JP6597458B2 - Refrigerant evaporator - Google Patents
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Description
本発明は、被冷却流体と冷媒との間で熱交換を行わせる冷媒蒸発器に関する。 The present invention relates to a refrigerant evaporator that exchanges heat between a fluid to be cooled and a refrigerant.
冷凍サイクルを用いた車両用空調装置が広く普及している。当該冷凍サイクルは、車両の走行のための駆動力を発生させるエンジンの出力によって圧縮機を駆動させる。圧縮機によって圧送された冷媒は、冷凍サイクルに設けられる冷媒蒸発器等の内部流路を流れ、空気との間で熱交換を行う。車両用空調装置は、このように熱交換を行った空気を車室内に供給することにより、車室内の空気の温度を調整することができる。 Vehicle air conditioners using a refrigeration cycle are widely used. In the refrigeration cycle, the compressor is driven by the output of an engine that generates a driving force for running the vehicle. The refrigerant pumped by the compressor flows through an internal flow path such as a refrigerant evaporator provided in the refrigeration cycle, and exchanges heat with air. The vehicle air conditioner can adjust the temperature of the air in the vehicle interior by supplying the air thus heat-exchanged into the vehicle interior.
このような冷凍サイクルでは、所謂アイドリングストップの際等にエンジンが停止すると、圧縮機が駆動できなくなる。そこで、圧縮機の停止中も、冷媒蒸発器における空気の冷却を継続的に行わせようとする検討が進められている。 In such a refrigeration cycle, the compressor cannot be driven when the engine is stopped at a so-called idling stop or the like. Thus, studies are underway to continuously cool the air in the refrigerant evaporator even when the compressor is stopped.
例えば、特許文献1には、蓄冷容器を備えた冷媒蒸発器が記載されている。この蓄冷容器は、内部に蓄冷材を収容する空間を有しており、熱交換部に配置される。圧縮機の駆動中は、蓄冷材は冷媒蒸発器に供給される低温の冷媒と熱交換を行うことにより温度が低下する(以下、このことを「冷熱を蓄える」とも称する)。一方、圧縮機の停止中は、蓄冷材は空気から吸熱することで、当該空気の冷却を行う。
For example,
冷凍サイクルでは、冷媒蒸発器の下流側に圧縮機が配置されることが一般的である。この圧縮機に液相冷媒が供給されると、液相冷媒を圧縮しようとして圧縮機に過大な負荷が生じてしまう。 In the refrigeration cycle, a compressor is generally arranged downstream of the refrigerant evaporator. When liquid phase refrigerant is supplied to the compressor, an excessive load is generated on the compressor in an attempt to compress the liquid phase refrigerant.
したがって、冷媒蒸発器から圧縮機に供給される冷媒は、完全に気化した状態であることが好ましい。このことから、冷媒蒸発器では、その内部流路の下流端近傍に「スーパーヒート域」等と称される部位が設けられる。スーパーヒート域は、当該スーパーヒート域よりも上流側で気化した冷媒を更に加熱して温度上昇させ、冷媒を確実に気相にする。 Therefore, the refrigerant supplied from the refrigerant evaporator to the compressor is preferably in a completely vaporized state. For this reason, in the refrigerant evaporator, a portion called a “superheat zone” or the like is provided in the vicinity of the downstream end of the internal flow path. In the superheat region, the refrigerant vaporized on the upstream side of the superheat region is further heated to raise the temperature, and the refrigerant is surely made into a gas phase.
しかしながら、特許文献1記載の冷媒蒸発器では、このスーパーヒート域を設けることにより、圧縮機停止中の蓄冷材による空気の冷却が阻害されるという課題があった。具体的には、圧縮機駆動中に蓄冷材がスーパーヒート域の高温の冷媒から受熱してしまい、冷熱を十分に蓄えることができなくなり、圧縮機停止中に空気の冷却を十分に行えなくなるという課題があった。
However, in the refrigerant evaporator described in
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、スーパーヒート域によって冷媒を確実に気化させながらも、蓄冷材に冷熱を十分に蓄えることが可能な冷媒蒸発器を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a refrigerant evaporator capable of sufficiently storing cold heat in a cold storage material while reliably evaporating the refrigerant in a superheat region. There is to do.
上記課題を解決するために、本発明に係る冷媒蒸発器は、被冷却流体と冷媒との間で熱交換を行わせる冷媒蒸発器(1)であって、互いに隙間を隔てて並ぶ複数の風上側チューブ(11c)を有し、複数の風上側チューブ内を流れる冷媒と被冷却流体との間で熱交換を行わせる風上側コア部(11)と、互いに隙間を隔てて並ぶ複数の風下側チューブ(21c)を有し、被冷却流体の流れ方向において風上側コア部の下流側で風上側コア部と重複するように配置され、複数の風下側チューブ内を流れる冷媒と風上側コア部を通過した被冷却流体との間で熱交換を行わせる風下側コア部(21)と、風下側チューブの下流端から流出した冷媒を風上側チューブの上流端に流入させるように導く連絡流路(13,23,33)と、内部に蓄冷材(41)を収容し、隣り合う風上側チューブ間の隙間と、隣り合う風下側チューブ間の隙間と、に配置されるとともに、風上側コア部と風下側コア部とを跨ぐように配置される複数の蓄冷ケース(40)と、を備える。風上側チューブには、液相の冷媒と気相の冷媒とが混在する気液混在域(GL)と、気相の冷媒が加熱されるスーパーヒート域(SH)と、が形成され、気液混在域とスーパーヒート域との境界をスーパーヒート境界(SH1)としたとき、蓄冷ケースは、気液混在域及びスーパーヒート域に対向するように風上側チューブに隣接して配置され、蓄冷材は、蓄冷ケース内のうち、スーパーヒート境界よりも気液混在域側に配置されている部位のみに収容されている。 In order to solve the above-described problems, a refrigerant evaporator according to the present invention is a refrigerant evaporator (1) that performs heat exchange between a fluid to be cooled and a refrigerant, and includes a plurality of winds arranged with a gap therebetween. An upwind core section (11) having an upper tube (11c) for exchanging heat between the refrigerant flowing in the plurality of upwind tubes and the fluid to be cooled, and a plurality of downwind sides arranged with a gap between each other A tube (21c), arranged to overlap the windward core portion downstream of the windward core portion in the flow direction of the fluid to be cooled, and the refrigerant flowing in the plurality of leeward tubes and the windward core portion. A leeward core (21) that exchanges heat with the cooled fluid that has passed through, and a communication channel that guides the refrigerant flowing out from the downstream end of the leeward tube to flow into the upstream end of the leeward tube ( 13, 23, 33) and the cold storage material inside ( 1) is accommodated, and is disposed in a gap between adjacent windward tubes and a gap between adjacent leeward tubes, and is disposed so as to straddle the windward core portion and the leeward core portion. A cold storage case (40). The windward side tube, the gas-liquid mixed region and the refrigerant in the refrigerant and the vapor phase of a liquid phase you mixed with (GL), Luz Pahito zone refrigerant is heated in the vapor phase and (SH), are formed, the gas when the boundary between the liquid mixed region and superheat region and superheat boundary (SH1), cold storage case is disposed adjacent to the windward-side tube so as to face the gas-liquid mixed zone and superheating zone,蓄 cold The material is accommodated only in the portion of the cold storage case that is disposed closer to the gas-liquid mixture area than the superheat boundary.
上位機構成では、蓄冷材は、蓄冷ケース内のうち、スーパーヒート境界よりも気液混在域側と対応する部位のみに収容されている。これにより、蓄冷材がスーパーヒート域の高温の冷媒から受熱することを抑制し、蓄冷材に冷熱を十分に蓄えることが可能になる。 In the host machine configuration, the regenerator material is accommodated only in the part of the regenerator case corresponding to the gas-liquid mixture region side of the superheat boundary. Thereby, it can suppress that a cool storage material receives heat from the high-temperature refrigerant | coolant of a superheat area, and can fully store cold heat in a cool storage material.
本発明によれば、スーパーヒート域によって冷媒を確実に気化させながらも、蓄冷材に冷熱を十分に蓄えることが可能な冷媒蒸発器を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the refrigerant | coolant evaporator which can fully store cold heat in a cool storage material can be provided, ensuring a vaporization of a refrigerant | coolant by a superheat area.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same constituent elements in the drawings will be denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted.
まず、図1乃至図4を参照しながら、冷媒蒸発器1の構成について説明する。冷媒蒸発器1は、空気を被冷却流体とする熱交換器である。冷媒蒸発器1は、風上側蒸発部10と、風下側蒸発部20と、中間タンク部33と、複数の蓄冷ケース40と、を備えている。
First, the configuration of the
風上側蒸発部10は、風上側コア部11と、風上側分配タンク部13と、風上側集合タンク部12と、を有している。
The
図1に示されるように、風上側コア部11は、複数の風上側チューブ11cと、複数のフィン11dとが水平方向に交互に積層された積層体によって構成されている。風上側チューブ11cは、その断面が扁平状で上下方向に延びており、冷媒を流すための流路が内部に形成されている。フィン11dは、コルゲートフィンであり、薄い金属板を屈曲させることで形成されている。フィン11dは、隣り合う風上側チューブ11cの間に配置され、風上側チューブ11cの外側面のうち平坦な面に接合されている。また、複数の風上側チューブ11c及び複数のフィン11dから構成される積層体の積層方向(以下、この方向を単に「積層方向」ともいう)の両端部には、サイドプレート11eが配置され、風上側コア部11を補強している。図2及び図3では、風上側コア部11を構成する風上側チューブ11c、フィン11d及びサイドプレート11eの図示が省略されている。
As shown in FIG. 1, the
図3に示されるように、風上側コア部11は、第3コア部11a及び第4コア部11bを有している。第3コア部11aは、複数の風上側チューブ11cの一部で、一つの列を成すように配列された一群の風上側チューブ11cによって構成されている。第4コア部11bは、複数の風上側チューブ11cの残部で、一つの列を成すように配列された一群の風上側チューブ11cによって構成されている。第3コア部11a及び第4コア部11bは、積層方向に隣り合うように配置されている。空気が流れる方向であるX方向に沿って冷媒蒸発器1を見た場合に、第3コア部11aは積層方向の右側に配置されたチューブ群で構成され、第4コア部11bは積層方向の左側に配置されたチューブ群で構成されている。すなわち、X方向に流れる空気は、その一部が第3コア部11aを通過し、他の一部が第4コア部を通過する。第3コア部11a及び第4コア部11bは、いずれも、X方向の寸法に比べて積層方向の寸法が大きい幅広形状となっている。
As shown in FIG. 3, the
風上側分配タンク部13は、風上側コア部11の下方に配置されている。風上側分配タンク部13は、両端が閉塞された筒状体であり、冷媒を流す流路が内部に形成されている。風上側分配タンク部13の上部には、不図示の貫通孔が複数形成されている。当該貫通孔には、風上側コア部11を構成する複数の風上側チューブ11cの下端部が挿入され接合されている。つまり、風上側分配タンク部13は、その内部の流路が風上側コア部11の複数の風上側チューブ11cに連通するように構成されている。これにより、風上側分配タンク部13は、風上側コア部11を構成する複数の風上側チューブ11cへ冷媒を分配するための分配部として機能する。
The windward
図3に示されるように、風上側分配タンク部13の内部であって、長手方向の中央位置には、仕切板13cが配置されている。仕切板13cは、風上側分配タンク部13の内部流路を、第1分配部13aと第2分配部13bとに区画している。第1分配部13aは、第3コア部11aを構成する複数の風上側チューブ11cに連通する空間である。第1分配部13aは、第3コア部11aを構成する複数の風上側チューブ11cに冷媒を分配する。第2分配部13bは、第4コア部11bを構成する複数の風上側チューブ11cに連通する空間である。第2分配部13bは、第4コア部11bを構成する複数の風上側チューブ11cに冷媒を分配する。風上側分配タンク部13の側面であって中間タンク部33側の部分には、第1分配部連通口131及び第2分配部連通口132が形成されている。第1分配部連通口131は、風上側分配タンク部13の管壁を貫通し、第1分配部13aの内外を連通している。第2分配部連通口132は、風上側分配タンク部13の管壁を貫通し、第2分配部13bの内外を連通している。
As shown in FIG. 3, a
風上側集合タンク部12は、風上側コア部11の上方に配置されている。風上側集合タンク部12は、筒状体であり、冷媒を流す流路が内部に形成されている。風上側集合タンク部12は、X方向に沿って見た場合に、左端が閉塞され、右端に冷媒出口12aが形成されている。冷媒出口12aは、風上側集合タンク部12の内部から、不図示の圧縮機の吸入側に冷媒を導出する。風上側集合タンク部12の底部には、不図示の貫通孔が複数形成されている。当該貫通孔には、風上側コア部11を構成する複数の風上側チューブ11cの上端部が挿入され接合される。つまり、風上側集合タンク部12は、その内部の流路が風上側コア部11の複数の風上側チューブ11cに連通するように構成されている。これにより、風上側集合タンク部12は、風上側コア部11の複数の風上側チューブ11cから流出した冷媒を集めるための集合部として機能する。
The
風下側蒸発部20は、X方向に沿って見た場合に風上側蒸発部10と重合するように配置されている。風下側蒸発部20は、風下側コア部21と、風下側分配タンク部22と、風下側集合タンク部23と、を有している。
The
図1に示されるように、風下側コア部21は、複数の風下側チューブ21cと、複数のフィン21dとが水平方向に交互に積層された積層体によって構成されている。風下側チューブ21cは、その断面が扁平状で上下方向に延びており、冷媒を流すための流路が内部に形成されている。フィン21dは、コルゲートフィンであり、薄い金属板を屈曲させることで形成されている。フィン21dは、隣り合う風下側チューブ21cの間に配置され、風下側チューブ21cの外側面のうち平坦な面に接合されている。また、複数の風下側チューブ21c及び複数のフィン21dから構成される積層体の積層方向の両端部には、サイドプレート21eが配置され、風下側コア部21を補強している。図2及び図3では、風下側コア部21を構成する風下側チューブ21c、フィン21d及びサイドプレート21eの図示が省略されている。
As shown in FIG. 1, the
図3に示されるように、風下側コア部21は、第1コア部21a及び第2コア部21bを有している。第1コア部21aは、複数の風下側チューブ21cの一部で、一つの列を成すように配列された一群の風下側チューブ21cによって構成されている。第2コア部21bは、複数の風下側チューブ21cの残部で、一つの列を成すように配列された一群の風下側チューブ21cによって構成されている。第1コア部21a及び第2コア部21bは、積層方向に隣り合うように配置されている。空気が流れるX方向に沿って冷媒蒸発器1を見た場合に、第1コア部21aは積層方向の右側に配置されたチューブ群で構成され、第2コア部21bは積層方向の左側に配置されたチューブ群で構成されている。また、X方向に沿って冷媒蒸発器1を見た場合に、第1コア部21aは第3コア部11aと重複し、第2コア部21bは第4コア部11bと重複するように配置されている。これにより、X方向に流れる空気は、その一部が第3コア部11aを通過した後に第1コア部21aを通過する一方で、他の一部が第4コア部11bを通過した後に第2コア部21bを通過する。第1コア部21a及び第2コア部21bは、いずれも、X方向の寸法に比べて積層方向の寸法が大きい幅広形状となっている。
As shown in FIG. 3, the
風下側分配タンク部22は、風下側コア部21の上方に配置されている。風下側分配タンク部22は、筒状体であり、冷媒を流す流路が内部に形成されている。風下側分配タンク部22は、X方向に沿って見た場合に、左端が閉塞され、右端に冷媒入口22aが形成されている。冷媒入口22aは、不図示の膨張弁によって減圧された低圧冷媒を導入する。風下側分配タンク部22の底部には、不図示の貫通孔が複数形成されている。当該貫通孔には、風下側コア部21を構成する複数の風下側チューブ21cの上端部が挿入され接合されている。つまり、風下側分配タンク部22は、その内部の流路が風下側コア部21の複数の風下側チューブ21cに連通するように構成されている。これにより、風下側分配タンク部22は、風下側コア部21を構成する複数の風下側チューブ21cへ冷媒を分配するための分配部として機能する。
The leeward
風下側集合タンク部23は、風下側コア部21の下方に配置されている。風下側集合タンク部23は、両端が閉塞された筒状体であり、冷媒を流す流路が内部に形成されている。風下側集合タンク部23の上部には、不図示の貫通孔が複数形成されている。当該貫通孔には、風下側コア部21を構成する複数の風下側チューブ21cの下端部が挿入され接合されている。つまり、風下側集合タンク部23は、その内部の流路が複数の風下側チューブ21cに連通するように構成されている。
The leeward side collecting
風下側集合タンク部23の内部であって、長手方向の中央位置には、仕切板23cが配置されている。仕切板23cは、風下側集合タンク部23の内部流路を、第1集合部23aと、第2集合部23bとに区画している。第1集合部23aは、第1コア部21aを構成する複数の風下側チューブ21cに連通する空間である。第1集合部23aは、第1コア部21aを構成する複数の風下側チューブ21cから流出した冷媒を集める。第2集合部23bは、第2コア部21bを構成する複数の風下側チューブ21cに連通する空間である。第2集合部23bは、第2コア部21bを構成する複数の風下側チューブ21cから流出した冷媒を集める。すなわち、風下側集合タンク部23は、第1コア部21aから流出する冷媒と、第2コア部21bから流出する冷媒とを別々に集める集合部として機能する。
A
風下側集合タンク部23の側面であって中間タンク部33側の部分には、第1集合部連通口231及び第2集合部連通口232が形成されている。第1集合部連通口231は、風下側集合タンク部23の管壁を貫通し、第1集合部23aの内外を連通している。また、第2集合部連通口232は、風下側集合タンク部23の管壁を貫通し、第2集合部23bの内外を連通している。
A first collecting
中間タンク部33は、風上側蒸発部10の風上側分配タンク部13と、風下側蒸発部20の風下側集合タンク部23との間に設けられている。中間タンク部33は、冷媒が流れる流路が内部に形成された筒状体である。
The
図3に示されるように、中間タンク部33の内部には仕切部材34が設けられている。図4に示されるように、仕切部材34は、いずれも所定の厚みを有する板状の側板34a,34b及び底板34cを有している。側板34a,34bは、互いに間隔を空けて配置されるとともに、その一端が中間タンク部33の内壁面に沿うように湾曲形成されている。底板34cは、側板34a,34bの他端を連結するように延びている。
As shown in FIG. 3, a
仕切部材34は、中間タンク部33内の上部寄りの部位に設けられている。中間タンク部33内は、この仕切部材34によって第1通路33aと第2通路33bとに区画されている。
The
図3に示されるように、第1通路33aは、中間タンク部33の上部の管壁と、仕切部材34の側板34a,34b及び底板34cによって囲まれる空間である。第1通路33aの容積は、第2通路33bの容積よりも小さい。
As shown in FIG. 3, the
図3に示されるように、第2通路33bは、中間タンク部33内の空間のうち、第1通路33aの周囲に形成される部分である。第2通路33bは、絞り流路33kを有する。絞り流路33kは、仕切部材34によって中間タンク部33の下部に形成されている。また、絞り流路33kの上流側には端部流路33mが形成され、下流側には端部流路33nが形成されている。端部流路33m,33nは、いずれも絞り流路33kよりも流路断面積が大きい。
As shown in FIG. 3, the
図3に示されるように、中間タンク部33の側面であって風下側集合タンク部23側の部分には、第1連通口331及び第2連通口332が形成されている。第1連通口331は、中間タンク部33の管壁を貫通し、第1通路33aの内外を連通している。また、第2連通口332は、中間タンク部33の管壁を貫通し、第2通路33bの内外を連通している。
As shown in FIG. 3, a
また、中間タンク部33の側面であって風上側分配タンク部13側の部分には、第3連通口333及び第4連通口334が形成されている。第3連通口333は、中間タンク部33の管壁を貫通し、第2通路33bの内外を連通している。また、第4連通口334は、中間タンク部33の管壁を貫通し、第1通路33aの内外を連通している。
In addition, a
複数の蓄冷ケース40は、断面が扁平状で上下方向に延びる部材である。複数の蓄冷ケース40は、積層方向において対称となる位置に配置されている。図5を参照しながら後述するように、蓄冷ケース40は、その内部に収容空間42が形成されている。当該収容空間42には、蓄冷材41が収容されている。蓄冷材41としては、例えばパラフィンを用いることができる。
The plurality of
蓄冷ケース40は、風上側コア部11の隣り合う風上側チューブ11c,11c間の隙間と、風下側コア部21の隣り合う風下側チューブ21c,21c間の隙間と、に配置される。すなわち、蓄冷ケース40は、図2に示されるように、風上側コア部11と風下側コア部21とを跨ぐように配置される。
The
次に、図3を参照しながら、冷媒蒸発器1における冷媒の流れと、それによる空気の冷却について説明する。
Next, the flow of the refrigerant in the
不図示のエンジンの出力を受けて圧縮機が駆動すると、不図示の膨張弁によって減圧された低圧冷媒が、液相の状態で冷媒蒸発器1に供給される。冷媒は、矢印Aで示されるように、冷媒入口22aから風下側分配タンク部22の内部に導入される。この冷媒は、風下側分配タンク部22の内部において分配され、矢印B及び矢印Cで示されるように、風下側コア部21の第1コア部21a及び第2コア部21bに流入する。
When the compressor is driven by receiving the output of an engine (not shown), the low-pressure refrigerant decompressed by an expansion valve (not shown) is supplied to the
第1コア部21a及び第2コア部21bに流入した冷媒は、それぞれを構成する複数の風下側チューブ21cの内部を下方に流れる。このとき、複数の風下側チューブ21cの内部を流れる冷媒が、複数の風下側チューブ21cの間をX方向に通過する空気との間で熱交換を行う。これにより、液相の冷媒の一部が蒸発して空気から吸熱し、空気の冷却が行われる。
The refrigerant that has flowed into the
第1コア部21aの下端部から流出した冷媒は、矢印Dで示されるように、風下側集合タンク部23の第1集合部23aに流入して集められる。また、第2コア部21bの下端部から流出した冷媒は、矢印Eで示されるように、風下側集合タンク部23の第2集合部23bに流入して集められる。
The refrigerant flowing out from the lower end portion of the
第1集合部23aに集められた冷媒は、矢印Fで示されるように、第1集合部連通口231を介して第1集合部23aから排出される。この冷媒は、第1連通口331を介して第1通路33aに流入する。また、第2集合部23bに集められた冷媒は、矢印Gで示されるように、第2集合部連通口232を介して第2集合部23bから排出される。この冷媒は、第2連通口332を介して第2通路33bの端部流路33mに流入する。
The refrigerant collected in the
第2通路33bの端部流路33mに流入した冷媒は、第1通路33aの下方に回り込むようにして絞り流路33kに流入する。絞り流路33kは端部流路33mよりも流路断面積が小さいため、絞り流路33kに流入した冷媒は流速が増加する。絞り流路33kを高速で流れた冷媒は、その下流側の端部流路33nに流入する。この冷媒は、第3連通口333に向かって流れる。
The refrigerant that has flowed into the
中間タンク部33の第1通路33aを通過した冷媒は、矢印Hで示されるように、第4連通口334を介して第1通路33aから排出される。この冷媒は、風上側分配タンク部13に向かって流れ、第2分配部連通口132を介して第2分配部13bに流入する。
The refrigerant that has passed through the
一方、中間タンク部33の第2通路33bを通過した冷媒は、矢印Iで示されるように第3連通口333を介して第2通路33bから排出される。この冷媒は、風上側分配タンク部13に向かって流れ、第1分配部連通口131を介して第1分配部13aに流入する。
On the other hand, the refrigerant that has passed through the
第1分配部13aに流入した冷媒は、矢印Kで示されるように、第3コア部11aの下端部から流入する。詳細には、第1分配部13aの冷媒は、第3コア部11aを構成する複数の風上側チューブ11cに分配される。
As indicated by the arrow K, the refrigerant that has flowed into the
第2分配部13bに流入した冷媒は、矢印Jで示されるように、第4コア部11bの下端部から流入する。詳細には、第2分配部13bの冷媒は、第4コア部11bを構成する複数の風上側チューブ11cに分配される。
The refrigerant that has flowed into the
すなわち、風上側分配タンク部13は、風下側集合タンク部23及び中間タンク部33とともに、風下側チューブ21cの下流端から流出した冷媒を風上側チューブ11cの上流端に流入させるように導く連絡流路として機能する。
That is, the upwind
第3コア部11a及び第4コア部11bに流入した冷媒は、それぞれを構成する複数の風上側チューブ11cの内部を上方に流れる。このとき、複数の風上側チューブ11cの内部を流れる冷媒が、複数の風上側チューブ11cの間をX方向に通過する空気との間で熱交換を行う。これにより、液相の冷媒の一部が蒸発して空気から吸熱し、空気の冷却が行われる。
The refrigerant that has flowed into the
第3コア部11a及び第4コア部11bの上端部から流出した冷媒は、矢印M及び矢印Lで示されるように、いずれも風上側集合タンク部12の内部に流入して合流する。この冷媒は、矢印Nで示されるように、風上側集合タンク部12の内部を流れ、冷媒出口12aから冷媒蒸発器1の外部に流出する。この後、冷媒は、不図示の圧縮機の吸入側に供給される。
As indicated by arrows M and L, the refrigerant that has flowed out from the upper ends of the
このように、第1コア部21aの近傍の冷媒入口22aから風下側分配タンク部22内に冷媒を流入させる構成では、第1コア部21aと第2コア部21bとに分配される冷媒の流量に差異が生じる。すなわち、冷媒入口22aに近く冷媒が流入し易い第1コア部21aには、冷媒入口22aから遠い第2コア部21bと比べて、大きな流量の冷媒が供給される傾向がある。
As described above, in the configuration in which the refrigerant flows into the leeward
このような冷媒の流量の差異が生じると、第1コア部21aを通過する空気は、第2コア部21bを通過する空気と比べて、冷媒との間の熱交換を活発に行う。このため、X方向に通過する空気において温度分布の偏りが生じるおそれがある。
When such a difference in the flow rate of the refrigerant occurs, the air passing through the
そこで、冷媒蒸発器1は、上記のように、風下側集合タンク部23から風上側分配タンク部13へ向かう冷媒を、X方向に対して交差させるように構成されている。つまり、風下側集合タンク部23の第1集合部23a内の冷媒は、中間タンク部33を介して風上側分配タンク部13の第2分配部13bに導かれる。さらに、風下側集合タンク部23の第2集合部23b内の冷媒は、中間タンク部33を介して風上側分配タンク部13の第1分配部13aに導かれる。
Therefore, the
このように、冷媒をX方向に対して交差するように入れ替えることにより、第1コア部21a及び第3コア部11aを通過する一部の空気が熱交換を行う冷媒の流量と、第2コア部21b及び第4コア部11bを通過する他の一部の空気が熱交換を行う冷媒の流量と、の差異を小さくすることが可能となる。この結果、X方向に通過する空気において温度分布の偏りを抑制することが可能となる。
Thus, by replacing the refrigerant so as to intersect the X direction, the flow rate of the refrigerant in which a part of the air passing through the
また、蓄冷ケース40のうち、風上側コア部11の隣り合う風上側チューブ11c,11c間の隙間と、風下側コア部21の隣り合う風下側チューブ21c,21c間の隙間と、に配置される部分では、蓄冷ケース40の管壁を挟んで、蓄冷材41と低圧冷媒との間で熱交換が行われる。これにより、蓄冷ケース40内の蓄冷材41の温度が低下する。すなわち、蓄冷材41は圧縮機の駆動中に冷熱を蓄える。
Further, in the
一方、所謂アイドリングストップの際等にエンジンが停止すると、圧縮機が駆動できなくなり、冷媒蒸発器1への冷媒の供給が停止する。したがって、圧縮機の停止中は、冷媒蒸発器1内において冷媒が流れなくなる。
On the other hand, when the engine is stopped at the time of so-called idling stop or the like, the compressor cannot be driven, and the supply of the refrigerant to the
しかしながら、冷媒蒸発器1では、圧縮機の停止中でも、それまで冷熱を蓄えていた蓄冷材41によって空気の冷却を行うことができる。すなわち、低温になっている蓄冷材41が、蓄冷ケース40の管壁を挟んで、風上側チューブ11cや風下側チューブ21cの内部に留まっている冷媒との間で熱交換を行う。これにより、当該冷媒が冷却され、その温度が比較的低い値に維持される。このように温度維持される冷媒と空気との間で熱交換が行われることで、圧縮機の停止中も空気の冷却が継続的に行われる。
However, in the
次に、図5を参照しながら、風上側チューブ11cや蓄冷ケース40の内部について説明する。図5は、図1に示されるY方向に沿って見た風上側蒸発部10を示している。また、風上側蒸発部10の右側には、風上側チューブ11cの断面と、蓄冷ケース40の断面と、を模式的に示している。図5は、圧縮機が駆動中の状態における風上側蒸発部10、風上側チューブ11c及び蓄冷ケース40を示している。
Next, the inside of the
前述したように、冷媒50は風上側蒸発部10の風上側チューブ11cの内部を上方に流れる。風上側チューブ11cの内部は、上下方向において、冷媒50の状態に基づいて3つの部位に区分することができる。具体的には、風上側チューブ11cの内部は、液相の冷媒50のみが存在する液相域LLと、液相の冷媒50と気相の冷媒50とが混在する気液混在域GLと、気相の冷媒50のみが存在するスーパーヒート域SHと、に区分することができる。気液混在域GLとスーパーヒート域SHとの境界を、スーパーヒート境界SH1と称する。
As described above, the refrigerant 50 flows upward in the
冷媒蒸発器1を含む冷凍サイクルは、風上側チューブ11cの下流端である第3コア部11a及び第4コア部11bの上端部に、スーパーヒート域SHが形成されるように運転される。スーパーヒート域SHでは、その上流側の気液混在域GLにおいて気化した冷媒50を、空気との間で熱交換を行わせることで更に加熱する。これにより、冷媒50はスーパーヒート域SHにおいて気相の状態で温度上昇する。冷凍サイクルにおいて冷媒蒸発器1の下流側に配置される圧縮機には、この気相の冷媒50が供給される。これにより、圧縮機において液相の冷媒を圧縮して過大な負荷が生じることを抑制できる。
The refrigeration cycle including the
スーパーヒート域SHを流れる気相の冷媒50は、空気との間で熱交換を行うことによって高温になる。蓄冷ケース40の収容空間42に収容されている蓄冷材41がこの高温の冷媒50から受熱してしまうと、冷熱を十分に蓄えることができなくなるおそれがある。この場合、圧縮機停止中に、蓄冷材41によって風上側チューブ11cや風下側チューブ21cの内部の冷媒50を冷却することができなくなる。すなわち、圧縮機停止中に冷媒蒸発器1による空気の冷却を適切に行えなくなる。
The gas-
そこで、蓄冷ケース40の収容空間42に収容されている蓄冷材41は、その上面411が、スーパーヒート境界SH1よりも下方に位置するように配置されている。蓄冷材41は、その温度変化に伴って膨張、収縮するため、その上面411の位置も変化する。冷媒蒸発器1を含む冷凍サイクルは、蓄冷材41の上面411が最も上方に位置する場合でも、スーパーヒート境界SH1よりも下方に位置する条件において運転される。
Therefore, the
このように、冷媒蒸発器1では、蓄冷材41は、蓄冷ケース40内のうち、スーパーヒート境界SH1よりも気液混在域GL側と対応する部位のみに収容されている。これにより、蓄冷材41がスーパーヒート域SHの高温の冷媒50から受熱することを抑制し、蓄冷材41に冷熱を十分に蓄えることが可能になる。
Thus, in the
また、複数の蓄冷ケース40は、複数の風上側チューブ11c及び複数の風下側チューブ21cが並ぶ方向において、対称となる位置に配置されている。
The plurality of
この構成によれば、複数の風上側チューブ11c及び複数の風下側チューブ21cが並ぶ方向(すなわち、前述した積層方向)において、風上側コア部11及び風下側コア部21を通過する空気を均等に冷却することができる。詳細には、蓄冷ケース40内の蓄冷材41が風上側チューブ11cや風下側チューブ21cの内部の冷媒50を冷却して温度を低下させ、風上側コア部11及び風下側コア部21を通過する空気は、この低温になった冷媒50と熱交換することによって冷却される。この結果、当該空気において温度分布に偏りが生じることを抑制することが可能になる。
According to this configuration, in the direction in which the plurality of
また、風下側コア部21は、被冷却流体である空気の一部と冷媒の一部との間で熱交換を行わせる第1コア部21aと、空気の他の一部と冷媒の他の一部との間で熱交換を行わせる第2コア部21bと、を有する。風上側コア部11は、空気の流れ方向において第1コア部21aと重複して配置され、空気の一部と冷媒の他の一部との間で熱交換を行わせる第3コア部11aと、空気の流れ方向において第2コア部21bと重複して配置され、空気の他の一部と冷媒の一部との間で熱交換を行わせる第4コア部11bと、を有する。冷媒蒸発器1は、第1コア部21aの近傍に冷媒入口22aを有し、第1コア部21a及び第2コア部21bを構成する複数の風下側チューブ21cの上流端に設けられ、該風下側チューブ21cに冷媒を分配する風下側分配タンク部22を備える。また、冷媒蒸発器1は、第1コア部21aを構成する複数の風下側チューブ21cの下流端に設けられ、該風下側チューブ21cを通過した冷媒を集合させる第1集合部23aと、第2コア部21bを構成する複数の風下側チューブ21cの下流端に設けられ、該風下側チューブ21cを通過した冷媒を集合させる第2集合部23bと、第3コア部11aを構成する複数の風上側チューブ11cの上流端に設けられ、該風上側チューブ11cに冷媒を分配する第1分配部13aと、第4コア部11bを構成する複数の風上側チューブ11cの上流端に設けられ、該風上側チューブ11cに冷媒を分配する第2分配部13bと、を備えている。さらに、冷媒蒸発器1は、第1集合部23aと第2分配部13bとを連通する第1通路33aと、第2集合部23bと第1分配部13aとを連通する第2通路33bと、を備えている。
The
前述したように、第1コア部21aの近傍の冷媒入口22aから風下側分配タンク部22内に冷媒を流入させる構成では、第1コア部21aと第2コア部21bとに分配される冷媒の流量に差異が生じる。しかしながら、上記構成では、冷媒を交差するように入れ替えることにより、第1コア部21a及び第3コア部11aを通過する一部の空気が熱交換を行う冷媒の流量と、第2コア部21b及び第4コア部11bを通過する他の一部の空気が熱交換を行う冷媒の流量と、の差異を小さくすることが可能となる。この結果、X方向に通過する空気において温度分布の偏りを抑制することが可能となる。
As described above, in the configuration in which the refrigerant flows into the leeward
この結果、圧縮機駆動中は、複数の蓄冷ケース40内の蓄冷材41が蓄える冷熱量の偏りを抑制することができる。この結果、圧縮機停止中は、蓄冷材41により温度分布の偏りを抑制しながら空気の冷却を継続することが可能になる。
As a result, while the compressor is being driven, it is possible to suppress a deviation in the amount of cold heat stored in the
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。すなわち、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及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、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。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. In other words, those specific examples that have been appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention. Each element provided in each of the specific examples described above and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, but can be changed as appropriate.
1:冷媒蒸発器
11:風上側コア部
11a:第3コア部
11b:第4コア部
11c:風上側チューブ
13a:第1分配部
13b:第2分配部
21:風下側コア部
21a:第1コア部
21b:第2コア部
21c:風下側チューブ
22:風下側分配タンク部
22a:冷媒入口
23a:第1集合部
23b:第2集合部
40:蓄冷ケース
41:蓄冷材
1: Refrigerant evaporator 11:
Claims (3)
互いに隙間を隔てて並ぶ複数の風上側チューブ(11c)を有し、前記複数の風上側チューブ内を流れる冷媒と被冷却流体との間で熱交換を行わせる風上側コア部(11)と、
互いに隙間を隔てて並ぶ複数の風下側チューブ(21c)を有し、被冷却流体の流れ方向において前記風上側コア部の下流側で前記風上側コア部と重複するように配置され、前記複数の風下側チューブ内を流れる冷媒と前記風上側コア部を通過した被冷却流体との間で熱交換を行わせる風下側コア部(21)と、
前記風下側チューブの下流端から流出した冷媒を前記風上側チューブの上流端に流入させるように導く連絡流路(13,23,33)と、
内部に蓄冷材(41)を収容し、隣り合う前記風上側チューブ間の隙間と、隣り合う前記風下側チューブ間の隙間と、に配置されるとともに、前記風上側コア部と前記風下側コア部とを跨ぐように配置される複数の蓄冷ケース(40)と、を備え、
前記風上側チューブには、液相の冷媒と気相の冷媒とが混在する気液混在域(GL)と、気相の冷媒が加熱されるスーパーヒート域(SH)と、が形成され、
前記気液混在域と前記スーパーヒート域との境界をスーパーヒート境界(SH1)としたとき、
前記蓄冷ケースは、前記気液混在域及び前記スーパーヒート域に対向するように前記風上側チューブに隣接して配置され、
前記蓄冷材は、前記蓄冷ケース内のうち、前記スーパーヒート境界よりも前記気液混在域側に配置されている部位のみに収容されている、冷媒蒸発器。 A refrigerant evaporator (1) that exchanges heat between a fluid to be cooled and a refrigerant,
An upwind core section (11) having a plurality of upwind tubes (11c) arranged with a gap between each other, and performing heat exchange between the refrigerant flowing through the plurality of upwind tubes and the fluid to be cooled;
A plurality of leeward side tubes (21c) arranged at a distance from each other, and arranged to overlap the windward side core part on the downstream side of the windward side core part in the flow direction of the fluid to be cooled; A leeward core portion (21) for exchanging heat between the refrigerant flowing in the leeward tube and the cooled fluid that has passed through the leeward core portion;
A communication channel (13, 23, 33) for guiding the refrigerant flowing out from the downstream end of the leeward tube to flow into the upstream end of the leeward tube;
The cold storage material (41) is accommodated therein, and is disposed in a gap between the adjacent windward tubes and a gap between the adjacent leeward tubes, and the windward core part and the leeward core part. A plurality of cold storage cases (40) arranged so as to straddle the
Wherein the windward tube, a gas-liquid mixed region and the refrigerant in the refrigerant and the vapor phase of a liquid phase you mixed with (GL), Luz Pahito zone refrigerant is heated in the vapor phase and (SH), are formed,
When the boundary between the gas-liquid mixture area and the superheat area is a superheat boundary (SH1),
The cold storage case is disposed adjacent to the windward tube so as to face the gas-liquid mixed area and the superheat area,
The said refrigerant | coolant storage material is a refrigerant evaporator accommodated only in the site | part arrange | positioned in the said gas-liquid mixture area side rather than the said superheat boundary among the said cold storage case.
前記複数の蓄冷ケースは、前記複数の風上側チューブ及び前記複数の風下側チューブが並ぶ方向において、前記風上側コア部及び前記風下側コア部のそれぞれの中央を通る面に対して面対称となる位置に配置されている、請求項1に記載の冷媒蒸発器。 The windward core portion and the leeward core portion are disposed so as to be plane-symmetric with respect to a predetermined plane orthogonal to the flow direction of the fluid to be cooled.
The plurality of cool storage cases are symmetrical with respect to planes passing through the centers of the windward core portion and the leeward core portion in a direction in which the plurality of windward tubes and the plurality of leeward tubes are arranged. The refrigerant evaporator according to claim 1, wherein the refrigerant evaporator is disposed at a position.
被冷却流体の一部と冷媒の一部との間で熱交換を行わせる第1コア部(21a)と、
被冷却流体の他の一部と冷媒の他の一部との間で熱交換を行わせる第2コア部(21b)と、を有し、
前記風上側コア部は、
被冷却流体の流れ方向において前記第1コア部と重複して配置され、前記被冷却流体の一部と前記冷媒の他の一部との間で熱交換を行わせる第3コア部(11a)と、
被冷却流体の流れ方向において前記第2コア部と重複して配置され、前記被冷却流体の他の一部と前記冷媒の一部との間で熱交換を行わせる第4コア部(11b)と、を有し、
前記第1コア部の近傍に冷媒の入口(22a)を有し、前記第1コア部及び前記第2コア部を構成する複数の風下側チューブの上流端に設けられ、該風下側チューブに冷媒を分配する分配タンク部(22)と、
前記第1コア部を構成する複数の風下側チューブの下流端に設けられ、該風下側チューブを通過した冷媒を集合させる第1集合部(23a)と、
前記第2コア部を構成する複数の風下側チューブの下流端に設けられ、該風下側チューブを通過した冷媒を集合させる第2集合部(23b)と、
前記第3コア部を構成する複数の風上側チューブの上流端に設けられ、該風上側チューブに冷媒を分配する第1分配部(13a)と、
前記第4コア部を構成する複数の風上側チューブの上流端に設けられ、該風上側チューブに冷媒を分配する第2分配部(13b)と、
前記第1集合部と前記第2分配部とを連通する第1通路(33a)と、
前記第2集合部と前記第1分配部とを連通する第2通路(33b)と、を備えている、請求項1又は2に記載の冷媒蒸発器。 The leeward core portion is
A first core portion (21a) that exchanges heat between a part of the fluid to be cooled and a part of the refrigerant;
A second core portion (21b) that performs heat exchange between the other part of the fluid to be cooled and the other part of the refrigerant,
The windward core portion is
A third core portion (11a) which is arranged so as to overlap the first core portion in the flow direction of the fluid to be cooled and allows heat exchange between a part of the fluid to be cooled and another portion of the refrigerant. When,
A fourth core portion (11b) that is arranged so as to overlap with the second core portion in the flow direction of the fluid to be cooled and allows heat exchange between another portion of the fluid to be cooled and a portion of the refrigerant. And having
A refrigerant inlet (22a) is provided in the vicinity of the first core portion, and is provided at the upstream ends of a plurality of leeward tubes constituting the first core portion and the second core portion, and the leeward tube has a refrigerant A distribution tank section (22) for distributing
A first collecting portion (23a) that is provided at a downstream end of the plurality of leeward tubes constituting the first core portion and collects the refrigerant that has passed through the leeward tubes;
A second collecting portion (23b) that is provided at a downstream end of the plurality of leeward tubes constituting the second core portion and collects the refrigerant that has passed through the leeward tubes;
A first distributor (13a) that is provided at an upstream end of a plurality of windward tubes constituting the third core portion and distributes the refrigerant to the windward tubes;
A second distribution part (13b) provided at the upstream end of the plurality of windward tubes constituting the fourth core part and distributing the refrigerant to the windward tubes;
A first passage (33a) communicating the first collecting portion and the second distribution portion;
The refrigerant evaporator according to claim 1 or 2, further comprising a second passage (33b) communicating the second collecting portion and the first distribution portion.
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