JP5413059B2 - エジェクタ式冷凍サイクル用ユニット - Google Patents

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Description

本発明は、エジェクタを有するエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットに関するものである。
従来、エジェクタ式冷凍サイクル用ユニットとして、特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1に記載のエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットは、エジェクタと積層型熱交換器とを備えている。エジェクタは、ノズル部から噴射される高い速度の冷媒流により冷媒吸引口から冷媒を吸引し、ノズル部から噴射された冷媒と冷媒吸引口から吸引された冷媒とを混合して冷媒出口から吐出する流体ポンプである。積層型熱交換器は、エジェクタの冷媒吸引口に吸引される冷媒を流して蒸発させる第1冷媒流路と、エジェクタの冷媒出口から吐出された冷媒を流して蒸発させる第2冷媒流路とを有する扁平形状の熱交換プレートを複数枚、積層されてなる蒸発器である。そして、積層型熱交換器は、第1冷媒流路を流れる冷媒が集合する集合タンクにエジェクタを内蔵することで、エジェクタと一体に組み付けられている。
特開2008−45775号公報
しかしながら、特許文献1に記載のエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットは、集合タンク内にエジェクタが配設されているので、集合タンク内における流路断面積が減って圧力損失が増大し、その結果、積層型熱交換器における冷房性能が低下してしまうといった問題点がある。
一方、集合タンク内における流路断面積を確保する為にエジェクタを集合タンクから外へ出すことが考えられる。即ち、積層型熱交換器とエジェクタとを別体とすることが考えられる。しかしながら、そのような構成は、積層型の熱交換器においては採用し難い。その理由として、そのような構成を採用すると、積層型熱交換器を構成する熱交換プレートとエジェクタとの他に、エジェクタと集合タンクとを接続する配管が必要となってしまうからである。その結果、複数の熱交換プレートを積層する積層工程以外に、エジェクタに配管を接続するという配管のための工程が必要となり、エジェクタ式冷凍サイクル用ユニットの構造が複雑になってしまうという問題点がある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、エジェクタと積層型熱交換器とを有するエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットにおいて、積層型熱交換器における冷房性能の低下を伴わずに、エジェクタと積層型熱交換器とを一体に組み付けることが可能なエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットを提供することを目的とする。
本発明は、上記の目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
請求項1に係る発明は、冷媒を噴射するノズル部(12a)を有するエジェクタ(10)と、冷媒と空調風とを熱交換させる冷媒流路(41、42)を内部に有する扁平形状の熱交換プレート(21、22、23、24、25、26)が複数積層されて成る積層型熱交換器(20)とを備えるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットであって、積層型熱交換器(20)は、複数の熱交換プレート(21、22、23、24、25、26)の各冷媒流路(41、42)を積層方向に連通させるヘッダタンク(71、72、73、74)を有しており、熱交換プレート(24、25、26)には、ヘッダタンク(71)から外方へ延び出してエジェクタ(10)の端部を固定する固定部(75、76、77)と、固定部(75、76、77)に固定されたエジェクタ(10)の内部とヘッダタンク(71)の内部とを連通する連通部(40、48、49)とが形成されており、エジェクタ(10)は、固定部(75、76、77)に積層方向から挟まれて熱交換プレート(21、22、23、24、25、26)とともに積層されて、積層型熱交換器(20)に一体的に組み付けられており、エジェクタ(10)は、ノズル部(12a)から噴射される冷媒流により冷媒を吸引する冷媒吸引口(15)と、ノズル部(12a)から噴射された冷媒と冷媒吸引口(15)から吸引された冷媒との混合冷媒を吐出する冷媒出口(19)とを有しており、エジェクタ(10)は、冷媒吸引口(15)が形成された位置で、ノズル部(12a)を有するノズル部材(11)及び冷媒出口(19)を有する混合部材(16)に分割されており、ノズル部材(11)及び混合部材(16)はそれぞれ、固定部(75、76、77)に積層方向から挟まれることで連通部(75、76、77)を介してヘッダタンク(71)の内部と連通するとともに積層型熱交換器(20)に対して一体的に組みつけられていることを特徴とする。
これによれば、エジェクタ(10)を固定部(75、76、77)で固定することでヘッダタンク(71)の外方に配設することができるので、ヘッダタンク(71)内の流路断面積を十分に確保することができ、積層型熱交換器(20)の冷房性能を十分に確保することができる。また、エジェクタ(10)を固定部(75、76、77)で積層方向から挟んで熱交換プレート(21、22、23、24、25、26)とともに積層することで、エジェクタ(10)の内部がヘッダタンク(71)の内部へ連通部(40、48、49)を介して連通するので、熱交換プレート(21、22、23、24、25、26)を積層する積層工程によって容易にエジェクタ(10)を積層型熱交換器(20)に一体的に組み付けることが可能となる。特に、エジェクタ(10)を冷媒吸引口(15)が形成された位置でノズル部材(11)と混合部材(16)とに分割し、固定部(75、76、77)で各部材(11、16)の両端を挟んで固定しているので、熱交換プレート(24、25、26)を積層することによって、容易にノズル部材(11)及び混合部材(16)をヘッダタンク(71)に連通させるとともに積層型熱交換器(20)に一体的に組み付けることができる。
また、請求項に係る発明では、ノズル部材(11)における冷媒吸引口(15)側の端部と、混合部材(16)における冷媒吸引口(15)側の端部とは、隔離して配置されていることを特徴とする。
これによれば、ノズル部材(11)における冷媒吸引口(15)側の端部と混合部材(16)における冷媒吸引口(15)側の端部とを隔離して配置することで冷媒吸引口(15)が形成されるので、簡易な構造で冷媒吸引口(15)を有するエジェクタ(10)を構成することができる。
また、請求項に係る発明では、ノズル部材(11)の長手方向一端側には、固定部(75)の開口縁における直径よりも大きな外径を有するフランジ部(13a)が形成され、ノズル部材(11)の長手方向他端側が挿入される固定部(76)の開口縁は、ノズル部材(11)の外周面に沿って延び出す形状であることを特徴とする。
これによれば、ノズル部材(11)の長手方向一端側に形成されたフランジ部(13a)と、固定部(75)における開口縁とが、ノズル部材(11)の挿入方向と直交する面で面接触するので、ノズル部材(11)と固定部(75)との接合性、例えばろう付け性の向上を図ることができる。また、ノズル部材(11)の長手方向他端側の外周面と固定部(76)における開口縁の内周面とが、周方向に面接触するので、ノズル部材(11)と固定部(76)との接合性、例えばろう付け性の向上を図ることができる。更に、ノズル部材(11)は、固定部(76)に接合される前における状態が、長手方向に移動可能な状態で固定部(76)に支持されるので、熱交換プレート(21、22、23、24、25、26)の積層方向における部品交差及び組み付け公差を長手方向に吸収しながら、ノズル部材(11)を積層型熱交換器(20)に対して一体に組み付けることができる。
また、請求項に係る発明では、混合部材(16)の長手方向一端側には、固定部(76)の開口縁における直径よりも大きな外径を有するフランジ部(17a)が形成され、混合部材(16)の長手方向他端側が挿入される固定部(77)の開口縁は、混合部材(16)の外周面に沿って延び出す形状であることを特徴とする。
これによれば、混合部材(16)の長手方向一端側に形成されたフランジ部(17a)と、固定部(76)における開口縁とが、混合部材(16)の挿入方向と直交する面で面接触するので、混合部材(16)と固定部(76)との接合性、例えばろう付け性の向上を図ることができる。また、混合部材(16)の長手方向他端側の外周面と固定部(77)における開口縁の内周面とが、周方向に面接触するので、混合部材(16)と固定部(77)との接合性、例えばろう付け性の向上を図ることができる。更に、混合部材(16)は、固定部(77)に接合される前における状態が、長手方向に移動可能な状態で固定部(77)に支持されるので、熱交換プレート(21、22、23、24、25、26)の積層方向における部品交差及び組み付け公差を長手方向に吸収しながら、混合部材(16)を積層型熱交換器(20)に対して一体に組み付けることができる。
また、請求項に係る発明では、熱交換プレート(21、22、23、24、25、26)は、一対の板状の板部材(21、26、31、32、33、34、35、36、37、38)を積層方向に重ね合わせることで構成されており、冷媒流路(41、42)、固定部(75、76、77)及び連通部(40、48、49)は、一対の板部材(21、26、31、32、33、34、35、36、37、38)を重ね合わせることによって形成されていることを特徴とする。
これによれば、一対の板部材(21、26、31、32、33、34、35、36、37、38)を重ね合わせることで熱交換プレート(21、22、23、24、25、26)を構成することができ、冷媒流路(41、42)、固定部(75、76、77)及び連通部(40、48、49)を有する熱交換プレート(21、22、23、24、25、26)を容易に形成することができる。
また、請求項に係る発明では、熱交換プレート(21、22、23、24、25、26)のうち、最も一端側に配される熱交換プレート(21、26)は、ノズル部材(11)の長手方向一端側が挿入される第1固定部(75)と、第1固定部(75)を介してノズル部材(11)の内部とヘッダタンク(71)の内部とを連通する連通部であってノズル部材(11)へ流入する冷媒からヘッダタンク(71)へ流入する冷媒を分岐する分岐流路(40)とを有しており、第1固定部(75)及び分岐流路(40)は、積層型熱交換器(20)を補強する第1サイドプレート(26)と分岐流路(40)を区画する分岐流路溝(21d)が形成された分配プレート(21)とを重ね合わせることによって形成されていることを特徴とする。
これによれば、第1サイドプレート(26)と分配プレート(21)とを重ね合わせることによって、エジェクタ式冷凍サイクル用ユニット(100)に流入する冷媒を、エジェクタ(10)側へ流入する冷媒と積層型熱交換器(20)側に流入する冷媒とに容易に分流することができるとともに、第1固定部(75)を介してノズル部材(11)を固定することができる。
また、請求項に係る発明では、第1サイドプレート(26)には、第1ヘッダタンク(71)に流入する冷媒を減圧する絞り孔(26c)が形成されていることを特徴とする。
これによれば、第1ヘッダタンク(71)に流入する冷媒を減圧する減圧手段を第1固定部(75)及び分岐流路(40)を構成する第1サイドプレート(26)に対し容易に構成することができる。
なお、この欄及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。
本発明の実施形態1におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットの構成を示す斜視図である。 第1実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットの構成を示す正面図である。 第1実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットの構成を示す側面図である。 第1実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットの構成を示す分解斜視図である。 図3中のA−A断面図である。 第1実施形態における第1サイドプレートを示す正面図である。 第1実施形態における第1サイドプレートの第1タンク用凹部の断面を示す断面図である。 第1実施形態における第1板部材を示す正面図である。 第1実施形態における第2板部材を示す正面図である。 第1実施形態における第3板部材を示す正面図である。 第1実施形態における第4板部材を示す正面図である。 第1実施形態における第5板部材を示す正面図である。 第1実施形態における第6板部材を示す正面図である。 第1実施形態における第7板部材を示す正面図である。 第1実施形態における第8板部材を示す正面図である。 第1実施形態における第2サイドプレートを示す正面図である。 第1実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット内の冷媒の流れを示す模式図である。
(第一実施形態)
以下、本発明の第1実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100の構造について、図1〜図5を用いて説明する。図1は、本実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100の構成を示す斜視図である。図2は、本実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100の構成を示す正面図である。図3は、本実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100の構成を示す側面図である。図4は、本実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100の構成を示す分解斜視図である。図5は、図3中のA−A断面図である。
エジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100は、エジェクタ式冷凍サイクル用蒸発器ユニット、あるいは、エジェクタ付き蒸発器ユニットと呼ばれうるものであり、エジェクタ式冷凍サイクルに適用されるものである。本実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクルの冷媒としては、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。
本実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100は、エジェクタ10と積層型熱交換器20とが一体に組み付けられて構成されている。
エジェクタ10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冷媒循環手段(運動量輸送式ポンプ)でもある。エジェクタ10には、エジェクタ式冷凍サイクルを構成する図示しない膨張弁を通過した後の冷媒(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12aと、ノズル部12aの冷媒噴出口と同一空間に配置され、積層型熱交換器20からの気相冷媒を吸引する冷媒吸引口15が備えられている。
さらに、ノズル部12a及び冷媒吸引口15の冷媒流れ下流側部位には、ノズル部12aからの高速度の冷媒流と冷媒吸引口15の吸引冷媒とを混合する混合部17が設けられている。混合部17の冷媒流れ下流側に昇圧部をなすディフューザ部18が配置されている。このディフューザ部18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。つまり、エジェクタ10は、冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーとしてエネルギー回収するものである。
エジェクタ10の具体的な構造について、図5を用いて説明すると、冷媒吸引口15によって、ノズル部12aを有するノズル部材11と、混合部17及びディフューザ部18を有する混合部材16との2部品に分割されている。すなわち、エジェクタ10は、ノズル部材11と、混合部材16との2つの部材によって構成されている。従って、本実施形態における冷媒吸引口15は、円柱の側面形状に開口している。
ノズル部材11は、内筒部材12と外筒部材13とを備えている。内筒部材12は、内周面がくびれることでノズル部12aを形成している。内筒部材12の冷媒流入する一端側の開口径の方が、冷媒が流出する他端側の開口径より大きく形成されている。また、外筒部材13の冷媒が流入する一端側には、径方向外側に広がる鍔形状のフランジ部13aが形成されている。外筒部材13の冷媒流れ最上流側の一端側には、ノズル部12aに流入する冷媒が流れる冷媒入口14が形成されている。内筒部材12は、外筒部材13に圧入されて固定されている。内筒部材12の冷媒が流出する側の他端面と、外筒部材13の冷媒が流出する側の他端面とは、面一となるように揃えられている。
混合部材16は、肉厚を均一とした筒形状である。混合部材16の冷媒が流入する一端側には、径方向外側に広がる鍔形状のフランジ部17aが形成されている。混合部材16は、冷媒の通路面積を変化させない混合部17を一端側に備え、冷媒の通路面積を他端側へ向かうに従って徐々に大きくするディフューザ部18を他端側に備えている。ディフューザ部18の冷媒流れ最下流側の他端側には、ディフューザ部18から冷媒が吐出される冷媒出口19が形成されている。混合部材16の一端側の開口径の方が、混合部材16の他端側の開口径よりも大きく形成されている。そして、ノズル部材11の内筒部材12の他端側の開口径と、混合部材16の一端側の開口径とは、同等である。ノズル部材11及び混合部材16は、ノズル部材11の他端面と混合部材16の一端面との間に所定の間隔Xを空けて隔離させた状態で配置されており、ノズル部材11及び混合部材16を所定間隔空けて配置することで、冷媒吸引口15が形成されている。
積層型熱交換器20は、分配プレート21、第1、第2熱交換プレート22、23、第1、第2固定プレート24、25、第1、第2サイドプレート26、27及びフィン28を積層して構成されている。積層型熱交換器20は、エジェクタ10の冷媒吸引口15に吸引される冷媒を流して蒸発させる第1冷媒流路41と、エジェクタ10の冷媒出口19から吐出された冷媒を流して蒸発させる第2冷媒流路42とを備え、車両室内に吹き出す空調風と冷媒とを熱交換する蒸発器である。また、積層型熱交換器20は、上記各プレート21〜27が積層されることで、冷媒を分配、集合させる第1〜第4ヘッダタンク71〜74が形成されている。第1〜第4ヘッダタンク71〜74は、その一部を構成する複数の第1〜第4タンク43〜46を各々積層することで構成されている。
分配プレート21は、図3に示すように、五角形状の板部材であり、積層方向Aの一端に位置している。分配プレート21には、流入口21a、主流路溝21b、エジェクタ用凹部21c、分岐流路溝21d、第1タンク用凹部21e、及び流出口21fが形成されている。
具体的に、分配プレート21の中央には、流入口21aが形成されている。流入口21aは、積層方向Aの一端側に凹んで円形状に開口する形状であり、底の無い窪んだ形状である。流入口21aは、冷媒がエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100に流入する入口である。
分配プレート21の空調風流れ方向Bの中央であって、積層方向A及び空調風流れ方向Bと直交する方向(以下、プレート長手方向Cとする)の一端側には、エジェクタ用凹部21cが形成されている。エジェクタ用凹部21cは、積層方向Aの一端側に凹んで円柱形状に窪む形状であり、底が有る部位である。エジェクタ用凹部21cは、第1タンク用凹部21eより大きな径を有している。ここで、本実施形態におけるプレート長手方向Cは、垂直方向であり、プレート長手方向Cの一端側は、垂直方向上側である。
分配プレート21の空調風流れ方向Bの風下側であって、プレート長手方向Cの一端側には、第1タンク用凹部21eが形成されている。第1タンク用凹部21eは、積層方向Aの一端側に凹んで円柱形状に窪む形状であり、底が有る部位である。
分配プレート21の空調風流れ方向Bの風上側であって、プレート長手方向Cの一端側には、流出口21fが形成されている。流出口21fは、積層方向Aの一端側に凹んで円柱形状に窪む形状であり、底が無く円形状に開口する部位である。流出口21fは、冷媒がエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100から流出する出口である。
エジェクタ用凹部21c、第1タンク用凹部21e及び流出口21fは、プレート長手方向Cにおける位置が同じであり、第1タンク用凹部21eと流出口21fとは、空調風流れ方向Bにおいて、エジェクタ用凹部21cを挟む位置に形成されている。
主流路溝21bは、流入口21aとエジェクタ用凹部21cとを連通する主流路39を区画する溝である。主流路溝21bは、積層方向Aの一端側に凹んで主流路39を区画している。主流路溝21bは、プレート長手方向Cに延びて形成されており、主流路溝21bが区画する主流路39の流路断面形状は、半円形状である。
分岐流路溝21dは、エジェクタ用凹部21cと第1タンク用凹部21eとを連通する分岐流路40を区画する溝である。分岐流路溝21dは、積層方向Aの一端側に凹んで分岐流路40を区画している。分岐流路溝21dは、空調風流れ方向Bに延びて形成されており、分岐流路溝21dが区画する分岐流路40の流路断面形状は、半円形状である。ここで、本実施形態における分岐流路40は、本発明における連通部に相当する。
従って、分配プレート21において、流入口21aは、主流路溝21bを介してエジェクタ用凹部21cに連通しており、エジェクタ用凹部21cは、分岐流路溝21dを介して第1タンク用凹部21eに連通している。
第1サイドプレート26は、分配プレート21の積層方向Aにおける他端側に積層されている。第1サイドプレート26は、積層型熱交換器20の強度を補う役割を果たす。図6は、本実施形態における第1サイドプレート26を示す正面図である。第1サイドプレート26は、エジェクタ用凹部26a、第1〜第4タンク用凹部26b、26d、26e、26f及び爪部26gが形成された矩形状の扁平な板部材である。第1サイドプレート26は、分配プレート21に対して、エジェクタ用凹部26aが分配プレート21のエジェクタ用凹部21cの位置と合う位置であって、第1タンク用凹部26bが分配プレート21の第1タンク用凹部21eの位置と合う位置であって、第2タンク用凹部26dが流出口21fの位置と合う位置に積層されている。
具体的に、第1サイドプレート26の空調風流れ方向Bの中央であって、プレート長手方向Cの一端側には、エジェクタ用凹部26aが形成されている。エジェクタ用凹部26aは、エジェクタ10のノズル部材11が積層方向Aの一端側から他端側へ挿入されてノズル部材11を固定する貫通孔である。エジェクタ用凹部26aの貫通孔は、円形状である。エジェクタ用凹部26aの貫通孔の径は、フランジ部13aの外径よりも小さい寸法である。エジェクタ用凹部26aは、ノズル部材11の外筒部材13に形成されたフランジ部13aと積層方向Aに直交する面で接触してノズル部材11を積層方向Aに位置決めしている。また、エジェクタ用凹部26aは、分配プレート21のエジェクタ用凹部21cによって閉塞されている。すなわち、分配プレート21のエジェクタ用凹部21cは、エジェクタ用凹部26aの蓋としての機能を果たしており、第1サイドプレート26のエジェクタ用凹部26aと分配プレート21のエジェクタ用凹部21cとを積層することで、第1エジェクタ固定部75が構成されている。第1エジェクタ固定部75は、ノズル部材11の冷媒入口14側の端部を固定している。ここで、本実施形態における第1エジェクタ固定部75は、本発明における第1固定部に相当する。
第1サイドプレート26の空調風流れ方向Bの風下側であって、プレート長手方向Cの一端側には、第1タンク用凹部26bが形成されている。図7は、本実施形態における第1サイドプレート26の第1タンク用凹部26bの断面を示す断面図である。第1タンク用凹部26bは、積層方向Aの他端側に凹んで円柱形状に窪む形状であり、底の中央には、絞り孔26cが形成されている。絞り孔26cは、絞り孔26cを通過する冷媒流量の調節作用をなす減圧手段であり、絞り機構である。絞り孔26cは、積層方向Aの他端側に突出したノズル形状に成形されており、絞り孔26cの冷媒入口側は、第1サイドプレート26の平坦な面と連続する緩やかな曲面で形成されている。絞り孔26cは、エジェクタ用凹部26aに対して冷媒流れ下流側に配置されている。第1タンク用凹部26bと分配プレート21の第1タンク用凹部21eとを積層することで、第1タンク43が構成されている。
第1サイドプレート26の空調風流れ方向Bの風上側であって、プレート長手方向Cの一端側には、第2タンク用凹部26dが形成されている。第2タンク用凹部26dは、積層方向Aの他端側に凹んで円柱形状に窪む形状であり、底が無く円形状に開口する部位である。第2タンク用凹部26dと分配プレート21の流出口21fとを積層することで、第2タンク44が構成されている。
エジェクタ用凹部26a、第1タンク用凹部26b及び第2タンク用凹部26dは、プレート長手方向Cにおける位置が同じであり、第1タンク用凹部26bと第2タンク用凹部26dとは、空調風流れ方向Bにおいて、エジェクタ用凹部26aを挟む位置に形成されている。
第1サイドプレート26の空調風流れ方向Bの風下側であって、プレート長手方向Cの他端側には、第3タンク用凹部26eが形成されている。第3タンク用凹部26eは、積層方向Aの他端側に凹んで、底面が長円の円柱形状に窪む形状であり、底が有る部位である。
第1サイドプレート26の空調風流れ方向Bの風上側であって、プレート長手方向Cの他端側には、第4タンク用凹部26fが形成されている。第4タンク用凹部26fは、積層方向Aの他端側に凹んで、底面が長円の円柱形状に窪む形状であり、底が有る部位である。
第1サイドプレート26のプレート長手方向Cの一端部であって、空調風流れ方向Bの両端部の2箇所には、爪部26gが形成されている。爪部26gは、分配プレート21を第1サイドプレート26に仮固定するための係合手段である。爪部26gは、積層方向Aの一端側に折り曲げられている。ここで、分配プレート21と第1サイドプレート26とが一体に組み付けられて、本発明における熱交換プレートが構成されている。
また、第1サイドプレート26のプレート長手方向Cの中央部分は、平坦である。
第1熱交換プレート22は、第1サイドプレート26の積層方向Aにおける他端側に複数枚積層されている。本実施形態では、第1熱交換プレート22は、9枚積層されている。第1熱交換プレート22は、第1板部材31と第2板部材32とを積層方向Aに重ね合わせることで、第1〜第4タンク43〜46、第1冷媒流路41及び第2冷媒流路42を形成している。図8は、本実施形態における第1板部材31を示す正面図である。図9は、本実施形態における第2板部材32を示す正面図である。
第1板部材31は、図8に示すように、第1〜第4タンク用凹部31a〜31d、風下溝31e及び風上溝31fが形成された略矩形状の扁平な板部材である。積層方向Aの最も一端側に配置された第1板部材31は、第1サイドプレート26に対して、各タンク用凹部31a〜31dが第1サイドプレート26の各タンク用凹部26b、26d、26e、26fの位置とそれぞれ合う位置に積層されている。
具体的に、第1板部材31の空調風流れ方向Bの風下側であって、プレート長手方向Cの一端側には、第1タンク用凹部31aが形成されている。第1タンク用凹部31aは、積層方向Aの一端側に凹んで円柱形状に窪む形状であり、底が無く円形状に開口する部位である。
第1板部材31の空調風流れ方向Bの風上側であって、プレート長手方向Cの一端側には、第2タンク用凹部31bが形成されている。第2タンク用凹部31bは、積層方向Aの一端側に凹んで円柱形状に窪む形状であり、底が無く円形状に開口する部位である。
第1板部材31の空調風流れ方向Bの風下側であって、プレート長手方向Cの他端側には、第3タンク用凹部31cが形成されている。第3タンク用凹部31cは、積層方向Aの一端側に凹んで底面が長円の円柱形状に窪む形状であり、底が無く長円形状に開口する部位である。なお、積層方向Aにおいて、最も一端側に配置された第1板部材31の第3タンク用凹部31cの開口する底部は、第1サイドプレート26の第3タンク用凹部26eによって閉塞されている。
第1板部材31の空調風流れ方向Bの風上側であって、プレート長手方向Cの他端側には、第4タンク用凹部31dが形成されている。第4タンク用凹部31dは、積層方向Aの一端側に凹んで底面が長円の円柱形状に窪む形状であり、底が無く長円形状に開口する部位である。なお、積層方向Aにおいて、最も一端側に配置された第1板部材31の第4タンク用凹部31dの開口する底部は、第1サイドプレート26の第4タンク用凹部26fによって閉塞されている。
第1板部材31における空調風流れ方向Bの風下側であって、プレート長手方向Cの中央には、風下溝31eが形成されている。風下溝31eは、プレート長手方向Cに沿って延びて形成されており、第1タンク用凹部31aと第3タンク用凹部31cとを連通している。本実施形態では、風下溝31eは、プレート長手方向Cの中央で2つの溝に分岐している。
第1板部材31における空調風流れ方向Bの風上側であって、プレート長手方向Cの中央には、風上溝31fが形成されている。風上溝31fは、プレート長手方向Cに沿って延びて形成されており、第2タンク用凹部31bと第4タンク用凹部31dとを連通している。本実施形態では、風上溝31fは、プレート長手方向Cの中央で2つの溝に分岐している。
また、第1板部材31の空調風流れ方向Bの中央であって、プレート長手方向Cの一端には、切欠き部50が形成されている。切欠き部50は、第1タンク用凹部31aと第2タンク用凹部31bとの間を切り欠いている。切欠き部50は、エジェクタ10のノズル部材11における外筒部材13の断面より大きく、第1タンク用凹部31aの底面積及び第2タンク用凹部31bの底面積よりも大きい面積を第1板部材31から切り欠く形状である。
図9に示す第2板部材32には、第1〜第4タンク用凹部32a〜32d、風下溝32e、風上溝32f、及び切欠き部50が形成されており、第2板部材32は、第1板部材31に対して略線対称の形状となっている。このため、第2板部材32の詳細については省略する。
第1熱交換プレート22は、第1板部材31及び第2板部材32の表面同士が接合されて構成されている。そして、第1タンク用凹部31a、32a同士が積層されることで第1タンク43が構成され、第2タンク用凹部31b、32b同士が積層されることで第2タンク44が構成され、第3タンク用凹部31c、32c同士が積層されることで第3タンク45が構成され、第4タンク用凹部31d、32d同士が積層されることで第4タンク46が構成されている。また、風下溝31e、32e同士が積層されることで第1冷媒流路41が形成され、風上溝31f、32f同士が積層されることで第2冷媒流路42が形成されている。
第1熱交換プレート22は、各タンク用凹部31a〜31dの底部が、その第1熱交換プレート22に隣接する第1熱交換プレート22の各タンク用凹部32a〜32dの底部に、それぞれ当接する位置に複数枚積層されている。つまり、第1熱交換プレート22の各タンク43〜46と、その第1熱交換プレート22に隣接する第1熱交換プレート22の各タンク43〜46とは、それぞれ連通している。
ここで、本実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100では、第1熱交換プレート22は、9枚積層されているが、積層される9枚の第1熱交換プレート22のうちの1枚は、底の有る第1タンク用凹部31aが形成された第1板部材31を有している。また、積層される9枚の第1熱交換プレート22のうちの1枚は、底のある第2タンク用凹部31bが形成された第1板部材31を有している。なお、本実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100では、積層方向Aの一端側から4枚目の第1熱交換プレート22を構成する第1板部材31の第1タンク用凹部31a及び第2タンク用凹部31bは、底を有する窪み形状に形成されている。従って、積層方向Aの一端側から4枚目の第1熱交換プレート22を構成する第1板部材31によって、第1ヘッダタンク71は、積層方向Aにおいて第1分配タンク部51と第2集合タンク部54とに分割されている。そして、第2ヘッダタンク72は、第5分配タンク部59と第6集合タンク部62とに分割され、第3ヘッダタンク73は、第1集合タンク部52と第2分配タンク部53とに分割され、第4ヘッダタンク74は、第5集合タンク部60と第6分配タンク部61とに分割されている。
第1固定プレート24は、積層方向Aにおいて複数枚積層される第1熱交換プレート22の間に挟まれて積層されている。本実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100では、積層方向Aの一端側から7枚目の第1熱交換プレート22と8枚目の第1熱交換プレート22との間に、1枚の第1固定プレート24が挟まれて積層されている。第1固定プレート24は、第3板部材33と第4板部材34とを積層方向Aに重ね合わせることで、第2エジェクタ固定部76、第1〜第4タンク43〜46、第1冷媒流路41及び第2冷媒流路42を形成している。図10は、本実施形態における第3板部材33を示す正面図である。図11は、本実施形態における第4板部材34を示す正面図である。
第3板部材33は、図10に示すように、第1〜第4タンク用凹部33a〜33d、風下溝33e、風上溝33f、エジェクタ用凹部33g及び吸引路溝33hが形成された矩形状の扁平な板部材である。第3板部材33は、第1熱交換プレート22に対して、各タンク用凹部33a〜33dが第1熱交換プレート22の各タンク用凹部32a〜32dの位置とそれぞれ合う位置に積層されている。
第3板部材33は、切欠き部50の無い第1板部材31にエジェクタ用凹部33g及び吸引路溝33hを形成したものである。従って、第1〜第4タンク用凹部33a〜33dは、それぞれ第1板部材31の第1〜第4タンク用凹部31a〜31dと同様の構造であり、風下溝33e及び風上溝33fは、それぞれ第1板部材31の風下溝31e及び風上溝31fと同様の構造であるため、説明を省略する。
第3板部材33の空調風流れ方向Bの中央であって、プレート長手方向Cの一端側には、エジェクタ用凹部33gが形成されている。エジェクタ用凹部33gは、第1タンク用凹部33aと第2タンク用凹部33bとの間に形成されている。具体的には、エジェクタ用凹部33g、第1タンク用凹部33a及び第2タンク用凹部33bは、プレート長手方向Cにおける位置が同じであり、エジェクタ用凹部33gは、空調風流れ方向Bにおいて第1タンク用凹部33aと第2タンク用凹部33bとに挟まれる位置に形成されている。エジェクタ用凹部33gは、積層方向Aの一端側に凹んで円柱形状に窪む形状であり、底が無く円形状に開口する部位である。エジェクタ用凹部33gの開口径は、第1タンク用凹部33aの開口径よりも大きい寸法である。
さらに、エジェクタ用凹部33gの開口縁は、図5に示すように、積層方向Aの一端側から他端側へエジェクタ用凹部33gに挿入されるエジェクタ10のノズル部材11の外周面に沿って、積層方向Aの他端側へ筒状に延び出している。従って、エジェクタ用凹部33gの開口縁の筒状に延びる部位の内周面と、エジェクタ10のノズル部材11における積層方向Aの他端側の外周面とは、周方向に面接触している。すなわち、エジェクタ用凹部33gと第1サイドプレート26のエジェクタ用凹部26aとによって、エジェクタ10のノズル部材11は積層型熱交換器20に一体的に固定されている。本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100では、エジェクタ用凹部33gの開口縁の端面と、ノズル部材11の積層方向Aの他端面とは、面一となっている。
第3板部材33には、第1タンク用凹部33aとエジェクタ用凹部33gとを連通する吸引路溝33hが形成されている。吸引路溝33hは、第1タンク43の第2集合タンク部54からエジェクタ10の冷媒吸引口15に冷媒を吸引させる吸引路48を区画する溝であり、第1タンク用凹部33aからエジェクタ用凹部33gへ向かうに従って流路断面積が徐々に大きくなるように形成されている。ここで、本実施形態における吸引路48は、分岐流路40とともに本発明における連通部に相当する。
図11に示す第4板部材34には、第1〜第4タンク用凹部34a〜34d、風下溝34e、風上溝34f、エジェクタ用凹部34g及び吸引路溝34hが形成されており、第4板部材34は、第3板部材33に対して略線対称の形状となっているため、第4板部材34の詳細については省略する。ただし、第4板部材34のエジェクタ用凹部34gは、エジェクタ10の混合部材16が積層方向Aの一端側から他端側へ挿入されて混合部材16を固定する円形状の貫通孔であり、貫通孔の径は、混合部材16のフランジ部17aの外径よりも小さい寸法である。エジェクタ用凹部34gは、混合部材16のフランジ部17aと積層方向Aに直交する面で接触して混合部材16を積層方向Aに位置決めする役割を果たすものである。
第1固定プレート24は、第3板部材33及び第4板部材34の表面同士が接合されて構成されている。そして、第1タンク用凹部33a、34a同士が積層されることで第1タンク43を構成し、第2タンク用凹部33b、34b同士が積層されることで第2タンク44が構成され、第3タンク用凹部33c、34c同士が積層されることで第3タンク45が構成され、第4タンク用凹部33d、34d同士が積層されることで第4タンク46が構成されている。また、風下溝33e、34e同士が積層されることで第1冷媒流路41が形成され、風上溝33f、34f同士が積層されることで第2冷媒流路42が形成されている。そして、第3板部材33のエジェクタ用凹部33gと第4板部材34のエジェクタ用凹部34g同士が積層されることで、第2エジェクタ固定部76が第1固定プレート24に対して一体に構成されている。第2エジェクタ固定部76は、ノズル部材11の他端面と混合部材16の一端面とを所定の間隔Xを隔離した状態で、ノズル部材11の他端側及び混合部材16の一端側を固定している。所定の間隔Xとは、エジェクタ用凹部33gの開口縁からエジェクタ用凹部34gの開口縁までの距離と略同等である。
第2熱交換プレート23は、複数枚の第1熱交換プレート22の積層方向Aにおける他端側に、複数枚積層されている。本実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100では、第2熱交換プレート23は、5枚積層されている。第2熱交換プレート23は、第5板部材35と第6板部材36とを積層方向Aに重ね合わせることで、第1〜第4タンク43〜46及び第2冷媒流路42を形成している。図12は、本実施形態における第5板部材35を示す正面図である。図13は、本実施形態における第6板部材36を示す正面図である。
第5板部材35は、図12に示すように、第1〜第4タンク用凹部35a〜35d、風下溝35e、風上溝35f及び連通路溝35gが形成された略矩形状の扁平な板部材である。積層方向Aの最も一端側に配置される第5板部材35は、積層方向Aの最も他端側に配置された第1熱交換プレート22に対して、各タンク用凹部35a〜35dが第1熱交換プレート22の各タンク用凹部32a〜32dの位置とそれぞれ合う位置に積層されている。
第5板部材35は、第1板部材31に連通路溝35gを形成したものである。従って、第1〜第4タンク用凹部35a〜35dは、それぞれ第1板部材31の第1〜第4タンク用凹部31a〜31dと同様の構造であり、風下溝35e、風上溝35f及び切欠き部50は、それぞれ第1板部材31の風下溝31e、風上溝31f及び切欠き部50と同様の構造であるため、説明を省略する。
第5板部材35の空調風流れ方向Bの中央であって、プレート長手方向Cの他端側には、連通路溝35gが形成されている。連通路溝35gは、積層方向Aの一端側に凹んで、第3タンク45の第3集合タンク部56から第4タンク46の第4分配タンク部57へ冷媒を流す連通路47を区画している。連通路溝35gは、空調風流れ方向Bに延びて形成されており、第3タンク用凹部35cと第4タンク用凹部35dとを連通している。
図13に示す第6板部材36には、第1〜第4タンク用凹部36a〜36d、風下溝36e、風上溝36f、切欠き部50及び連通路溝36gが形成されており、第6板部材36は、第5板部材35に対して略線対称の形状となっている。このため、第6板部材36の詳細については省略する。
第2熱交換プレート23は、第5板部材35及び第6板部材36の表面同士が接合されて構成されている。そして、第1タンク用凹部35a、36a同士が積層されることで第1タンク43が構成され、第2タンク用凹部35b、36b同士が積層されることで第2タンク44が構成され、第3タンク用凹部35c、36c同士が積層されることで第3タンク45が構成され、第4タンク用凹部35d、36d同士が積層されることで第4タンク46が構成されている。また、風下溝31e、32e同士が積層されることで第2冷媒流路42が形成され、風上溝31f、32f同士が積層されることで第2冷媒流路42が形成されている。
第2熱交換プレート23は、各タンク用凹部35a〜35dの底部が、その第2熱交換プレート23に隣接する第2熱交換プレート23の各タンク用凹部36a〜36dの底部に、それぞれ当接する位置に複数枚積層されている。つまり、第2熱交換プレート23の各タンク43〜46と、その第2熱交換プレート23に隣接する第2熱交換プレート23の各タンク43〜46とは、それぞれ連通している。
ここで、本実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100では、第2熱交換プレート23は、5枚積層されているが、積層される5枚の第2熱交換プレート23のうち、積層方向Aの一端側から1枚目の第2熱交換プレート23は、底の有る第1タンク用凹部35a、底の有る第3タンク用凹部35c及び底の有る第4タンク用凹部35dが形成された第5板部材35を有している。従って、積層方向Aの一端側から1枚目の第2熱交換プレート23を構成する第5板部材35によって、第1ヘッダタンク71は、積層方向Aにおいて第2集合タンク部54と第3分配タンク部55とに分割されている。そして、第2ヘッダタンク72は、第4集合タンク部58と第5分配タンク部59とに分割され、第3ヘッダタンク73は、第2分配タンク部53と第3集合タンク部56とに分割され、第4ヘッダタンク74は、第4分配タンク部57と第5集合タンク部60とに分割されている。
第2固定プレート25は、積層方向Aにおいて複数枚積層される第2熱交換プレート23の間に挟まれて積層されている。本実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100では、積層方向Aの一端側から2枚目の第2熱交換プレート23と3枚目の第2熱交換プレート23との間に、1枚の第2固定プレート25が挟まれて積層されている。第2固定プレート25は、第7板部材37と第8板部材38とを積層方向Aに重ね合わせることで、第3エジェクタ固定部77、第1〜第4タンク43〜46及び第2冷媒流路42を形成している。図14は、本実施形態における第7板部材37を示す正面図である。図15は、本実施形態における第8板部材38を示す正面図である。
第7板部材37は、図14に示すように、第1〜第4タンク用凹部37a〜37d、風下溝37e、風上溝37f、エジェクタ用凹部37g、吐出路溝37h及び連通路溝38iが形成された矩形状の板部材である。第7板部材37は、第2熱交換プレート23に対して、各タンク用凹部37a〜37dが第2熱交換プレート23の各タンク用凹部36a〜36dの位置とそれぞれ合う位置に積層されている。
第7板部材37は、切欠き部50の無い第5板部材35にエジェクタ用凹部37g及び吐出路溝37hを形成したものである。すなわち、第1〜第4タンク用凹部37a〜37dは、それぞれ第1板部材31の第1〜第4タンク用凹部31a〜31dと同様の構造であり、風下溝37e及び風上溝37fは、それぞれ第1板部材31の風下溝31e及び風上溝31fと同様の構造であり、エジェクタ用凹部37g及び吐出路溝37hは、それぞれ第3板部材33のエジェクタ用凹部33g及び吸引路溝33hと同様の構造であり、連通路溝37iは、第5板部材35の連通路溝35gと同様の構造であるため、説明を省略する。
ここで、エジェクタ用凹部37gは、第3板部材33のエジェクタ用凹部33gと同様の構造である為、エジェクタ用凹部37gの開口縁は、図5に示すように、積層方向Aの一端側から他端側へエジェクタ用凹部37gに挿入されるエジェクタ10の混合部材16の外周面に沿って、積層方向Aの他端側へ筒状に延び出している。従って、エジェクタ用凹部37gの開口縁の筒状に延びる部位の内周面と、エジェクタ10の混合部材16における積層方向Aの他端側の外周面とは、面接触している。すなわち、エジェクタ用凹部37gと第1固定プレート24のエジェクタ用凹部34gとによって、エジェクタ10の混合部材16は積層型熱交換器20に一体的に固定されている。本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100では、エジェクタ用凹部37gの開口縁の端面と、混合部材16の積層方向Aの他端面とは、面一となっている。
また、吐出路溝37hは、吸引路溝33hと同等の構造である為、第1タンク用凹部37aとエジェクタ用凹部37gとを連通している。吐出路溝37hは、エジェクタ10の冷媒出口19から第1タンク43の第3分配タンク部55に冷媒を吐出する吐出路49を区画する溝であり、第1タンク用凹部37aからエジェクタ用凹部37gへ向かうに従って流路断面積が徐々に大きくなるように形成されている。ここで、本実施形態における吐出路49は、分岐流路40及び吸引路48とともに本発明における連通部に相当する。
図15に示す第8板部材38には、第1〜第4タンク用凹部38a〜38d、風下溝38e、風上溝38f、エジェクタ用凹部38g、吐出路溝38h及び連通路溝38iが形成されており、第8板部材38は、第7板部材37に対して略線対称の形状となっている。ただし、第8板部材38のエジェクタ用凹部38gは、底の有る形状である。このため、第8板部材38の詳細については省略する。
第2固定プレート25は、第7板部材37及び第8板部材38の表面同士が接合されて構成されている。そして、第1タンク用凹部37a、38a同士が積層されることで第1タンク43を構成し、第2タンク用凹部37b、38b同士が積層されることで第2タンク44が構成され、第3タンク用凹部37c、38c同士が積層されることで第3タンク45が構成され、第4タンク用凹部37d、38d同士が積層されることで第4タンク46が構成されている。また、風下溝37e、38e同士が積層されることで第2冷媒流路42が形成され、風上溝37f、38f同士が積層されることで第2冷媒流路42が形成されている。そして、第7板部材37のエジェクタ用凹部37gと第8板部材38のエジェクタ用凹部38g同士が積層されることで、第3エジェクタ固定部77が第2固定プレート25に対して一体に構成されている。第3エジェクタ固定部77は、混合部材16の冷媒出口19側の端部を固定している。
第2サイドプレート27は、複数枚の第2熱交換プレート23の積層方向Aにおける他端側に積層されている。第2サイドプレート27は、第1サイドプレート26とともに積層型熱交換器20の強度を補う役割を果たす。図16は、本実施形態における第2サイドプレート27を示す正面図である。第2サイドプレート27は、第1〜第4タンク用凹部27a〜27dが形成された矩形状の扁平な板部材である。第2サイドプレート27は、積層方向Aの最も他端側に配置された第2熱交換プレート23に対して、各タンク用凹部27a〜27dが第2熱交換プレート23の各タンク用凹部36a〜36dの位置とそれぞれ合う位置に積層されている。
第2サイドプレート27は、エジェクタ用凹部26a及び絞り孔26cの無い第1サイドプレート26と略同じ構造である。ただし、第2サイドプレート27の第1タンク用凹部27aは、底が有る窪み形状であり、第2タンク用凹部27bも、底の有る窪み形状である。
上述の各プレート21〜27を積層方向Aに積層することによって、空調風流れ方向Bの風下側であってプレート長手方向Cの一端側に第1ヘッダタンク71を備え、空調風流れ方向Bの風上側であってプレート長手方向Cの一端側に第2ヘッダタンク72を備え、空調風流れ方向Bの風下側であってプレート長手方向Cの他端側に第3ヘッダタンク73を備え、空調風流れ方向Bの風上側であってプレート長手方向Cの他端側に第4ヘッダタンク74を備える積層型熱交換器20を構成している。さらに、積層型熱交換器20は、各プレート22〜27の間に、空調風と冷媒との熱交換率を向上させるフィン28を備えている。フィン28は、例えば、コルゲートフィンである。
次に、本実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100の組み付け方法を説明する。エジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100は、積層方向Aの他端側から順に積層されて組み付けられている。
まず、第2サイドプレート27を用意して、第2サイドプレート27に対して積層方向Aの一端側から、3枚の第2熱交換プレート23、第2固定プレート25、2枚の第2熱交換プレート23、2枚の第1熱交換プレート22及び第1固定プレート24を構成する第4板部材34を順に積層する。その後、エジェクタ10を構成する混合部材16をディフューザ部18側から第4板部材34のエジェクタ用凹部34gに積層方向Aの一端側から他端側へ挿入する。混合部材16をエジェクタ用凹部34gへ挿入していくと、混合部材16の一端側に形成されたフランジ部17aと第4板部材34のエジェクタ用凹部34gとが面接触するとともに、混合部材16の他端部の外周面と第2固定プレート25を構成する第7板部材37のエジェクタ用凹部37gの開口縁の内周面とが面接触する。さらに、本実施形態では、混合部材16の他端面と、第7板部材37のエジェクタ用凹部37gにおける開口縁の端面とは面一となる。
そして、第4板部材34に対して、積層方向Aの一端側から、第1固定プレート24を構成する第3板部材33、7枚の第1熱交換プレート22、第1サイドプレート26を順に積層する。その後、エジェクタ10を構成するノズル部材11を冷媒吸引口15側から第1サイドプレート26のエジェクタ用凹部26aに積層方向Aの一端側から他端側へ挿入する。ノズル部材11をエジェクタ用凹部26aへ挿入していくと、ノズル部材11の一端側に形成されたフランジ部13aと第1サイドプレート26のエジェクタ用凹部26aとが面接触するとともに、ノズル部材11の他端部の外周面と第1固定プレート24を構成する第3板部材33のエジェクタ用凹部33gの開口縁の内周面とが面接触する。さらに、本実施形態では、ノズル部材11の他端面と、第3板部材33のエジェクタ用凹部33gにおける開口縁の端面とは面一となる。
そして、第1サイドプレート26に対して、積層方向Aの一端側から分配プレート21を積層する。その後、第1サイドプレート26の爪部26gを折り曲げることで、分配プレート21を第1サイドプレート26に仮固定して、組付体とする。この組付体の状態は、ろう付け接合される前の状態であり、ノズル部材11及び混合部材16は、各固定プレート24、25に支持されている状態である。そして、この組付体を適宜の治具により保持してろう付け加熱炉内に搬入して一体ろう付けする。これにより、エジェクタ10と積層型熱交換器20とを一体的に組み付けることができる。
次に、本実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100の作動について、図17を用いて説明する。図17は、本実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100内の冷媒の流れを示す模式図である。図17中の実線の矢印Eは、主流路39を示しており、破線の矢印Gは、分岐流路40を示しており、破線の矢印H〜Kは、第1冷媒流路41を示しており、破線の矢印Lは、吸引路48を示しており、実線の矢印Nは、吐出路49を示しており、実線の矢印Pは、連通路47を示しており、実線の矢印O、Q〜Vは、第2冷媒流路42を示している。
まず、冷媒は、矢印Dのように流入口21aからエジェクタ式冷凍サイクルユニット100内に流入する。そして、矢印Eのように主流路39を流れた後、矢印Fのようにエジェクタ10側へ流れる冷媒と、矢印Gのように分岐流路40側へ流れる冷媒とに分かれる。エジェクタ10側へ流れた冷媒は、ノズル部12aによって減圧膨張されて高い速度の冷媒流として噴射される。
分岐流路40側へ流れた冷媒は、矢印Hのように、絞り孔26cを通過して減圧されて、第1分配タンク部51へ流入する。そして、第1分配タンク部51にて分配された冷媒は、矢印Iのように、第1冷媒流路41を流れ、第1集合タンク部52にて集合する。第1集合タンク部52から矢印Jのように第2分配タンク部53へ流入した冷媒は、矢印Kのように、第1冷媒流路41を流れ、第2集合タンク部54にて集合する。
第2集合タンク部54に集合した冷媒は、ノズル部12aから高い速度の冷媒流として噴射された冷媒に、矢印Lのように冷媒吸引口15を介して吸引される。そして、ノズル部12aから噴射された冷媒と、第1冷媒流路41を流れて冷媒吸引口15から吸引された冷媒とは、矢印Mのように、混合部17にて混合され、ディフューザ部18にて冷媒流れが減速されて冷媒圧力が上昇して冷媒出口19から吐出される。
冷媒出口19から吐出された冷媒は、矢印Nのように吐出路49を流れて第3分配タンク部55に流入する。そして、第3分配タンク部55にて分配された冷媒は、矢印Oのように、第2冷媒流路42を流れ、第3集合タンク部56にて集合する。第3集合タンク部56から連通路47を介して矢印Pのように第4分配タンク部57へ流入した冷媒は、矢印Qのように、第2冷媒流路42を流れ、第4集合タンク部58にて集合し、矢印Rのように第5分配タンク部59に流入する。第5分配タンク部59にて分配された冷媒は、矢印Sのように、第2冷媒流路42を流れ、第5集合タンク部60にて集合し、矢印Tのように第6分配タンク部61に流入する。そして、第6分配タンク部61にて分配された冷媒は、矢印Uのように、第2冷媒流路42を流れて第6集合タンク部62にて集合し、流出口21fから矢印Vのように、エジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100外へ流出する。
以上に説明した本実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100によれば、エジェクタ10が第1〜第3エジェクタ固定部75〜77を介して積層型熱交換器20の外側に配置されて積層型熱交換器20に対して固定されるので、積層型熱交換器20の第1、第2冷媒流路41、42内に配設されることで低下する積層型熱交換器20の冷房性能を確保することができる。更に、ノズル部材11及び混合部材16を第1〜第3固定プレート24〜26の間にそれぞれ挟みこむので、エジェクタ10と第1ヘッダタンク71とを連通させる配管を別に必要とせず、複数枚の第1、第2熱交換プレート22、23とともに積層する積層工程においてエジェクタ10と積層型熱交換器20とを一体に組み付けることができる。
また、ノズル部材11及び混合部材16は、各両端部が第1〜第3エジェクタ固定部75〜77に挿入されて分岐通路40、吸引路48、あるいは吐出路49を介して第1ヘッダタンク71に連通するので、ノズル部材11及び混合部材16を第1ヘッダタンク71内に内蔵させる必要が無く、その結果、積層型熱交換器20の第1ヘッダタンク71内における流路断面積を確保することができる。
また、第1〜第3固定プレート24〜26において、第1タンク43と第2タンク44との間の第1冷媒流路41、あるいは第2冷媒流路42が形成されないスペースに第1〜第3エジェクタ固定部75〜77が設けられているので、第1〜第3固定プレート24〜26のスペースを有効に利用して第1〜第3エジェクタ固定部75〜77を構成することができる。
また、第1〜第3エジェクタ固定部75〜77は、第1〜第3固定プレート24〜26における垂直方向上側に形成されているので、積層型熱交換器20で発生する凝縮水がエジェクタ10に妨げられること無く、重力によって排水されるので、凝縮水による空調風の圧力損失の低下を抑制して積層型熱交換器20の冷房性能の向上を図ることができる。
また、ノズル部材11及び混合部材16は、第1、第2熱交換プレート22、23に対して、第1タンク43と第2タンク44との間の切欠き部50内に配設されているので、体格を大型化すること無く、エジェクタ10を積層型熱交換器20に対して一体に組み付けることができる。
また、ノズル部材11における冷媒吸引口15側の端部と混合部材16における冷媒吸引口15側の端部とを隔離して配置することで円柱の側面形状に開口する冷媒吸引口15を形成しているので、わざわざ冷媒吸引口15を設ける必要無くエジェクタ10を構成することができる。
また、ノズル部材11及び混合部材16の積層方向Aの一端部には、それぞれフランジ部13a、17aが形成されているので、第1、第2エジェクタ固定部75、76における開口縁とフランジ部13a、17aとが、ノズル部材11及び混合部材16の挿入方向と直交する面で面接触し、ノズル部材11及び混合部材16とエジェクタ固定部75、76とのろう付け性の向上を図ることができる。
また、ノズル部材11及び混合部材16の他端部が挿入される第2、第3エジェクタ固定部76、77の開口縁、つまり、第3板部材33のエジェクタ用凹部33g及び第7板部材37のエジェクタ用凹部37gの各開口縁は、ノズル部材11及び混合部材16の外周面に沿って延び出す形状であるので、各開口縁の内周面と、ノズル部材11及び混合部材16の外周面とが、周方向にそれぞれ面接触する。その結果、ノズル部材11及び混合部材16とエジェクタ固定部76、77とのろう付け性の向上を図ることができる。さらに、第2、第3エジェクタ固定部76、77に接合される前のノズル部材11及び混合部材16は、長手方向に移動可能な構成で第2、第3エジェクタ固定部76、77に支持されるので、第1、第2熱交換プレート22、23及び第1〜第3固定プレート24〜26の積層方向Aにおける部品交差及び組み付け公差を積層方向Aに吸収しながら、ノズル部材11及び混合部材16を積層型熱交換器20に対して一体に組み付けることができる。
また、第1エジェクタ固定部75は、絞り孔26cより冷媒流れ上流側に配置されているので、エジェクタ式冷凍サイクルの負荷変動によって、エジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100に流入する冷媒流量が変化した場合であっても、優先的にエジェクタ10側に冷媒を流すことができ、エジェクタ式冷凍サイクルの負荷変動に関わらず、エジェクタ10によるエネルギー回収を促進させることが可能となる。
また、絞り孔26cの開口縁が、ノズル形状に形成されているので、絞り孔26cから遠い位置に配置された第1冷媒流路41にも冷媒を容易に流すことが可能となる。また、絞り孔26cの冷媒入口側が、連続する緩やかな曲面で形成されているので、冷媒流れが剥離されること無く、絞り孔26cを通過する為、冷媒流れの騒音や振動を低減することができる。
(他の実施形態)
上述の第1実施形態では、ノズル部材11と混合部材16との間に所定の間隔Xを空けて配置させることで、円柱の側面形状に開口する冷媒吸引口15を形成しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、ノズル部材の冷媒が噴射される側の端部及び混合部材の冷媒が流入する側の端部にはそれぞれ、半楕円形状に切り欠く複数の切欠きが形成されており、冷媒吸引口は、複数の切欠きの分大きく開口していてもよい。また、ノズル部材11と混合部材16との間の間隔は、所定の間隔X以下であってもよい。また、冷媒吸引口は、ノズル部材の冷媒が噴射される側の端部と混合部材の冷媒が流入する側の端部とを接触させて、上記の半楕円形状の切欠きが合わさった楕円形状に開口する構成であってもよい。すなわち、ノズル部材と混合部材とは分割されずに一体であってもよい。
また、上述の第1実施形態では、ノズル部材11は、内筒部材12と外筒部材13とを備えているが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、外筒部材13にノズル部12aを形成して内筒部材12を廃止してもよい。
また、上述の第1実施形態では、フランジ部13aは、ノズル部材11の積層方向Aの一端側に形成されているが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、ノズル部材11の積層方向Aの他端側に形成していてもよい。ただし、この場合、フランジ部17aも、混合部材16の積層方向Aの他端側に形成されていることが好ましい。すなわち、ノズル部材11のフランジ部13a及び混合部材16のフランジ部17aは、組み付け工程を容易にする為に、積層方向Aの同一方向側に積層されることが好ましい。若しくは、ノズル部材11及び混合部材16は、組み付け工程を容易にする為に、各エジェクタ固定部75〜77に圧入されていることが好ましい。
また、上述の第1実施形態では、プレート長手方向Cは、垂直方向であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、プレート長手方向Cは、水平方向であってもよい。
また、上述の第1実施形態では、プレート長手方向Cの一端側は、垂直方向上側であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、プレート長手方向Cの一端側は、垂直方向下側であってもよい。すなわち、エジェクタ10は、積層型熱交換器20の下側において一体に組み付けられていてもよい。
また、上述の第1実施形態では、絞り機構は、積層方向Aの他端側に突出したノズル形状に成形された絞り孔26cであるが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、絞り機構は、単なる貫通孔であってもよい。
また、上述の第1実施形態では、第1熱交換プレート22は、9枚積層されているが、本発明は、これに限定されるものではなく、第1熱交換プレート22は、何枚積層されていてもよい。第2熱交換プレート23についても同様である。ただし、第1熱交換プレート22の枚数は、各ヘッダタンク71〜74を3等分に分割する為に、第2熱交換プレート23の枚数の略2倍であることが好ましい。
また、上述の第1実施形態では、複数枚の第1熱交換プレート22のうちの1枚は、底の有る第1タンク用凹部31aが形成された第1板部材31を有しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、複数枚の第1熱交換プレート22のうちの1枚は、底の有る第1タンク用凹部32aが形成された第2板部材32を有していてもよい。
また、上述の第1実施形態では、複数枚の第1熱交換プレート22のうちの1枚は、底の有る第2タンク用凹部31bが形成された第1板部材31を有しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、複数枚の第1熱交換プレート22のうちの1枚は、底の有る第2タンク用凹部32bが形成された第2板部材32を有していてもよい。
また、上述の第1実施形態では、積層方向Aの一端側から7枚目の第1熱交換プレート22と8枚目の第1熱交換プレート22との間に、第1固定プレート24が挟まれて積層されているが、本発明は、これに限定されることはなく、第1固定プレート24は、吸引路48と第2集合タンク部54とが連通する位置に積層されていればよい。
また、上述の第1実施形態では、エジェクタ用凹部33gの開口縁は、ノズル部材11の外周面に沿って延び出しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、エジェクタ用凹部33gの開口縁は、延び出さずにエジェクタ用凹部34gと同様な単なる開口形状であってもよい。エジェクタ用凹部37gについても同様である。
また、上述の第1実施形態では、エジェクタ用凹部33gの開口縁の端面と、ノズル部材11の積層方向Aの他端面とは、面一となっているが、本発明は、これに限定されるものではなく、エジェクタ用凹部33gの開口縁より、ノズル部材11の他端部の方が、積層方向Aの他端側に突出していてもよい。
また、上述の第1実施形態では、エジェクタ用凹部37gの開口縁の端面と、混合部材16の積層方向Aの他端面とは、面一となっているが、本発明は、これに限定されるものではなく、エジェクタ用凹部37gの開口縁より、混合部材16の他端部の方が、積層方向Aの他端側に突出していてもよい。
また、上述の第1実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル用ユニット100の組み付け方法として、まず、第2サイドプレート27を用意して、積層方向Aの一端側へ他のプレート21〜26を積層して組み付けているが、本発明は、これに限定されるものではなく、分配プレート21、あるいは第1サイドプレート26を用意して、積層方向Aの他端側へ積層して組み付けていてもよい。
また、上述の第1実施形態では、第1サイドプレート26には、爪部26gを設けているが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、分配プレート21側に爪部を設けていてもよい。また、各プレート22〜25の組み付け工程を容易にする為に、各板部材31〜38には爪部が設けられていることが好ましい。
また、上述の第1実施形態では、第1、第2熱交換プレート22、23に切欠き部50を形成しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、第1、第2熱交換プレート22、23に切欠き部50は、形成されず、ノズル部材11及び混合部材の各中央部は、第1、第2熱交換プレート22、23の上方に配置されていてもよい。
また、上述の第1実施形態では、分配プレート21において、主流路溝21bは、流入口21aとエジェクタ用凹部21cとを連通しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、主流路溝21bは、流入口21aと第1タンク用凹部21eとを連通していてもよい。すなわち、第1タンク用凹部21eは、エジェクタ用凹部21cよりも冷媒流れ上流側に配置されていてもよい。
10…エジェクタ、11…ノズル部材、12a…ノズル部、13a、17a…フランジ部、15…冷媒吸引口、16…混合部材、19…冷媒出口、20…積層型熱交換器、21…分配プレート、22…第1熱交換プレート、23…第2熱交換プレート、24…第1固定プレート、25…第2固定プレート、26…第1サイドプレート、26a…エジェクタ用凹部、26c…絞り孔、40…分岐流路(連通部)、41…第1冷媒流路、42…第2冷媒流路、43…第1タンク、44…第2タンク、48…吸引路(連通部)、49…吐出路(連通部)、50…切欠き部、75…第1エジェクタ固定部(固定部、第1固定部)、76…第2エジェクタ固定部(固定部)、77…第3エジェクタ固定部(固定部)。

Claims (7)

  1. 冷媒を噴射するノズル部(12a)を有するエジェクタ(10)と、冷媒と空調風とを熱交換させる冷媒流路(41、42)を内部に有する扁平形状の熱交換プレート(21、22、23、24、25、26)が複数積層されて成る積層型熱交換器(20)とを備えるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットであって、前記積層型熱交換器(20)は、前記複数の熱交換プレート(21、22、23、24、25、26)の各冷媒流路(41、42)を積層方向に連通させるヘッダタンク(71、72、73、74)を有しており、 前記熱交換プレート(24、25、26)には、前記ヘッダタンク(71)から外方へ延び出して前記エジェクタ(10)の端部を固定する固定部(75、76、77)と、前記固定部(75、76、77)に固定された前記エジェクタ(10)の内部と前記ヘッダタンク(71)の内部とを連通する連通部(40、48、49)とが形成されており、前記エジェクタ(10)は、前記固定部(75、76、77)に積層方向から挟まれて前記熱交換プレート(21、22、23、24、25、26)とともに積層されて、前記積層型熱交換器(20)に一体的に組み付けられており、
    前記エジェクタ(10)は、前記ノズル部(12a)から噴射される冷媒流により冷媒を吸引する冷媒吸引口(15)と、前記ノズル部(12a)から噴射された冷媒と前記冷媒吸引口(15)から吸引された冷媒との混合冷媒を吐出する冷媒出口(19)とを有しており、前記エジェクタ(10)は、前記冷媒吸引口(15)が形成された位置で、前記ノズル部(12a)を有するノズル部材(11)及び前記冷媒出口(19)を有する混合部材(16)に分割されており、前記ノズル部材(11)及び前記混合部材(16)はそれぞれ、前記固定部(75、76、77)に積層方向から挟まれることで前記連通部(75、76、77)を介して前記ヘッダタンク(71)の内部と連通するとともに前記積層型熱交換器(20)に対して一体的に組み付けられていることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット。
  2. 前記ノズル部材(11)における前記冷媒吸引口(15)側の端部と、前記混合部材(16)における前記冷媒吸引口(15)側の端部とは、隔離して配置されていることを特徴とする請求項に記載のエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット。
  3. 前記ノズル部材(11)の長手方向一端側には、前記固定部(75)の開口縁における直径よりも大きな外径を有するフランジ部(13a)が形成され、前記ノズル部材(11)の長手方向他端側が挿入される前記固定部(76)の開口縁は、前記ノズル部材(11)の外周面に沿って延び出す形状であることを特徴とする請求項またはに記載のエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット。
  4. 前記混合部材(16)の長手方向一端側には、前記固定部(76)の開口縁における直径よりも大きな外径を有するフランジ部(17a)が形成され、前記混合部材(16)の長手方向他端側が挿入される前記固定部(77)の開口縁は、前記混合部材(16)の外周面に沿って延び出す形状であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット。
  5. 前記熱交換プレート(21、22、23、24、25、26)は、一対の板状の板部材(21、26、31、32、33、34、35、36、37、38)を積層方向に重ね合わせることで構成されており、前記冷媒流路(41、42)、前記固定部(75、76、77)及び前記連通部(40、48、49)は、前記一対の板部材(21、26、31、32、33、34、35、36、37、38)を重ね合わせることによって形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット。
  6. 前記熱交換プレート(21、22、23、24、25、26)のうち、最も一端側に配される熱交換プレート(21、26)は、前記ノズル部材(11)の長手方向一端側が挿入される第1固定部(75)と、前記第1固定部(75)を介して前記ノズル部材(11)の内部と前記ヘッダタンク(71)の内部とを連通する連通部であって前記ノズル部材(11)へ流入する冷媒から前記ヘッダタンク(71)へ流入する冷媒を分岐する分岐流路(40)とを有しており、前記第1固定部(75)及び前記分岐流路(40)は、前記積層型熱交換器(20)を補強する第1サイドプレート(26)と前記分岐流路(40)を区画する分岐流路溝(21d)が形成された分配プレート(21)とを重ね合わせることによって形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット。
  7. 前記第1サイドプレート(26)には、前記第1ヘッダタンク(71)に流入する冷媒を減圧する絞り孔(26c)が形成されていることを特徴とする請求項に記載のエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット。
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