JP6897478B2 - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6897478B2 JP6897478B2 JP2017197822A JP2017197822A JP6897478B2 JP 6897478 B2 JP6897478 B2 JP 6897478B2 JP 2017197822 A JP2017197822 A JP 2017197822A JP 2017197822 A JP2017197822 A JP 2017197822A JP 6897478 B2 JP6897478 B2 JP 6897478B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- heat exchanger
- heating
- cooling
- flow path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 184
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 95
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 83
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 50
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 35
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 21
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 21
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 12
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 9
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 5
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 5
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 239000010721 machine oil Substances 0.000 description 2
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
- F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
- F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
- F28D1/05375—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with particular pattern of flow, e.g. change of flow direction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/32—Cooling devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B29/00—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
- F25B29/003—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the compression type system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B39/00—Evaporators; Condensers
- F25B39/02—Evaporators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B39/00—Evaporators; Condensers
- F25B39/04—Condensers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
- F28F9/0251—Massive connectors, e.g. blocks; Plate-like connectors
- F28F9/0253—Massive connectors, e.g. blocks; Plate-like connectors with multiple channels, e.g. with combined inflow and outflow channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
- F25B2400/0409—Refrigeration circuit bypassing means for the evaporator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
- F25B2400/0411—Refrigeration circuit bypassing means for the expansion valve or capillary tube
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
- F25B2400/0417—Refrigeration circuit bypassing means for the subcooler
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/18—Optimization, e.g. high integration of refrigeration components
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/25—Control of valves
- F25B2600/2501—Bypass valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B6/00—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits
- F25B6/04—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits arranged in series
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
本開示は、冷房作動及び暖房作動をするヒートポンプシステムに用いられる熱交換器に関する。
冷房作動及び暖房作動をするヒートポンプシステムに用いられる熱交換器として、下記特許文献1に記載のものが知られている。下記特許文献1に記載の熱交換器は、冷房時においては、高温高圧の気相冷媒が凝縮用熱交換部に流れ込み、冷却されて気液二相の冷媒となって受液部に流れ込む。受液部に流れ込んだ気液二相冷媒が飽和した液相冷媒は、過冷却用熱交換部に流れ込み、過冷却されて利用側熱交換器に流れる。一方、暖房時においては、低圧の気液二相冷媒が凝縮用熱交換部に流れ込み、熱交換を行って蒸発し、気相冷媒となって受液部に流れ込む。受液部に流れ込んだ気相冷媒は、過冷却用熱交換部を流れずに圧縮機に還流する。
特許文献1では、暖房時において次のような解決すべき課題がある。暖房時の第1課題として、暖房運転時には凝縮用熱交換部のみが使用され、過冷却用熱交換部は使用されないため、熱交換器のコア部全体を活用できず、体格に比較して暖房性能が低くなるという課題がある。暖房時の第2課題として、比容積の大きい気相冷媒が、過冷却用熱交換部を迂回して流れるため、冷媒圧損が大きくなり、暖房性能が低下するという課題がある。暖房時の第3課題として、熱交換器のコア部に対して気液二相冷媒を上方から導入する構成となっているため、凝縮用熱交換部を流れる冷媒の分配性が悪化し、暖房性能が低下するという課題がある。
特許文献1では、冷房時において次のような解決すべき課題がある。冷房時の第1課題として、液冷媒を貯液する貯液器と一体的に接合され、冷房作動時及び暖房作動時において冷媒の流れを切り替える冷媒調整部を設けた場合、冷媒調整部に流入するのが高温高圧の気相冷媒となるため、熱交換器内を流れる冷媒が加熱されて過冷却度が不足し、冷房性能が低下するという課題がある。冷房時の第2課題として、過冷却度が不足することで、膨張弁に流入する冷媒に気相冷媒が混入し、異音が発生するという課題がある。
本開示は、暖房性能及び冷房性能の向上を図るとともに、冷房時の異音発生を抑制することが可能な熱交換器を提供することを目的とする。
本開示は、冷房作動及び暖房作動をするヒートポンプシステムに用いられる熱交換器であって、冷房作動時及び暖房作動時において冷媒と外気との間で熱交換を行う熱交換部(20,21)と、液冷媒を貯液する貯液器と一体的に接合され、冷房作動時及び暖房作動時において冷媒の流れを切り替える冷媒調整部(10)と、を備えている。熱交換器には、冷媒が流入する流入口(225a,225Aa)と、冷房作動時に冷媒が流出する冷房流出口(227a,227Ba)と、暖房作動時に冷媒が流出する暖房流出口(226a,226Aa)と、が設けられており、流入口と暖房流出口との間の距離が、流入口と冷房流出口との間の距離よりも短くなるように配置されている。
流入口と冷房流出口との間の距離に比較して、流入口と暖房流出口との間の距離が短くなるので、流入口と暖房流出口との間の伝熱が促進される。そのため暖房時においては、熱交換器に入る前の冷媒のエンタルピと熱交換器を出た後の冷媒のエンタルピとの差が増大するため、暖房性能が向上する。また、流入口から導入される気液二相冷媒の乾き度が下がるため、冷媒の密度が増加し冷媒の圧損が低下するので、暖房性能が向上する。更に、流入口から導入される気液二相冷媒の乾き度が下がることによって、気液二相冷媒の液相成分が多くなり、冷媒の分配性が向上し、暖房性能が向上する。
流入口と暖房流出口との間の距離に比較して、流入口と冷房流出口との間の距離が長くなるので、流入口と冷房流出口との間の伝熱を抑制することができる。流入口と冷房流出口との間の伝熱が促進されると、エンタルピ差の減少によるコンプレッサ動力悪化や、過冷却度低下による不具合が懸念される。流入口と冷房流出口との間の伝熱を抑制することで、エンタルピ差の減少によるコンプレッサ動力悪化を抑制することができる。また、過冷却度の低下を抑制することで、蒸発器への流入冷媒の乾き度増加による蒸発器の冷媒圧損増加や分配悪化に起因する冷房性能低下を回避することができる。更に、減圧器への流入冷媒に気相冷媒が混入することに起因する異音発生も抑制することができる。
本開示によれば、暖房性能及び冷房性能の向上を図るとともに、冷房時の異音発生を抑制することが可能な熱交換器を提供することができる。
以下、添付図面を参照しながら本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20と、下流側熱交換部21と、貯液器22と、を備えている。上流側熱交換部20は、2つの上流側コア201,202と、ヘッダタンク203,204,205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201,202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201,202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201の上流側端には、ヘッダタンク203が取り付けられている。上流側コア202の下流側端には、ヘッダタンク205が取り付けられている。上流側コア201の下流側端及び上流側コア202の上流側端には、双方に跨って配置されるヘッダタンク204が取り付けられている。
ヘッダタンク203には接続流路221が繋がれている。ヘッダタンク205には接続流路222が繋がれている。接続流路221から流入した冷媒は、ヘッダタンク203から上流側コア201に流入する。上流側コア201を流れた冷媒は、ヘッダタンク204に流入する。ヘッダタンク204内を流れた冷媒は、上流側コア202に流入する。上流側コア202を流れた冷媒は、ヘッダタンク205に流入する。ヘッダタンク205に流入した冷媒は、接続流路222に流出する。
接続流路222は、貯液器22に設けられている流路である。接続流路222は、貯液器22の貯液空間224に繋がれている。接続流路222に流出した冷媒は、貯液空間224内部に流入する。
貯液器22は、貯液空間224が形成された略円筒状のものである。貯液空間224は、接続流路222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、液相冷媒を貯める部分である。貯液器22には、流入流路225と、接続流路221と、接続流路222と、暖房流出流路226と、接続流路223と、が設けられている。流入流路225の端部には、流入口225aが形成されている。暖房流出流路226の端部には、暖房流出口226aが形成されている。
貯液空間224には、接続流路222と、接続流路223と、流出流路112と、が繋がれている。接続流路222は、上流側熱交換部20と貯液器22とを繋ぐ流路である。接続流路223は、貯液器22と下流側熱交換部21とを繋ぐ流路である。接続流路223から流出した液相冷媒は、下流側熱交換部21に流入する。流出流路112は、貯液器22から気相冷媒を流出させる流路である。
下流側熱交換部21は、ヘッダタンク211と、下流側コア212と、ヘッダタンク213と、を有している。ヘッダタンク213には、冷房流出流路227が繋がれている。冷房流出流路227の端部には、冷房流出口227aが形成されている。ヘッダタンク213は、下流側コア212の下流側端に設けられている。下流側コア212の上流側端には、ヘッダタンク211が設けられている。ヘッダタンク211には、接続流路223が繋がれている。
接続流路223からヘッダタンク211に液相冷媒が流入し、ヘッダタンク211から下流側コア212に液相冷媒が流入する。下流側コア212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212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213に向かう。
下流側コア212からヘッダタンク213に流れ込んだ液相冷媒は、冷房流出流路227に流出する。冷房流出流路227は、冷房流出口227aにおいて冷凍サイクル装置を構成する膨張弁に繋がる流路に繋がっており、膨張弁より先にはエバポレータが繋がれている。
貯液器22の上方には、冷媒調整部10が設けられている。冷媒調整部10には、流入流路110と、流出流路111と、流出流路112と、接続流路113とが設けられている。流入流路110は、流入流路225に繋がるように配置されている。流出流路111は、暖房流出流路226に繋がるように配置されている。接続流路113は、貯液空間224に臨むように設けられ、冷媒調整部10の内部において流出流路111に繋がっている。接続流路113は、接続流路221に繋がるように配置されている。
流入流路225及び流入流路110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221及び接続流路113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20に向けて流出させる流路である。
流出流路112は、貯液空間224から流出する気相冷媒が流入する流路である。流出流路111は、流出流路112に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10には、絞り101と、開閉弁102と、流量調整弁103と、が設けられている。絞り101、開閉弁102、及び流量調整弁103については、熱交換器2が適用される冷凍サイクルの一例とともに後述する。
続いて、図2を参照しながら、本実施形態の熱交換器2が適用される冷凍サイクルの一例について説明する。図2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、減圧器30、蒸発器31、アキュムレータ32、圧縮機33、水冷コンデンサ34、熱交換器2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33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33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33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34へと流れる。
水冷コンデンサ34は、周知の水冷媒熱交換器である。水冷コンデンサ34は、第1熱交換部341と、第2熱交換部342とを有している。
第1熱交換部341は、圧縮機33の吐出口と熱交換器2との間に設けられている。すなわち、第1熱交換部341には、圧縮機33から吐出される冷媒が流れている。
第2熱交換部342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37により冷却水が循環している。冷却水は、第2熱交換部342、ヒータコア35、冷却ポンプ37、エンジン36の順で循環する。
水冷コンデンサ34では、第1熱交換部341内を流れる冷媒と、第2熱交換部342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341から流出した冷媒は、熱交換器2の冷媒調整部10へと流れる。
冷却水循環回路72では、エンジン36及び第2熱交換部342において加熱された冷媒がヒータコア35を流れることにより、ヒータコア35が加熱される。ヒータコア35は、空調ユニット73のケーシング39内に配置されている。ヒータコア35は、その内部を流れる冷却水と、ケーシング39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34は、圧縮機33から吐出されて第1熱交換部341に流入する冷媒が有する熱を冷却水とヒータコア35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。
冷媒調整部10の、絞り101及び開閉弁102は、圧力調整部として機能している。絞り101及び開閉弁102は、熱交換器2の上流側熱交換部20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20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。
水冷コンデンサ34の第1熱交換部341から流出した冷媒は、流入流路225を通って絞り101に流れる。絞り101は、水冷コンデンサ34の第1熱交換部341から流出した冷媒を減圧して吐出する。絞り101としては、例えば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が、絞り開度が変動するものも用いることができる。絞り101から吐出される冷媒は、接続流路221を通って上流側熱交換部20へと流れる。
バイパス流路114は、第1熱交換部341から流出した冷媒を絞り601を迂回させて上流側熱交換部20に導く冷媒流路である。開閉弁102は、バイパス流路114を開閉する電磁弁である。
暖房モード時に開閉弁102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34の第1熱交換部341から流出した冷媒が絞り101を流れることで減圧され、上流側熱交換部20へと流れる。
一方、冷房モード時には開閉弁102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34の第1熱交換部341から流出した冷媒が絞り101を迂回してバイパス流路114を流れる。第1熱交換部341から流出した冷媒は、減圧されることなく、上流側熱交換部20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20と、貯液器22と、下流側熱交換部21と、冷媒調整部10と、を有している。
上流側熱交換部20には、圧力調整部としての絞り101及び開閉弁102から流出した冷媒が流入する。上流側熱交換部20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20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20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22は、上流側熱交換部20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22は、分離された気相冷媒を暖房流出流路226に向けて吐出するとともに、分離された液相冷媒を冷房流出流路227に向けて吐出する。
暖房流出流路226は、暖房流出口226aにおいて冷媒流路712に繋がっている。冷媒流路712は、冷媒流路711の途中部分に接続されている。冷媒流路711は、減圧器30から流出した冷媒を圧縮機33の吸入口へと導く流路である。暖房流出流路226は、貯液器22から吐出される気相冷媒を、圧縮機33に導く流路である。
下流側熱交換部21には、貯液器22から液相冷媒が流入する。下流側熱交換部21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21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20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21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21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。
減圧器30には、下流側熱交換部21から流出した冷媒が冷房流出流路227及び冷房流出流路227に繋がっている冷媒流路713を介して流入する。減圧器30は、流入した冷媒を減圧して吐出する。減圧器30により減圧された冷媒は、蒸発器31に流入する。また、減圧器30には、蒸発器31から吐出された冷媒が流入する。減圧器30は、蒸発器31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31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31には、減圧器30から吐出される冷媒が流入する。蒸発器31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39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31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31から吐出され、減圧器30及び冷媒流路711を介して圧縮機33の吸入口に流入する。
流量調整弁103は、流出流路112から暖房流出流路226に至る途中部分に設けられている。流量調整弁103は、その開度の調整により、暖房流出流路226の流路断面積を変更可能な電磁弁からなる。流量調整弁103の開度の調整により、暖房流出流路226を流れる冷媒の流量を調整することができる。
空調ユニット73は、ケーシング39と、送風通路切替ドア38とを備えている。ケーシング39内には、送風空気が流れている。ケーシング39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31と、ヒータコア35とが順に配置されている。蒸発器31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39における蒸発器31の下流側には、ヒータコア35が配置される温風通路と、ヒータコア35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38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39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38が実線の第1ドア位置に位置する。これにより、蒸発器31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35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38が破線の第2ドア位置に位置する。これにより、蒸発器31を通過した送風空気が冷風通路を通過するため、蒸発器31で冷却された送風空気がそのまま下流側に流れる。
本実施形態の熱交換器2は、冷房作動及び暖房作動をするヒートポンプシステムに用いられる熱交換器であって、冷房作動時及び暖房作動時において冷媒と外気との間で熱交換を行う熱交換部である上流側熱交換部20及び下流側熱交換部21と、液冷媒を貯液する貯液器22と一体的に接合され、冷房作動時及び暖房作動時において冷媒の流れを切り替える冷媒調整部10と、を備えている。熱交換器2には、冷媒が流入する流入口225aと、冷房作動時に冷媒が流出する冷房流出口227aと、暖房作動時に冷媒が流出する暖房流出口226aと、が設けられており、流入口225aと暖房流出口226aとの間の距離が、流入口225aと冷房流出口227aとの間の距離よりも短くなるように配置されている。
本実施形態では、流入口225aと冷房流出口227aとの間の距離に比較して、流入口225aと暖房流出口226aとの間の距離が短くなるので、流入口225aと暖房流出口226aとの間の伝熱が促進される。そのため暖房時においては、熱交換器2に入る前の冷媒のエンタルピと熱交換器2を出た後の冷媒のエンタルピとの差が増大するため、暖房性能が向上する。また、流入口225aから導入される気液二相冷媒の乾き度が下がるため、冷媒の密度が増加し冷媒の圧損が低下するので、暖房性能が向上する。更に、流入口225aから導入される気液二相冷媒の乾き度が下がることによって、気液二相冷媒の液相成分が多くなり、冷媒の分配性が向上し、暖房性能が向上する。
本実施形態では、流入口225aと暖房流出口226aとの間の距離に比較して、流入口225aと冷房流出口227aとの間の距離が長くなるので、流入口225aと冷房流出口227aとの間の伝熱を抑制することができる。流入口225aと冷房流出口227aとの間の伝熱が促進されると、エンタルピ差の減少によるコンプレッサ動力悪化や、過冷却度低下による不具合が懸念される。流入口225aと冷房流出口227aとの間の伝熱を抑制することで、エンタルピ差の減少によるコンプレッサ動力悪化を抑制することができる。また、過冷却度の低下を抑制することで、蒸発器31への流入冷媒の乾き度増加による蒸発器31の冷媒圧損増加や分配悪化に起因する冷房性能低下を回避することができる。更に、減圧器30への流入冷媒に気相冷媒が混入することに起因する異音発生も抑制することができる。
また本実施形態の熱交換器2においては、流入口225aと暖房流出口226aとの間には、熱伝達部材27が設けられている。本実施形態では、流入流路225と暖房流出流路226との間における貯液器22の一部側壁をもって熱伝達部材27としている。流入口225aと暖房流出口226aとの間に熱伝達部材27を設けることで、流入口225aと暖房流出口226aとの間の伝熱を更に促進することができる。
また本実施形態の熱交換器2においては、図1,6,7に示されるように、流入口225aと暖房流出口226aとが単一のコネクタ部品25で構成されている。図6は、図1におけるコネクタ部品25を更に具体的に示した図である。図7は、図6において、流入口225a及び暖房流出口226aを見通す方向からコネクタ部品25を表した図である。更に、図3,8,9に示される熱交換器2Aのように、流入口225Aaと暖房流出口226Aaと熱伝達部材27Aとを、単一のコネクタ部品25Aで構成することもできる。図8は、図3におけるコネクタ部品25Aを更に具体的に示した図である。図9は、図8において、流入口225Aa及び暖房流出口226Aaを見通す方向からコネクタ部品25Aを表した図である。流入口225Aaと暖房流出口226Aaと熱伝達部材27Aとを単一のコネクタ部品25Aで構成することで、流入口225Aaと暖房流出口226Aaとの間の伝熱性を促進させる構成を簡便に実現することができる。
更に、コネクタ部品25Aは、流入口225Aaと暖房流出口226Aaとの間が熱伝達部材27Aによって埋められるように繋がれている。流入口225Aaと暖房流出口226Aaとの間が熱伝達部材27Aによって繋がれるので、伝熱経路を十分に確保することができ、流入口225Aaと暖房流出口226Aaとの間の伝熱を更に促進することができる。
また本実施形態の熱交換器2及び熱交換器2Aにおいては、冷房流出口227aは、コネクタ部品25,25Aとは異なる部品に設けられている。より具体的には、冷房流出口227aは、下流側熱交換部21を構成するヘッダタンク213に繋がれた冷房流出流路227の端部に設けられている。流入口225a,225Aa及び暖房流出口226a,226Aaが設けられているコネクタ部品25,25Aとは異なる部品に冷房流出口227aを設けることで、流入口225a,225Aaと冷房流出口227aとの間の伝熱を抑制することができる。
更に、図4に示される熱交換器2Bのように、冷房流出口227Baを貯液器22Bに設けることもできる。熱交換器2Bでは、上流側熱交換部20Bのみが設けられ、下流側熱交換部21に相当する熱交換部は設けられていない。冷房流出口227Baは、貯液器22Bに繋がれた冷房流出流路227Bの端部に設けられている。
また本実施形態の熱交換器2,2A,2Bにおいては、流入口225a,225Aaにおける冷媒の流れ方向と暖房流出口226a,226Aaにおける冷媒の流れ方向とが対向流となるように、流入口225a,225Aa及び暖房流出口226a,226Aaが配置されている。流入口225a,225Aa及び暖房流出口226a,226Aaそれぞれにおける冷媒の流れ方向が対向流となるように配置することで、流入口225a,225Aaと暖房流出口226a,226Aaとの間の伝熱がより促進される。
また本実施形態の熱交換器2,2A,2Bにおいては、貯液器22,22Bの長手方向において、流入口225a,225Aa、暖房流出口226a,226Aa、冷房流出口227a,227Baの順に配置されている。
流入口225a,225Aaと暖房流出口226a,226Aaとの間に冷房流出口227a,227Baが配置されていないので、流入口225a,225Aaと暖房流出口226a,226Aaとの間の伝熱を促進することができる。流入口225a,225Aaと冷房流出口227a,227Baとの間に暖房流出口226a,226Aaが配置されているので、冷房時においては、暖房流出口226a,226Aa及びそれに繋がる流路が断熱層の役割を担い、流入口225a,225Aaと冷房流出口227a,227Baとの間の伝熱を抑制し、熱害を回避することができる。
更に、図5に示される熱交換器2Cのように、接続流路222から流れ込む冷媒を、冷媒調整部10C内部に直接導入するようにしてもよい。接続流路222から流れ込む冷媒は、冷媒導入口115Cから冷媒調整部10C内部に流れ込む。図5に示されるように、流量調整弁103Cが最も上方に位置していると、流出流路112Cが開放され、貯液空間224に冷媒が流れる。一方、流量調整弁103Cが最も下方に位置していると、流出流路112Cが閉塞され、暖房流出口226aに向かって冷媒が流れる。
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示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、本開示の特徴を備えている限り、本開示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。
20:上流側熱交換部
21:下流側熱交換部
10:冷媒調整部
225a,225Aa:流入口
226a,226Aa:暖房流出口
227a,227Ba:冷房流出口
21:下流側熱交換部
10:冷媒調整部
225a,225Aa:流入口
226a,226Aa:暖房流出口
227a,227Ba:冷房流出口
Claims (7)
- 冷房作動及び暖房作動をするヒートポンプシステムに用いられる熱交換器であって、
冷房作動時及び暖房作動時において冷媒と外気との間で熱交換を行う熱交換部(20,21)と、
液冷媒を貯液する貯液器と一体的に接合され、冷房作動時及び暖房作動時において冷媒の流れを切り替える冷媒調整部(10)と、を備え、
冷媒が流入する流入口(225a,225Aa)と、冷房作動時に冷媒が流出する冷房流出口(227a,227Ba)と、暖房作動時に冷媒が流出する暖房流出口(226a,226Aa)と、が設けられており、
前記流入口と前記暖房流出口との間の距離が、前記流入口と前記冷房流出口との間の距離よりも短くなるように配置されている、熱交換器。 - 請求項1に記載の熱交換器であって、
前記流入口と前記暖房流出口との間には、熱伝達部材(27,27A)が設けられている、熱交換器。 - 請求項2に記載の熱交換器であって、
前記流入口(225Aa)と前記暖房流出口(226Aa)と前記熱伝達部材(27A)とは、単一のコネクタ部品(25A)で構成されている、熱交換器。 - 請求項3に記載の熱交換器であって、
前記コネクタ部品は、前記流入口と前記暖房流出口との間が前記熱伝達部材によって埋められるように繋がれている、熱交換器。 - 請求項3又は4に記載の熱交換器であって、
前記冷房流出口は、前記コネクタ部品とは異なる部品に設けられている、熱交換器。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の熱交換器であって、
前記流入口における冷媒の流れ方向と前記暖房流出口における冷媒の流れ方向とが対向流となるように、前記流入口及び前記暖房流出口が配置されている、熱交換器。 - 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、
前記貯液器の長手方向において、前記流入口、前記暖房流出口、前記冷房流出口の順に配置されている、熱交換器。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017197822A JP6897478B2 (ja) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | 熱交換器 |
DE112018004493.9T DE112018004493T5 (de) | 2017-10-11 | 2018-10-03 | Wärmetauscher |
PCT/JP2018/037044 WO2019073880A1 (ja) | 2017-10-11 | 2018-10-03 | 熱交換器 |
CN201880066577.9A CN111213020B (zh) | 2017-10-11 | 2018-10-03 | 热交换器 |
US16/841,260 US20200232726A1 (en) | 2017-10-11 | 2020-04-06 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017197822A JP6897478B2 (ja) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | 熱交換器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019070504A JP2019070504A (ja) | 2019-05-09 |
JP6897478B2 true JP6897478B2 (ja) | 2021-06-30 |
Family
ID=66100861
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017197822A Active JP6897478B2 (ja) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | 熱交換器 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20200232726A1 (ja) |
JP (1) | JP6897478B2 (ja) |
CN (1) | CN111213020B (ja) |
DE (1) | DE112018004493T5 (ja) |
WO (1) | WO2019073880A1 (ja) |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4078812B2 (ja) * | 2000-04-26 | 2008-04-23 | 株式会社デンソー | 冷凍サイクル装置 |
JP2004053060A (ja) * | 2002-07-17 | 2004-02-19 | Fuji Koki Corp | 膨張弁 |
JP4083032B2 (ja) * | 2003-02-13 | 2008-04-30 | 株式会社テージーケー | エバポレータ |
JP4803199B2 (ja) * | 2008-03-27 | 2011-10-26 | 株式会社デンソー | 冷凍サイクル装置 |
JP5746872B2 (ja) * | 2011-02-01 | 2015-07-08 | 株式会社ケーヒン・サーマル・テクノロジー | コンデンサ |
JP5073849B1 (ja) * | 2011-07-05 | 2012-11-14 | シャープ株式会社 | 熱交換器及びそれを搭載した空気調和機 |
US9488395B2 (en) * | 2011-09-02 | 2016-11-08 | Sanden Holdings Corporation | Heat exchanger and heat pump system using the same |
CN104422201B (zh) * | 2013-08-27 | 2018-05-08 | 浙江盾安热工科技有限公司 | 一种气液分离式蒸发器 |
CN204063696U (zh) * | 2014-09-16 | 2014-12-31 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种车用空调冷凝器 |
JP6432339B2 (ja) * | 2014-12-25 | 2018-12-05 | 株式会社デンソー | 冷凍サイクル装置 |
JP6562025B2 (ja) * | 2016-04-08 | 2019-08-21 | 株式会社デンソー | 熱交換器 |
JP6543213B2 (ja) | 2016-04-28 | 2019-07-10 | 株式会社日本テクノ | 表面硬化処理方法および表面硬化処理装置 |
-
2017
- 2017-10-11 JP JP2017197822A patent/JP6897478B2/ja active Active
-
2018
- 2018-10-03 WO PCT/JP2018/037044 patent/WO2019073880A1/ja active Application Filing
- 2018-10-03 CN CN201880066577.9A patent/CN111213020B/zh active Active
- 2018-10-03 DE DE112018004493.9T patent/DE112018004493T5/de not_active Withdrawn
-
2020
- 2020-04-06 US US16/841,260 patent/US20200232726A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112018004493T5 (de) | 2020-07-30 |
CN111213020A (zh) | 2020-05-29 |
JP2019070504A (ja) | 2019-05-09 |
WO2019073880A1 (ja) | 2019-04-18 |
US20200232726A1 (en) | 2020-07-23 |
CN111213020B (zh) | 2021-09-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11441793B2 (en) | Air conditioner | |
CN109501552B (zh) | 用于车辆的热泵系统 | |
JP6218953B2 (ja) | 車両用のヒートポンプシステム | |
KR101620343B1 (ko) | 이중 압축기 냉각기에서의 압력차를 제한하기 위한 장치 | |
CN111688434A (zh) | 车载温度调节装置 | |
JP6562025B2 (ja) | 熱交換器 | |
KR102170459B1 (ko) | 차량용 에어컨시스템 | |
CN110831796A (zh) | 包括具有热交换器的制冷剂回路的用于车辆的制冷设备以及用于这种制冷设备的热交换器 | |
KR101631185B1 (ko) | 차량용 에어컨시스템 | |
KR101714459B1 (ko) | 차량용 히트 펌프 시스템 | |
KR102250000B1 (ko) | 차량용 히트 펌프 시스템 | |
JP6614184B2 (ja) | 冷凍サイクル装置及び熱交換器 | |
US20210063067A1 (en) | Heat exchanger | |
KR101544877B1 (ko) | 차량용 히트 펌프 시스템 | |
JP6897478B2 (ja) | 熱交換器 | |
CN107709898B (zh) | 热交换器以及热泵系统 | |
KR102326346B1 (ko) | 차량용 히트 펌프 시스템 | |
WO2017175726A1 (ja) | 熱交換器 | |
KR102123858B1 (ko) | 차량용 에어컨시스템 | |
JP6780516B2 (ja) | 貯液器 | |
KR102136749B1 (ko) | 공기 조화기 | |
TW201945671A (zh) | 空調裝置 | |
JP2005201500A (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
KR101445550B1 (ko) | 차량용 히트 펌프 시스템 | |
KR102122562B1 (ko) | 공기 조화기 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200910 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210511 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210524 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6897478 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |