）を低下させることなく、受液器（１４０）の幅方向寸法をヘッダタンク（１２０）の幅方向寸法と同等以下とすることができるので、受液器（１４０）を一体化したことに伴って発生したデットスペースを縮小することができる。延いては、受液器一体型凝縮器の車両への搭載性を向上させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、冷媒が流通する複数本のチューブ（１１１）、及びチューブ（１１１）の長手方向両端側に配設され、チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びて複数本のチューブ（１１１）と連通するヘッダタンク（１２０）を有し、冷媒を凝縮させる凝縮器（１１０）と、凝縮器（１１０）から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷凍サイクル中の余剰冷媒を蓄えるとともに、ヘッダタンク（１２０）の長手方向と平行な方向に延びる複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）を有し、液相冷媒を流出する受液器（１４０）と、受液器（１４０）から流出する液相冷媒を冷却する過冷却器（１３０）とを備え、複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）のうち少なくとも一方は、チューブ（１１１）の長手方向一端側に配置され、他方はチューブ（１１１）の長手方向他端側に配置されており、複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）は、互いの液面を同一に保つよう連通配管（１４３）で連通しており、連通配管（１４３）は、チューブ（１１１）と並列に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、請求項１に記載の発明と同様に、受液器（１４０）を一体化したことに伴って発生したデットスペースを縮小することができるので、受液器一体型凝縮器の車両への搭載性を向上させることができる。
【００１１】
なお、請求項３に記載の発明のごとく、受液器（１４０）から流出する液相冷媒を冷却する過冷却器（１３０）をヘッダタンク（１２０）を介して凝縮器（１１０）と一体化してもよい。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、冷媒が流通する複数本のチューブ（１１１）、及びチューブ（１１１）の長手方向両端側に配設され、チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びて複数本のチューブ（１１１）と連通するヘッダタンク（１２０）を有し、冷媒を凝縮させる凝縮器（１１０）と、凝縮器（１１０）から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷凍サイクル中の余剰冷媒を蓄えるとともに、ヘッダタンク（１２０）の長手方向と平行な方向に延びる複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）を有し、液相冷媒を流出する受液器と、エンジン冷却水が流通するとともに凝縮器（１１０）のチューブ（１１１）と平行に延びる複数本のラジエータチューブ（１２１）、及び凝縮器のヘッダタンク（１２０）の長手方向と平行な方向に延びて複数本のラジエータチューブ（１２１）と連通するラジエータヘッダタンク（２２０）を有し、エンジン冷却水を冷却するラジエータ（２００）と、受液器（１４０）から流出する液相冷媒を冷却する過冷却器（１３０）とを備え、複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）は、凝縮器（１１０）を挟んで両チューブ（１１１）の長手方向に対して直列に並んでおり、複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）は、互いの液面を同一に保つよう連通配管（１４３）で連通しており、連通配管（１４３）は、チューブ（１１１）と並列に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、請求項１に記載の発明と同様に、受液器（１４０）を一体化したことに伴って発生したデットスペースを縮小することができるので、受液器一体型凝縮器の車両への搭載性を向上させることができる。
【００１４】
また、後述するようにラジエータヘッダタンク（２２０）の小型化（薄幅化）に伴ってラジエータチューブ（２１２）の長手方向両端側に発生したデットスペースを有効に活用することができるので、ラジエータ（２００）も含めた車両用熱交換器全体の車両への搭載性を向上させることができる。
【００１５】
なお、請求項５に記載の発明のごとく、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の受液器一体型凝縮器（１００）と冷却水を冷却するラジエータ（２００）とが一体化してもよい。
【００１６】
因みに、上記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一例である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る受液器一体型凝縮器を車両用蒸気圧縮機式冷凍サイクル（車両用空調装置）に適用したものであって、図１は本実施形態に係る受液器一体型凝縮器１００の正面図であり、図２は受液器一体型凝縮器１００の斜視図である。
【００１８】
図１、２中、１１１は冷媒が流通する扁平状の複数本のチューブであり、このチューブ１１１は車両幅方向（水平方向）に延びるように設けられている。そして、各チューブ１１１間には、冷媒と空気との熱交換を促進する波状のフィン１１２が配設されており、このフィン１１２及びチューブ１１１により冷媒と空気とを熱交換させる熱交換コア１１３が構成されている。
【００１９】
また、チューブ１１１の長手方向両端側には、チューブ１１１の長手方向（水平方向）と直交する方向（上下方向）に延びて複数本のチューブ１１１と連通するヘッダタンク１２０が配設されている。
【００２０】
そして、本実施形態では、後述する受液器（モジュレータ）１４０から流出する液相冷媒を冷却する過冷却器（サブクーラ）１３０がヘッダタンク１２０を介して一体化されており、熱交換コア１１３のうち図１の太い２点鎖線より下方側に位置する部位が過冷却器１３０の熱交換コアとして機能し、太い２点鎖線より上方側に位置する部位が冷媒を凝縮させる凝縮器１１０の熱交換コアとして機能する。なお、ヘッダタンク１２０内には、セパレータ（図示せず）により凝縮器１１０側の空間と過冷却器１３０側の空間とに仕切られている。
【００２１】
１４０は、凝縮器１１０から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とを分離して冷凍サイクル中の余剰冷媒を蓄えるとともに、液相冷媒を過冷却器１３０に向けて流出する受液器であり、この受液器１４０は、ヘッダタンク１２０の長手方向と平行な方向に延びる２本のモジュレータタンク１４１、１４２を有して構成されている。
【００２２】
ここで、モジュレータタンク１４１はチューブ１１１の長手方向一端側（図１の左側）に位置し、モジュレータタンク１４２はチューブ１１１の長手方向他端側（図１の右側）に位置している。このため、モジュレータタンク１４１、１４２は、凝縮器１１０を挟んでチューブ１１１の長手方向（車両幅方向）に対して直列に並んだ状態で設けられていることとなる。
【００２３】
なお、過冷却器１３０の下方側には、２本のモジュレータタンク１４１、１４２内を連通させて２本のモジュレータタンク１４１、１４２内の液面を同一に保つ連通配管１４３が設けられている。また、モジュレータタンク１４１、１４２及びヘッダタンク１２０は、図３に示すように、押し出し加工又は引き抜き加工にて一体形成されている。
【００２４】
因みに、図１中、１５１は圧縮機（図示せず）の吐出側に接続される冷媒流入口であり、１５２は減圧器（図示せず）側に接続される冷媒流出口であり、冷媒流入口１５１から受液器一体型凝縮器１００に流入した冷媒は、凝縮器１１０にて冷却凝縮された後、紙面右側のヘッダタンク１２０から受液器１４０内に流入する。そして、受液器１４０から流出した冷媒は、過冷却器１３０にて冷却された後、冷媒流出口１５２から受液器一体型凝縮器１００外（減圧器に向けて）流出する。
【００２５】
ところで、本実施形態に係る受液器一体側凝縮器１００は、車両搭載状態においては、図４に示すようにエンジン（図示せず）の冷却水を冷却するラジエータ２００より空気流れ上流側に配設されており、ラジエータ２００は、図５に示すように、エンジン冷却水が流通する複数本のラジエータチューブ２１１、及びラジエータチューブ２１１の長手方向両端側に配設されて各ラジエータチューブ２１１に連通するラジエータヘッダタンク２２０から構成されている。
【００２６】
そして、本実施形態では、受液器一体型凝縮器１００のチューブ１１１とラジエータチューブ２１１とは互い平行に車両幅方向に延び、受液器一体型凝縮器１００のヘッダタンク１２０とラジエータヘッダタンク２２０とは互いに平行に上下方向に延びている。このため、受液器一体型凝縮器１００のヘッダタンク１２０及び受液器１４０（モジュレータタンク１４１、１４２）は、図４に示すように、ラジエータ２００の空気流れ上流側のうちラジエータヘッダタンク２２０に対応する部位に位置していることとなる。
【００２７】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００２８】
本実施形態によれば、モジュレータタンクを２つのモジュラータタンク１４１、１４２に分割して受液器１４０全体の容積を小さくすることなく、モジュレータタンク１４１、１４２各々を小さくし、かつ、それら１４１、１４２をチューブ１１１の長手方向（車両幅方向）に対して直列に並んだ状態で配設しているので、受液器１４０の能力を低下させることなく、受液器１４０の幅方向寸法Ｗｍをヘッダタンク１２０の幅方向寸法Ｗｃと同等以下とすることができる。
【００２９】
したがって、受液器１４０を一体化したことに伴って発生したデットスペースを縮小することができるので、受液器一体型凝縮器１００の車両への搭載性を向上させることができる。
【００３０】
ここで、幅方向とは、チューブ１１１の長手方向及びヘッダタンク１２０の長手方向と直交する方向であって、空気の流通方向と平行な方向を言うものである。したがって、受液器１４０の幅方向寸法Ｗｍとは、図３に示すように、モジュレータタンク１４１、１４２のうち空気の流通方向と平行な部位の寸法を言い、ヘッダタンク１２０の幅方向寸法Ｗｃとはヘッダタンク１２０のうち空気の流通方向と平行な部位の寸法を言う。
【００３１】
ところで、エンジン冷却水は相変化することなく、液相状態のままラジエータ２００内を流通するので、ラジエータヘッダタンク２２０の容積（外形寸法）は、通常、受液器一体型凝縮器１００のヘッダタンク１２０の容積（外形寸法）より大きくなってしまう。
【００３２】
そこで、本実施形態では、図４に示すように、ラジエータヘッダタンク２２０の幅方向寸法Ｗｒをラジエータチューブ２１２の幅方向寸法Ｗｔと略同等としてラジエータヘッダタンク２２０の幅方向寸法Ｗｒの小型化を図っている。
【００３３】
しかし、ラジエータヘッダタンク２２０の幅方向寸法Ｗｒの小型化を図った分だけ、必然的に、ラジエータヘッダタンク２２０の横方向（ラジエータチューブ２１２の長手方向と平行な部位）の寸法Ｌ１が大きくなってしまい、ラジエータヘッダタンク２２０の前面側（空気流れ上流側）にデットスペースが発生してしまう。
【００３４】
これに対して、本実施形態では、モジュレータタンク１４１はチューブ１１１の長手方向一端側に位置し、一方、モジュレータタンク１４２はチューブ１１１の長手方向他端側に位置して、凝縮器１１０を挟んでチューブ１１１の長手方向（車両幅方向）に対して直列に並んだ状態となっているので、ラジエータヘッダタンク２２０の小型化に伴ってラジエータチューブ２１２の長手方向両端側に発生したデットスペースを有効に活用することができる。したがって、ラジエータ２００も含めた車両用熱交換器全体の車両への搭載性を向上させることができる。
【００３５】
（第２実施形態）
第１実施形態では、２本のモジュレータタンク１４１、１４２を連通させる連通配管１４３が過冷却器１３０の下方側に設けられていたが、本実施形態は、図６に示すように、過冷却器１３０のチューブの一部（１本）を連通配管１４３として利用したものである。
【００３６】
なお、過冷却器１３０は、受液器１４０にて気液分離された液相冷媒を冷却するものであり、かつ、過冷却器１３０内で冷媒は相変化しないことに加えて、連通配管１４３として機能する過冷却器１３０のチューブの一部（１本）においても冷媒が冷却されるので、過冷却器１３０の冷却能力（過冷却器１３０から流出する冷媒の過冷却度）は殆ど悪化しない。
【００３７】
（第３実施形態）
第１実施形態では、２本のモジュレータタンク１４１、１４２は、凝縮器１１０を挟んでチューブ１１１の長手方向（車両幅方向）に対して直列に並んで凝縮器１００の両側に設けられていたが、本実施形態は、図７に示すように、２本のモジュレータタンク１４１、１４２をチューブ１１１の長手方向（車両幅方向）一端側に配置した状態で、２本のモジュレータタンク１４１、１４２をチューブ１１１の長手方向（車両幅方向）対して直列に並べたものである。
【００３８】
なお、本実施形態において、２本のモジュレータタンク１４１、１４２及びヘッダタンク１２０は、図８に示すように、押し出し加工又は引き抜き加工にて一体成形されている。また、本実施形態では、連通配管１４３を設けることなく、連通穴１４４にて両者１４１、１４２を直接に連通させている。
【００３９】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、モジュレータタンク１４１、１４２及びヘッダタンク１２０は一体成形されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図８〜９に示すように、モジュレータタンク１４１、１４２とヘッダタンク１２０とを別体にて形成した後、ろう付け等の接合手段により一体化してもよい。
【００４０】
なお、図９は第１、２実施形態に係る受液器一体型凝縮器１００に適用したものであり、図１０、１１は第３実施形態に係る受液器一体型凝縮器１００に適用したものである。
【００４１】
また、上述の実施形態では、モジュレータタンクは２本であったが、本発明は限定されるものではなく、３本以上であってもよい。なお、例えばモジュレータタンクを４本としたものを、第１、２実施形態に係る受液器一体型凝縮器１００適用すると、凝縮器１１０の両側には２本のモジュレータタンクが配設された状態となる。
【００４２】
また、モジュレータタンク１４１、１４２は、図１３に示すように、板を丸めたもの又は溶接管等を使用してもよい。
【００４３】
また、本発明は、図１４に示ような、ラジエータ２００と受液器一体型凝縮器１００とが一体となったクーリングモジュールにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る受液器一体型凝縮器の正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る受液器一体型凝縮器の斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る受液器一体型凝縮器におけるヘッダタンク及びモジュレータタンク（受液器）の断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る受液器一体型凝縮器の車両搭載状態を示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るラジエータの正面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る受液器一体型凝縮器の正面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る受液器一体型凝縮器の正面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る受液器一体型凝縮器におけるヘッダタンク及びモジュレータタンク（受液器）の断面図である。
【図９】本発明の変形例に係る受液器一体型凝縮器におけるヘッダタンク及びモジュレータタンク（受液器）の断面図である。
【図１０】本発明の変形例にる受液器一体型凝縮器におけるヘッダタンク及びモジュレータタンク（受液器）の断面図である。
【図１１】本発明の変形例に係る受液器一体型凝縮器におけるヘッダタンク及びモジュレータタンク（受液器）の断面図である。
【図１２】従来の技術に係る受液器一体型凝縮器の問題点を説明するための説明図である。
【図１３】本発明の変形例に係る受液器一体型凝縮器におけるヘッダタンク及びモジュレータタンク（受液器）の断面図である。
【図１４】本発明の変形例に係る受液器一体型凝縮器の車両搭載状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１１０…凝縮器、１２０…ヘッダタンク、１３０…過冷却器、
１４０…受液器、１４１、１４２…モジュレータタンク、１４３…連通配管。

Claims

冷媒が流通する複数本のチューブ（１１１）、及び前記チューブ（１１１）の長手方向両端側に配設され、前記チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びて前記複数本のチューブ（１１１）と連通するヘッダタンク（１２０）を有し、冷媒を凝縮させる凝縮器（１１０）と、
前記凝縮器（１１０）から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷凍サイクル中の余剰冷媒を蓄えるとともに、前記ヘッダタンク（１２０）の長手方向と平行な方向に延びる複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）を有し、液相冷媒を流出する受液器（１４０）と、
前記受液器（１４０）から流出する液相冷媒を冷却する過冷却器（１３０）とを備え、
前記複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）は、前記凝縮器（１１０）を挟んで前記チューブ（１１１）の長手方向に対して直列に並んでおり、
前記複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）は、互いの液面を同一に保つよう連通配管（１４３）で連通しており、
前記連通配管（１４３）は、前記チューブ（１１１）と並列に配置されていることを特徴とする受液器一体型凝縮器。
冷媒が流通する複数本のチューブ（１１１）、及び前記チューブ（１１１）の長手方向両端側に配設され、前記チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びて前記複数本のチューブ（１１１）と連通するヘッダタンク（１２０）を有し、冷媒を凝縮させる凝縮器（１１０）と、
前記凝縮器（１１０）から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷凍サイクル中の余剰冷媒を蓄えるとともに、前記ヘッダタンク（１２０）の長手方向と平行な方向に延びる複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）を有し、液相冷媒を流出する受液器（１４０）と、
前記受液器（１４０）から流出する液相冷媒を冷却する過冷却器（１３０）とを備え、
前記複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）のうち少なくとも一方は、前記チューブ（１１１）の長手方向一端側に配置され、他方は前記チューブ（１１１）の長手方向他端側に配置されており、
前記複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）は、互いの液面を同一に保つよう連通配管（１４３）で連通しており、
前記連通配管（１４３）は、前記チューブ（１１１）と並列に配置されていることを特徴とする受液器一体型凝縮器。
前記過冷却器（１３０）が、前記ヘッダタンク（１２０）を介して前記凝縮器（１１０）と一体化されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の受液器一体型凝縮器。
冷媒が流通する複数本のチューブ（１１１）、及び前記チューブ（１１１）の長手方向両端側に配設され、前記チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びて前記複数本のチューブ（１１１）と連通するヘッダタンク（１２０）を有し、冷媒を凝縮させる凝縮器（１１０）と、
前記凝縮器（１１０）から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷凍サイクル中の余剰冷媒を蓄えるとともに、前記ヘッダタンク（１２０）の長手方向と平行な方向に延びる複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）を有し、液相冷媒を流出する受液器と、
エンジン冷却水が流通するとともに前記凝縮器（１１０）のチューブ（１１１）と平行に延びる複数本のラジエータチューブ（１２１）、及び前記凝縮器のヘッダタンク（１２０）の長手方向と平行な方向に延びて前記複数本のラジエータチューブ（１２１）と連通するラジエータヘッダタンク（２２０）を有し、エンジン冷却水を冷却するラジエータ（２００）と、
前記受液器（１４０）から流出する液相冷媒を冷却する過冷却器（１３０）とを備え、
前記複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）は、前記凝縮器（１１０）を挟んで前記両チューブ（１１１）の長手方向に対して直列に並んでおり、
前記複数本のモジュレータタンク（１４１、１４２）は、互いの液面を同一に保つよう連通配管（１４３）で連通しており、
前記連通配管（１４３）は、前記チューブ（１１１）と並列に配置されていることを特徴とする車両用熱交換器の搭載構造。
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の受液器一体型凝縮器（１００）と冷却水を冷却するラジエータ（２００）とが一体となったことを特徴とするクーリングモジュール。