JP6562025B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器に関する。

従来、この種の熱交換器が用いられた冷凍サイクル装置として、例えば下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載れた冷凍サイクル装置は、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器と、冷媒が循環する冷媒回路を第１モードの冷媒回路と第２モードの冷媒回路との一方に切り替える切替手段とを有している。具体的には、その気液分離器は、室外熱交換器から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、気相冷媒を気相冷媒出口から流出させ、液相冷媒を液相冷媒出口から流出させることが可能な構成となっている。また、第１モードの冷媒回路は、気液分離器の液相冷媒出口から液相冷媒を流出させて第２減圧手段及び蒸発器に流入させ、更に圧縮機に吸入させる冷媒回路である。第２モードの冷媒回路は、気液分離器の気相冷媒出口から気相冷媒を流出させて圧縮機に吸入させる冷媒回路である。

特開２０１４−１４９１２３号公報

上記特許文献１には特段の記載は無いが、冷凍サイクルを構成するバルブ類を設ける場合、貯液器から流出する冷媒の圧損を低減するため、バルブ類を含むユニットは貯液器の近傍に設けることが好ましい。しかしながら、熱交換器及び貯液器が車両前方に配置されることによって、バルブ類が水を被るおそれが高まり、何らかの対策が必要となる。また、特に自動車といった移動体に冷凍サイクルを搭載する場合、配置スペースの制限はより厳しいものとなる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換器や貯液器と共に冷凍サイクルを構成するバルブ類を近傍に配置するにあたって、バルブ類が水を被るおそれを低減することができ、配置スペースに制限がある場合であっても設置可能な熱交換器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る熱交換器は、冷凍サイクルに用いられる熱交換器であって、内部を通過する冷媒と空気とを熱交換させる熱交換部（３，４）と、前記熱交換部の一側面に沿って配置され、熱交換部から流出した気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに気液分離し、液相冷媒を溜める貯液器（５）と、前記冷凍サイクルを構成する冷媒流路を通って流入する冷媒の流動状態を調整して前記熱交換部（３）に供給し、前記熱交換部（４）又は前記貯液器（５）から流出する冷媒の流出状態及び流出先を調整する冷媒調整部（６）と、を備え、前記冷媒調整部の少なくとも一部が前記貯液器内に挿入されている。

冷媒調整部の少なくとも一部が貯液器内に挿入されていることで、水被りの防御は貯液器に担わせることができる。また、冷媒調整部と各種流路との接続も貯液器を利用して容易なものとなる。

尚、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載した括弧内の符号は、後述する「発明を実施するための形態」との対応関係を示すものであって、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載の発明が、後述する「発明を実施するための形態」に限定されることを示すものではない。

本発明によれば、熱交換器や貯液器と共に冷凍サイクルを構成するバルブ類を近傍に配置するにあたって、バルブ類が水を被るおそれを低減することができ、配置スペースに制限がある場合であっても設置可能な熱交換器を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る熱交換器を説明するための図である。 図２は、図１の変形例に係る熱交換器を説明するための図である。 図３は、本発明の実施形態に係る熱交換器が適用される冷凍サイクルの一例を説明するための図である。 図４は、本発明の実施形態に係る熱交換器が適用される冷凍サイクルの一例を説明するための図である。 図５は、本発明の実施形態に係る熱交換器が適用される冷凍サイクルの一例を説明するための図である。 図６は、本発明の実施形態に係る熱交換器が適用される冷凍サイクルの一例を説明するための図である。 図７は、熱害によるガス化の影響低減について説明するための図である。 図８は、熱害によるガス化の影響低減について説明するための図である。 図９は、コア部からの流入口の位置について説明するための図である。 図１０は、空隙部について説明するための図である。 図１１は、冷媒の導管を形成する例について説明するための図である。 図１２は、冷媒調整部の一例を説明するための図である。 図１３は、図１２のＣ視を示す図である。 図１４は、比較例に係る熱交換器を説明するための図である。 図１５は、図１４のXXI-XXI断面を示す断面図である。 図１６は、図１のXXII-XXII断面を示す断面図である。 図１７は、図１に示される実施形態の配管の別例を説明するための図である。 図１８は、図１７において貯液器と配管とが一体的に設けられた状態を説明するための図である。 図１９は、図１に示される実施形態を天地反転させた別例を説明するための図である。 図２０は、空隙部について説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１に示されるように、本実施形態に係る熱交換器２は、上流側熱交換部３と、下流側熱交換部４と、貯液器５と、を備えている。上流側熱交換部３は、２つの上流側コア３２，３４と、ヘッダタンク３１，３３，３５と、を有している。本実施形態では一例として２つの上流側コア３２，３４を有するものを示したが、コアは単一でも３つ以上でも構わない。上流側コア３２，３４は、内部を流れる冷媒と外部を流れる空気との間で熱交換をする部分であって、冷媒が通るチューブと、チューブ間に設けられたフィンとを有する。

上流側コア３２の上流側端には、ヘッダタンク３１が取り付けられている。上流側コア３４の下流側端には、ヘッダタンク３５が取り付けられている。上流側コア３２の下流側端及び上流側コア３４の上流側端には、双方に跨って配置されるヘッダタンク３３が取り付けられている。

ヘッダタンク３１には接続流路１５が設けられている。ヘッダタンク３５には接続流路１１が設けられている。接続流路１５から流入した冷媒は、ヘッダタンク３１から上流側コア３２に流入する。上流側コア３２を流れた冷媒は、ヘッダタンク３３に流入する。ヘッダタンク３３内を流れた冷媒は、上流側コア３４に流入する。上流側コア３４を流れた冷媒は、ヘッダタンク３５に流入する。ヘッダタンク３５に流入した冷媒は、接続流路１１に流出する。接続流路１１は貯液器５に繋がれている。接続流路１１に流出した冷媒は、貯液器５の液溜部５１内部に流入する。

貯液器５は、液溜部５１と、接続流路１１と、接続流路１２と、流出流路１３と、を有している。液溜部５１は、接続流路１１から流入する気液二相冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離し、液相冷媒を溜める部分である。

液溜部５１には、接続流路１１と、接続流路１２と、流出流路１３と、が繋がれている。接続流路１１は、上流側熱交換部３と貯液器５とを繋ぐ流路である。接続流路１２は、貯液器５と下流側熱交換部４とを繋ぐ流路である。接続流路１２から流出した液相冷媒は、下流側熱交換部４に流入する。流出流路１３は、貯液器５から気相冷媒を流出させる流路である。

液溜部５１には、貯液空間５１１が形成されている。貯液空間５１１に繋がるように、流入口５１２及び流出口５１３が形成されている。流入口５１２には、接続流路１１が繋がれている。流出口５１３には、接続流路１２が繋がれている。

下流側熱交換部４は、ヘッダタンク４１と、下流側コア４２と、ヘッダタンク４３と、を有している。ヘッダタンク４３には、流出流路１４が繋がれている。ヘッダタンク４３は、下流側コア４２の下流側端に設けられている。下流側コア４２の上流側端には、ヘッダタンク４１が設けられている。ヘッダタンク４１には、接続流路１２が繋がれている。

接続流路１２からヘッダタンク４１に液相冷媒が流入し、ヘッダタンク４１から下流側コア４２に液相冷媒が流入する。下流側コア４２は、内部を流れる冷媒と外部を流れる空気との間で熱交換をする部分であって、冷媒が通るチューブと、チューブ間に設けられたフィンとを有する。従って、下流側コア４２に流れこんだ液相冷媒は、過冷却されながらヘッダタンク４３に向かう。

下流側コア４２からヘッダタンク４３に流れ込んだ液相冷媒は、流出流路１４に流出する。流出流路１４は、冷凍サイクル装置を構成する膨張弁に繋がっており、膨張弁より先にはエバポレータが繋がれている。

貯液器５の上方には、冷媒調整部６が設けられている。冷媒調整部６には、流入流路１７と、接続流路１５とが繋がれている。流入流路１７は、コンプレッサから流れ込む高圧冷媒が流入する流路である。接続流路１５は、流入した冷媒をそのまま高圧で若しくは低圧にして、上流側熱交換部３に向けて流出させる流路である。

冷媒調整部６には、流出流路１３と、コンプレッサ行き流路１６とが繋がれている。流出流路１３は、貯液器５から流出する気相冷媒が流入する流路である。コンプレッサ行き流路１６は、流入した冷媒をコンプレッサに送り出す流路である。

冷媒調整部６は、内部流路が形成され、弁体及び弁座が配置されている本体部６１と、シール部６３と、弁体を駆動するアクチュエータ６４と、を備えている。隣接するシール部６３の間には、空隙部６５が形成されている。空隙部６５は、冷媒調整部６と貯液器５とが離隔する部分である。シール部６３は、空隙部６５を形成する緩衝部品として機能すると共に、冷媒調整部６における内部流路間の冷媒漏れ防止部品として機能している。

上記したように本実施形態では、内部を通過する冷媒と空気とを熱交換させる上流側熱交換部３及び下流側熱交換部４と、上流側熱交換部３及び下流側熱交換部４の一側面に沿って配置され、上流側熱交換部３から流出した気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに気液分離し、液相冷媒を溜める貯液器５と、冷凍サイクルを構成する冷媒流路を通って流入する冷媒の流動状態を調整して上流側熱交換部３に供給し、下流側熱交換部４又は貯液器５から流出する冷媒の流出状態及び流出先を調整する冷媒調整部６と、を備え、冷媒調整部６の少なくとも一部が貯液器５内に挿入されている。

図２に示されるように、変形例に係る熱交換器２Ａは、中間部６２を有している。中間部６２は、貯液器５と冷媒調整部６との間に設けられている。中間部６２は、冷媒調整部６側の内面がシール部６３との密着性を確保するための面精度によって構成されている。

図３を参照しながら、本実施形態の貯液器５が適用される冷凍サイクルの一例について説明する。図３に示されるように、冷凍サイクル装置７１は、車両用空調装置７に適用されている。車両用空調装置７は、空調対象空間である車室内に送風される送風空気の温度を調整することにより、車室内の温度を調整する装置である。車両用空調装置７は、冷凍サイクル装置７１と、冷却水循環回路７２と、空調ユニット７３とを備えている。

冷凍サイクル装置７１は、送風空気を冷却することにより車室内を冷房する冷房モードと、送風空気を加熱することにより車室内を暖房する暖房モードとに選択的に切り替え可能となっている。冷凍サイクル装置７１は、冷媒の循環するヒートポンプ回路からなる蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置である。

冷凍サイクル装置７１は、圧縮機７１１、水冷コンデンサ７１２、圧力調整部６０、熱交換器２、流量調整弁６０７ａ、流量調整弁６０４ａ、減圧器７１３、及び蒸発器７１４を備えている。冷凍サイクル装置７１を循環する冷媒としては、例えばＨＦＣ系冷媒やＨＦＯ系冷媒を用いることができる。冷媒には圧縮機７１１を潤滑するためのオイル、すなわち冷凍機油が混入されている。よって、冷凍機油の一部は冷媒とともに冷凍サイクル装置７１を循環する。

圧縮機７１１は、冷凍サイクル装置７１において吸入口から冷媒を吸入して圧縮するとともに、圧縮されることにより過熱状態となった冷媒を吐出口から吐出する。圧縮機７１１は電動式圧縮機である。吐出口から吐出された冷媒は、水冷コンデンサ７１２へと流れる。

水冷コンデンサ７１２は、周知の水冷媒熱交換器である。水冷コンデンサ７１２は、第１熱交換部７１２ａと、第２熱交換部７１２ｂとを有している。

第１熱交換部７１２ａは、圧縮機７１１の吐出口と圧力調整部６０との間に設けられている。すなわち、第１熱交換部７１２ａには、圧縮機７１１から吐出される冷媒が流れている。

第２熱交換部７１２ｂは、エンジン冷却水が流れる冷却水循環回路７２の途中に設けられている。冷却水循環回路７２では、冷却ポンプ８１により冷却水が循環している。冷却水は、第２熱交換部７１２ｂ、ヒータコア８０、冷却ポンプ８１、エンジン８２の順で循環する。

水冷コンデンサ７１２では、第１熱交換部７１２ａ内を流れる冷媒と、第２熱交換部７１２ｂを流れる冷却水との間で熱交換を行うことにより、冷媒の熱で冷却水を加熱するとともに、冷媒を冷却する。第１熱交換部７１２ａから流出した冷媒は、圧力調整部６０へと流れる。

冷却水循環回路７２では、エンジン８２及び第２熱交換部７１２ｂにおいて加熱された冷媒がヒータコア８０を流れることにより、ヒータコア８０が加熱される。ヒータコア８０は、空調ユニット７３のケーシング７３１内に配置されている。ヒータコア８０は、その内部を流れる冷却水と、ケーシング７３１内を流れる送風空気との間で熱交換を行うことにより、送風空気を加熱する。水冷コンデンサ７１２は、圧縮機７１１から吐出されて第１熱交換部７１２ａに流入する冷媒が有する熱を冷却水とヒータコア８０を介して間接的に送風空気に放熱させる放熱器として機能している。

圧力調整部６０は、固定絞り６０１と、バイパス流路６０２と、開閉弁６０３とを有している。圧力調整部６０は、熱交換器２の上流側熱交換部３において冷媒が外気から吸熱する暖房モードと、冷媒が外気へと放熱する冷房モードとを切替可能にすべく、上流側熱交換部３に流入する冷媒の圧力を調整する圧力調整部に相当する。

固定絞り６０１は、水冷コンデンサ７１２の第１熱交換部７１２ａから流出した冷媒を減圧して吐出する。固定絞り６０１としては、絞り開度が固定されたノズルやオリフィス等を用いることができる。固定絞り６０１から吐出される冷媒は、熱交換器２へと流れる。

バイパス流路６０２は、第１熱交換部７１２ａから流出した冷媒を固定絞り６０１を迂回させて熱交換器２に導く冷媒流路である。開閉弁６０３は、バイパス流路６０２を開閉する電磁弁である。

圧力調整部６０では、暖房モード時に開閉弁６０３が閉状態になる。これにより、暖房モード時には、水冷コンデンサ７１２の第１熱交換部７１２ａから流出した冷媒が固定絞り６０１を流れることで減圧され、熱交換器２へと流れる。一方、冷房モード時には開閉弁６０３が全開状態になる。これにより、冷房モード時には、水冷コンデンサ７１２の第１熱交換部７１２ａから流出した冷媒が固定絞り６０１を迂回してバイパス流路６０２を流れる。すなわち、水冷コンデンサ７１２の第１熱交換部７１２ａから流出した冷媒は、減圧されることなく、熱交換器２へと流れる。

熱交換器２は、エンジンルーム内の車両前方側に配置されている室外熱交換器である。熱交換器２は、上流側熱交換部３と、貯液器５と、下流側熱交換部４とを有している。

上流側熱交換部３には、圧力調整部６０から流出した冷媒が流入する。上流側熱交換部３は、流入する冷媒と、図示しない送風ファンにより送風される車室外の空気である外気との間で熱交換を行う部分である。上流側熱交換部３は、暖房モード時には、流入する冷媒と外気との間で熱交換を行うことにより、冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。また、上流側熱交換部３は、冷房モード時には、流入する冷媒と外気との間で熱交換を行うことにより、冷媒を冷却する凝縮器として機能する。

貯液器５は、上流側熱交換部３から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、気相冷媒と液相冷媒とを別々に流出させること及び液相冷媒を貯留することが可能である。貯液器５は、分離された気相冷媒をコンプレッサ行き流路１６に向けて吐出するとともに、分離された液相冷媒を接続流路１２に向けて吐出する。

コンプレッサ行き流路１６は、冷媒流路７１５の途中部分に接続されている。冷媒流路７１５は、減圧器７１３から流出した冷媒を圧縮機７１１の吸入口へと導く流路である。コンプレッサ行き流路１６は、貯液器５から吐出される気相冷媒を、圧縮機７１１に導く流路である。

下流側熱交換部４には、貯液器５の液相冷媒出口から吐出される液相冷媒が流入する。下流側熱交換部４は、流入する液相冷媒と外気との間で熱交換を行うことにより、熱交換器２における冷媒の熱交換効率を更に高める部分である。具体的には、下流側熱交換部４は、暖房モード時には、流入する液相冷媒と外気との間で熱交換を行うことにより、液相冷媒を蒸発させる。これにより、上流側熱交換部３において蒸発しきれずに残った液相冷媒を蒸発させることができるため、熱交換器２における蒸発器としての機能が高められている。但し、この下流側熱交換部４は搭載スペースの関係でチューブ本数が少なく冷媒流路面積が少ないことから冷媒圧損増加を避ける為に、冷媒を流さない作動にしてもよい。また、下流側熱交換部４は、冷房モード時には、流入する液相冷媒と外気との間で熱交換を行うことにより、液相冷媒を更に冷却する過冷却器として機能する。これにより、熱交換器２における凝縮器としての機能が高められている。

下流側熱交換部４は、流出流路１４を介して流量調整弁６０７ａに接続されている。下流側熱交換部４から流出した冷媒は、流出流路１４を介して流量調整弁６０７ａに流入する。

流量調整弁６０７ａは、流出流路１４を介して減圧器７１３に接続されている。流量調整弁６０７ａは、下流側熱交換部４から流出流路１４を介して流入する冷媒が、減圧器７１３に流れる量を調整している。この流量調整弁６０７ａを閉じることで減圧器７１３に冷媒が行かない様にすることもできる。

減圧器７１３には、下流側熱交換部４から流出した冷媒が流出流路１４を介して流入する。減圧器７１３は、流入した冷媒を減圧して吐出する。減圧器７１３により減圧された冷媒は、蒸発器７１４に流入する。また、減圧器７１３には、蒸発器７１４から吐出された冷媒が流入する。減圧器７１３は、蒸発器７１４から吐出される冷媒の過熱度が予め定められた所定範囲となるように、蒸発器７１４に流入する冷媒を機械的機構により減圧膨張させる温度感応型の機械式膨張弁である。

蒸発器７１４には、減圧器７１３から吐出される冷媒が流入する。蒸発器７１４は、冷房モード時に、内部を流れる冷媒と、空調ユニット７３のケーシング７３１内を流れる送風空気との間で熱交換を行うことにより送風空気を冷却する熱交換器である。蒸発器７１４では、送風空気と冷媒との間で熱交換が行われることにより冷媒が蒸発する。蒸発した冷媒は、蒸発器７１４から吐出され、減圧器７１３及び冷媒流路７１５を介して圧縮機７１１の吸入口に流入する。

流量調整弁６０４ａは、コンプレッサ行き流路１６の途中部分に設けられている。流量調整弁６０４ａは、その開度の調整により、コンプレッサ行き流路１６の流路断面積を変更可能な電磁弁からなる。流量調整弁６０４ａの開度の調整により、コンプレッサ行き流路１６を流れる冷媒の流量を調整することができる。

冷凍サイクル装置７１では、圧力調整部６０、流量調整弁６０７ａ、及び流量調整弁６０４ａが１つのアクチュエータ装置として一体的に構成され、冷媒調整部６となっている。

空調ユニット７３は、ケーシング７３１と、送風通路切替ドア７３２とを備えている。ケーシング７３１内には、送風空気が流れている。ケーシング７３１内には、送風空気の流れ方向の上流側から下流側に向かって、蒸発器７１４と、ヒータコア８０とが順に配置されている。蒸発器７１４は、内部を流れる冷媒と、送風空気との間で熱交換を行うことにより、送風空気を冷却する。ケーシング７３１における蒸発器７１４の下流側には、ヒータコア８０が配置される温風通路と、ヒータコア８０が配置されていない冷風通路とが設けられている。

送風通路切替ドア７３２は、冷風通路を塞ぐ一方で温風通路を開放する図中に実線で示される第１ドア位置と、温風通路を塞ぐ一方で冷風通路を開放する図中に破線で示される第２ドア位置とに変位可能に構成されている。ケーシング７３１における温風通路及び冷風通路の空気流れ方向の下流側には、車室内に開口する図示しない複数の開口部が形成されている。

空調ユニット７３では、暖房モード時に、送風通路切替ドア７３２が実線の第１ドア位置に位置する。これにより、蒸発器７１４を通過した送風空気が温風通路を通過するため、ヒータコア８０により送風空気が加熱されて下流側に流れる。一方、冷房モード時には、送風通路切替ドア７３２が破線の第２ドア位置に位置する。これにより、蒸発器７１４を通過した送風空気が冷風通路を通過するため、蒸発器７１４で冷却された送風空気がそのまま下流側に流れる。

続いて、図４を参照しながら、本実施形態の貯液器５が適用される冷凍サイクルの別例について説明する。図４に示されるように、冷凍サイクル装置７１Ａは、車両用空調装置７Ａに適用されている。車両用空調装置７Ａは、冷凍サイクル装置７１Ａと、冷却水循環回路７２と、空調ユニット７３とを備えている。冷却水循環回路７２及び空調ユニット７３は、車両用空調装置７と同様であるので説明を省略する。

冷凍サイクル装置７１Ａは、冷凍サイクル装置７１の冷媒調整部６に変えて、冷媒調整部６Ａを備えている。

冷凍サイクル装置７１Ａは、圧縮機７１１、水冷コンデンサ７１２、圧力調整部６０、熱交換器２、三方弁６０７ｂ、流量調整弁６０４ｂ、減圧器７１３、及び蒸発器７１４を備えている。

コンプレッサ行き流路１６は、冷媒流路７１５の途中部分に接続されている。冷媒流路７１５は、減圧器７１３から流出した冷媒を圧縮機７１１の吸入口へと導く流路である。コンプレッサ行き流路１６は、貯液器５から吐出される気相冷媒を、三方弁６０７ｂ及び減圧器７１３を迂回させて圧縮機７１１に導く流路である。

下流側熱交換部４は、流出流路１４を介して三方弁６０７ｂに接続されている。下流側熱交換部４から流出した冷媒は、流出流路１４を介して三方弁６０７ｂに流入する。

三方弁６０７ｂは、流出流路１４を介して減圧器７１３に接続されるとともに、バイパス流路６０６を介してコンプレッサ行き流路１６の途中部分に接続されている。三方弁６０７ｂは、下流側熱交換部４から流出流路１４を介して流入する冷媒を減圧器７１３及びバイパス流路６０６のいずれに流すかを選択的に切り替える。

流量調整弁６０４ｂは、コンプレッサ行き流路１６の途中部分に設けられている。流量調整弁６０４ｂは、コンプレッサ行き流路１６とバイパス流路６０６との接続部分よりも上流側に設けられている。流量調整弁６０４ｂは、その開度の調整により、コンプレッサ行き流路１６の流路断面積を変更可能な電磁弁からなる。流量調整弁６０４ｂの開度の調整により、コンプレッサ行き流路１６を流れる冷媒の流量を調整することができる。

冷凍サイクル装置７１では、圧力調整部６０、三方弁６０７ｂ、及び流量調整弁６０４ｂが１つのアクチュエータ装置として一体的に構成され、冷媒調整部６となっている。

続いて、図５を参照しながら、本実施形態の貯液器５が適用される冷凍サイクルの別例について説明する。図５に示されるように、冷凍サイクル装置７１Ｂは、車両用空調装置７Ｂに適用されている。車両用空調装置７Ｂは、冷凍サイクル装置７１Ｂと、冷却水循環回路７２と、空調ユニット７３とを備えている。冷却水循環回路７２及び空調ユニット７３は、車両用空調装置７と同様であるので説明を省略する。

冷凍サイクル装置７１Ｂにおいては、冷媒流路７１５の圧縮機７１１の上流側にアキュムレータ７１６が設けられている。このように、貯液器５に加えて、２つ目の液溜機構としてアキュムレータ７１６を設けてもよい。

続いて、図６を参照しながら、本実施形態の貯液器５が適用される冷凍サイクルの別例について説明する。図６に示されるように、冷凍サイクル装置７１Ｃは、車両用空調装置７Ｃに適用されている。車両用空調装置７Ｃは、冷凍サイクル装置７１Ｃと、冷却水循環回路７２と、空調ユニット７３とを備えている。冷却水循環回路７２及び空調ユニット７３は、車両用空調装置７と同様であるので説明を省略する。

冷凍サイクル装置７１Ｃにおいては、水冷コンデンサ７１２の下流側にレシーバ７１７が設けられている。このように、貯液器５に加えて、２つ目の液溜機構としてレシーバ７１７を設けてもよい。

続いて、図７を参照しながら、貯液器５及び冷媒調整部６について説明を続ける。図７に示されるように、冷媒調整部６には、冷凍サイクルを構成する冷媒流路から上流側熱交換部３に向かう流入流路１７が設けられており、高温の冷媒が流入する。このため、冷媒調整部６が高温となり、貯液空間５１１に溜められている冷媒がガス化し、貯液器５の実容量が低減する恐れがある。

そこで、図７に示されるように、接続流路１１を、貯液空間５１１に臨む流入口５１２に繋いでいる。流入口５１２は、流入流路１７に近い側に設けられている。より具体的には、貯液器５の内部において、冷媒を貯める貯液空間５１１が、流入流路１７側の一端から流入流路１７とは離れた他端に向けて長手方向に延びるように形成されている。上流側熱交換部３から貯液器５に冷媒を流出する接続流路１１は、貯液空間６１１の他端側よりも一端側に近い流入口５１２に繋がれている。このようにすることで、ガス化領域を小さくし、貯液器５の実容量を確保することができる。

比較例として、図８に貯液器５Ｂを備える熱交換器２Ｂを示す。流入口５１２Ｂは、流入流路１７よりも離れた他端側に近い位置に形成され、接続流路１１Ｂが繋がれている。このようにすると、流入口５１２Ｂから冷媒調整部６に至る間がガス化領域となり、貯液器５の実容量が低減する。

流入口５１２の接続位置としては、貯液器５の上端から下端までの中間位置よりも上方であることが好ましい。図９に示されるように、容積利用率を考慮すると、流入口５１２の接続位置は上方にすることが好ましい。しかしながら、貯液器５の高さは、「経年漏れ」「負荷変動吸収」「余裕代」を積み上げることで設定されている。「経年漏れ」とは、熱交換器２が冷凍サイクルに用いられた場合に、使用年数によって各部から漏れ出す冷媒量を想定し、その分を見込んでいるものである。「負荷変動吸収」とは、冷凍サイクルを運転するにあたって、流入する液相冷媒の量の変動量を見込んだものである。「経年漏れ」及び「負荷変動吸収」分は、貯液器５の設計上必要となる液面高さであるので、流入口５１２は、この高さよりも上方に設けられることが好ましい。「余裕代」としては、容積利用率の２５％ほどを見込む必要があるので、図９に示されるように、流入口５１２の接続位置としては、貯液器５の上端から下端までの中間位置よりも上方であることが好ましい。

また、熱害を防止する観点から、貯液器５では空隙部６５を設けている。空隙部６５は、冷媒調整部６と貯液器５との間に緩衝部品であるシール部６３を介在させることで形成されている。本実施形態では、冷媒調整部６と液溜部５１との間に空隙部６５を形成したけれども、空隙部６５は必ずしも冷媒調整部６と貯液器５との間に直接設ける必要はなく、図２に示されるような中間部６２との間に設けることも可能である。本実施形態では、流入流路１７と貯液空間５１１との間に、冷媒調整部６と冷媒調整部６に当接する他の部品である液溜部５１や中間部６２とが離隔する空隙部６５，６５Ｃが設けられている。

図１０に示される熱交換器２Ｃでは、シール部６３を用いずに空隙部６５Ｃが設けられている。空隙部６５Ｃは、本体部６１Ｃの一部を後退させることで、空隙部６５Ｃを形成している。図２０に示される熱交換器２Ｍでは、冷媒調整部６Ｍを構成する本体部６１Ｍの内部に空隙部６５Ｍが設けられている。冷媒調整部６Ｍにおいては、流入流路１７と貯液空間５１１との間に空隙部６５Ｍが設けられていることになる。

液面乱れの課題を解決するための熱交換器２Ｇについて、図１１を参照しながら説明する。熱交換器２Ｇは、貯液器５Ｇ及び冷媒調整部６Ｇを備えている。冷媒調整部６Ｇには、緩衝領域６６Ｇが形成されている。

緩衝領域６６Ｇは、流出流路６８２Ｇの上方に形成されている。流入口５１２から流入する冷媒が緩衝領域６６Ｇに流れ込むことができるように、連通穴６７Ｇが設けられている。連通穴６７Ｇは、本体部６１Ｇが流入口５１２に対向する箇所に設けられている。

流出流路６８２Ｇには、導管６８Ｇが繋がれている。導管６８Ｇは、少なくとも貯液空間５１１に溜められている冷媒の液面よりも下方に冷媒を導くように延びている。本実施形態の場合、導管６８Ｇの下端は流出口５１３よりも下方に位置するように設けられている。導管６８Ｇの下端には、冷媒流出口６８１Ｇが形成されている。

流入口５１２から流入する冷媒は、緩衝領域６６Ｇに流れ込む。緩衝領域６６Ｇに一時的に貯留された冷媒は、流出流路６８２Ｇから導管６８Ｇを伝って冷媒流出口６８１Ｇから貯液空間５１１に流出する。液面よりも下方に冷媒を導くことができるので、液面乱れが低減される。また、冷媒流出口６８１Ｇは、流出口５１３とは反対側に開口するように設けられているので、ガスが含まれた冷媒が流出口５１３から流れ出ることを抑制できる。また、暖房時に下流側熱交換部４に冷媒を供給する量を調整する為の弁体（不図示）もしくは差圧弁（不図示）が設けられている。

図１２に示される熱交換器２Ｄは、貯液器５Ｄ及び冷媒調整部６Ｄを備えている。冷媒調整部６Ｄは、貯液器５Ｄに挿入しやすいように形成された本体部６１Ｄを備える。本体部６１Ｄと液溜部５１との間には、中間部６２Ｄが設けられている。図１３に示されるように、貯液器５Ｄ内に挿入される挿入端部６ａ側の投影面積Ｂが、露出端部６ｂ側の投影面積Ａよりも小さくなるように形成されている。

冷媒調整部６の少なくとも一部が貯液器５内に挿入されていることで、水被りの防御は貯液器５に担わせることができる。また、冷媒調整部６と各種流路との接続も貯液器５を利用して容易なものとなる。

比較例として図１４に示される熱交換器２Ｈは、貯液器５Ｈに対して冷媒調整部６Ｈが挿入されておらず、貯液器５Ｈの上方に冷媒調整部６Ｈが離隔配置されている。図１５に示されるように、冷媒調整部６Ｈは、本体部６１Ｈを上流側熱交換部３に固定するための締結部品６４Ｈを設ける必要がある。更に、締結部品６４Ｈに本体部６１Ｈを固定するための弁連結用部品６３Ｈも必要となる。本体部６１Ｈと弁連結用部品６３Ｈとの間には、シール部６５Ｈも必要となる。このため、各部品がスペースを専有し、搭載性が悪化する。一方、図１６に示されるように、本実施形態に係る熱交換器２では、冷媒調整部６の少なくとも一部が貯液器５内に挿入されていることで、比較例のような複雑な構造を設ける必要が無くなるので、搭載性が著しく向上する。

また本実施形態では、貯液器５と冷媒調整部６との間に、貯液器５から液相冷媒が漏出するのを防ぐシール部６３が設けられている。このシール部６３は、貯液器５の長手方向に複数段設けることができるので、高さ方向に防食距離を伸ばすことができる。このように高さ方向に防食距離を伸ばすことで、幅方向や奥行き方向における専有領域を増やさず、他の車両搭載部品に影響を与えずに、車両に搭載することができる。

また本実施形態では、貯液器５と冷媒調整部６とを繋ぎ、冷媒を貯液器５から冷媒調整部６に流出させる流出流路１３を備えている。貯液器５は、上流側熱交換部３及び下流側熱交換部４の一側面に沿った長手方向に延びるように形成されている。冷媒調整部６は、貯液器５の一端部から貯液器５内に挿入されている。流出流路１３は、長手方向に延びるように形成されている。

また本実施形態では、貯液器５と冷媒調整部６との間に設けられる中間部６２を備えている。中間部６２は、冷媒調整部６側の内面がシール部６３との密着性を確保するための面精度によって構成されている。このような中間部６２を設けることで、貯液器５内側の面状態によらずにシール性を確保することができる。

また本実施形態では、冷媒調整部６は、貯液器５内に挿入される挿入端部６ａと、挿入端部６ａとは反対側に形成され露出する露出端部６ｂと、を有している。挿入端部６ａ側の長手方向に沿った投影面積は、露出端部６ｂ側の長手方向に沿った投影面積よりも小さい。このように構成することで、冷媒調整部６を貯液器５内に円滑に挿入することができる。

また、変形例として図１７に示されるように、上流側熱交換部３から流出した冷媒が貯液器５Ｊに流れ込むための流入流路１４Ｊａ，１４Ｊｂ，１４Ｊｃを備えることができる。流入流路１４Ｊａは、一端が上流側熱交換部３のヘッダタンク３５に繋がっており、他端が流入流路１４Ｊｂに繋がっている。流入流路１４Ｊｂは、貯液器５Ｊの長手方向に沿って上方に伸びている。流入流路１４Ｊｂと貯液器５Ｊとの間には、流入流路１４Ｊｃが設けられている。

流入流路１４Ｊａ，１４Ｊｂ，１４Ｊｃの少なくとも一部は、貯液器５Ｊと一体的に設けられている。貯液器５Ｊと戻り流路１４Ｊａ，１４Ｊｂ，１４Ｊｃとの関係を説明するため、図１８に、貯液器５Ｊの長手方向から見通した場合の位置関係を模式的に示す。図１８に示される例では、流入流路１４Ｊｂ，１４Ｊｃが貯液器５Ｊと一体的に設けられている。図１７及び図１８を参照しながら説明した例では、貯液器５Ｊに冷媒を流入させる流路と貯液器５Ｊとを一体化したけれども、貯液器５Ｊから冷媒を流出させる流路と貯液器５Ｊとを一体化してもよい。

図１９に示される熱交換器２Ｋは、上流側熱交換部３Ｋを下方に、下流側熱交換部４Ｋを上方に配置している。貯液器５Ｋは底面が上方となり、開口端は下方となるように配置されている。貯液器５Ｋに対して、冷媒調整部６Ｋは下方から挿入されている。接続流路１２Ｋは、貯液器５Ｋの貯液空間と下流側熱交換部４Ｋとを繋ぐように屈曲している。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

３：上流側熱交換部
４：下流側熱交換部
５：貯液器
６：冷媒調整部

Claims (10)

1. 冷凍サイクルに用いられる熱交換器であって、
   内部を通過する冷媒と空気とを熱交換させる熱交換部（３，４）と、
   前記熱交換部の一側面に沿って配置され、熱交換部から流出した気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに気液分離し、液相冷媒を溜める貯液器（５）と、
   前記冷凍サイクルを構成する冷媒流路を通って流入する冷媒の流動状態を調整して前記熱交換部（３）に供給し、前記熱交換部（４）又は前記貯液器（５）から流出する冷媒の流出状態及び流出先を調整する冷媒調整部（６）と、を備え、
   前記冷媒調整部の少なくとも一部が前記貯液器内に挿入されている、熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記貯液器は、前記熱交換部の一側面に沿って配置されている、熱交換器。
3. 請求項１又は２に記載の熱交換器であって、
   前記冷媒調整部には、前記冷媒流路から前記熱交換部に向かう冷媒が流入する流入流路（１７）が設けられており、
   前記貯液器内部には、冷媒を貯める貯液空間（５１１）が、前記流入流路側の一端から前記流入流路とは離れた他端に向けて長手方向に延びるように形成されており、
   前記熱交換部から前記貯液器に冷媒を流出する接続流路（１１）は、前記貯液空間の前記他端側よりも前記一端側に近い流入口（５１２）に繋がれている、熱交換器。
4. 請求項３に記載の熱交換器であって、
   前記流入流路と前記貯液空間との間に、前記冷媒調整部と前記冷媒調整部に当接する他の部品とが離隔する空隙部（６５，６５Ｃ）が設けられている、熱交換器。
5. 請求項４に記載の熱交換器であって、
   前記冷媒調整部と前記冷媒調整部に当接する他の部品との間に緩衝部品（６３）が介在することで前記空隙部（６５）が形成されている、熱交換器。
6. 請求項３に記載の熱交換器であって、
   前記冷媒調整部には、前記流入流路と前記貯液空間との間に空隙部（６５Ｍ）が設けられている、熱交換器。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の熱交換器であって、
   前記貯液器内部には、冷媒を貯める貯液空間が、前記流入流路側の一端から前記流入流路とは離れた他端に向けて長手方向に延びるように形成されており、
   前記長手方向における、前記冷媒調整部に設けられた複数の内部流路の間であって前記内部流路の行先を切り替える箇所の間、前記内部流路と外部空気との間、及び前記内部流路と前記貯液空間との間に、
   前記長手方向に交わる幅方向において、前記貯液器と前記冷媒調整部との間に、前記貯液器から液相冷媒が漏出するのを防ぐシール部（６３）が設けられている、熱交換器。
8. 請求項７記載の熱交換器であって、
   更に、前記貯液器と前記冷媒調整部との間に設けられる中間部（６２）を備え、
   前記中間部は、前記冷媒調整部側の内面が前記シール部との密着性を確保するための面精度によって構成されている、熱交換器。
9. 請求項７記載の熱交換器であって、
   前記冷媒調整部は、前記貯液器内に挿入される挿入端部（６ａ）と、前記挿入端部とは反対側に形成され露出する露出端部（６ｂ）と、を有しており、
   前記挿入端部側の前記長手方向に沿った投影面積は、前記露出端部側の前記長手方向に沿った投影面積よりも小さい、熱交換器。
10. 請求項７記載の熱交換器であって、
    更に、前記貯液器から流出又は流入する冷媒が流れる流路（１４Ｊａ，１４Ｊｂ，１４Ｊｃ）を備え、
    前記流路の少なくとも一部は、前記貯液器と一体的に設けられている、熱交換器。

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