JPH0387572A - 冷媒凝縮器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、冷凍サイクルに使用される熱交換器に関する
。

［従来の技術］ 冷凍サイクルは、余剰冷媒を蓄えるレシーバやアキュー
ムレータを備える。

従来のレシーバは、冷媒凝縮器とは別体に設けられ、冷
媒凝縮器と冷媒配管を用いて接続されていた。また、ア
キュームレータも、冷媒蒸発器とは別体に設けられ、冷
媒蒸発器と冷媒配管を用いて接続されていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来では、レシーバやアキュームレータ
を、冷媒凝縮器や冷媒蒸発器に接続するための冷媒配管
骨、設置スペースが必要となる。

また、レシーバやアキュームレータを、冷媒凝縮器や冷
媒蒸発器に接続するための冷媒配管や、接続ジヨイント
などの接続手段が必要であったため、冷凍サイクルの製
造コストが高くなっていた。

本発明の目的は、レシーバやアキュームレータを、冷媒
凝縮器や冷媒蒸発器に接続するための冷媒配管を無くし
て冷凍サイクルのコンパクト化を図るとともに、冷凍サ
イクルの製造コストを安価にする熱交換器の提供にある
。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明の熱交換器は、次
の技術的手段を採用する。

熱交換器は、内部に冷媒が流れる複数のチューブと、こ
の複数のチューブの一方の端部に接続された第１タンク
と、前記複数のチューブの他方の端部に接続された第２
タンクとを具備する。

そして、前記第２タンクは、前記複数のチューブの全部
または一部を通過した冷媒を蓄える貯蓄室を備え、気相
冷媒と液相冷媒とに分離させるとともに、この貯蓄室内
で分離された気相冷媒または液相冷媒を送出する送出管
を備える。

［作用］ 複数のチューブの全部、または一部を通過した冷媒は、
第２タンクの貯蓄室に流入する。貯蓄室内に流入した冷
媒は、貯蓄室内で気液分離し、気相冷媒または液相冷媒
のみが送出管によって貯蓄室外へ流出する。

［発明の効果］ 本発明は、以上の作用で説明したように、チューブを通
過した冷媒が、従来のように冷媒配管を通ること無く、
第２タンクの有する貯蓄室内へ流入する。このため、従
来用いられてきた、熱交換器と貯蓄室とを接続するため
の冷媒配管や、接続ジヨイントなどの接続手段が不要と
なる。

この結果、接続の配管を無くすことにより、冷凍サイク
ルの設置スペースを従来に比較して小さくすることが可
能となる。また、接続手段が不要となることにより、冷
凍サイクルの製造コストを低く抑えることができる。

［実施例］ 次（こ、本発明の熱交換器を図に示す一実施例に基づき
説明する。

（第１実施例の構成〉 第１図および第２図は本発明の第１実施例を示すもので
、第１図は冷媒凝縮器の断面図を示す。

本実施例は、レシーバを一体化した冷媒凝縮器を示す。

冷媒凝縮器（本発明の熱交換器）１は、図示しない冷凍
サイクルの構成部品で、図示しない冷媒圧縮機より送ら
れてきた高温、高圧の気相冷媒を液化、凝縮するもので
ある。冷媒凝縮器１は、大別して複数のチューブ２、フ
ィン３、第１タンク４、第２タンク５から構成される。

次に、複数のチューブ２、フィン３、第１タンク４、第
２タンク５を、それぞれ説明する。

ａ−１）複数のチューブ２の説明。

複数のチューブ２は、複数（本実施例では７本）のチュ
ーブ２を水平方向へ延ばし、上下方向へ列設させたもの
である（冷媒凝縮器１が搭載された状態で）、各チュー
ブ２は、耐腐食性に優れ、熱伝達率の高い金属材料（例
えばアルミニウム〉よりなる偏平な管で、内部に多数の
冷媒通路が形成されている。

なお、本実施例の複数のチューブ２は、下方より、４本
の第１凝縮チユーブ６と、２本の第２凝縮チユーブ７と
、１本の第３凝縮チユーブ８とに分類される。

ｂ−１）フィン３の説明。

フィン３は、各チューブ２の各間に挟まれて、チューブ
２間を流れる空気と、チューブ２内を流れる冷媒との熱
交換効率を向上させるもので、チエ−１２と同一の金属
材料よりなる極薄の板材を、波状に曲折して各チューブ
２間に接合したものである。

Ｃ−１）第１タンク４の説明。

第１タンク４は、いわゆるヘッダで、複数のチューブ２
の一端に接続される。この第１タンク４は、筒体９、セ
パレータ１０、キャップ１１、流入管１２を組み合わせ
てなる。

筒体９は、チューブ２と同一の金属材料よりなる筒状の
容器で、周壁に各チューブ２の端部を挿入する７つのチ
ューブ挿入穴が形戒されている。

セパレータ１０は、筒体９の内部を、下側の流入室１３
と、上側の第２リターン室１４とに区画する隔壁で、チ
ューブ２と同〜の金属材料よりなる。なお、流入室１３
は、第１１に縮チューブ６と連通ずる空間である。また
、第２リターン室１４は、第２凝縮チユーブ７と第３１
１ｍチューブ８とに連通ずる空間である。

キャップ１１は、筒体９の両端に取り付けられる蓋で、
チューブ２と同一の金属材料よりなる。なお、第１タン
ク４の下方に取り付けられるキャップ１１には、流入管
１２を挿通する穴が形戒されている。

流入管１２は、流入室１３と連通し、冷媒圧ｍ機より冷
媒配管を介して導かれた高温高圧の気相冷媒を、流入室
１３内へ導く管で、チューブ２と同一の金属材料よりな
る。

ｄ−１）第２タンク５の説明。

第２タンク５も、いわゆるヘッダで、複数のチューブ２
の他端に接続される。第２タンク５は、側壁１５、筒体
１６、セパレータ１７、キャップ１８、送出管１９を組
み合わせてなる。

側壁１５は、筒体１６と固着され、筒体１６との間に冷
媒の通路となる空間（連絡室２０）を形戒するもので、
断面Ｕ字形を呈する。この側壁１５には、チューブ２の
端部が挿入される７つのチューブ２挿入穴が形戒されて
いる。なお、側壁１５は、チューブ２と同一の金属材料
よりなる。

筒体１６は、内部に過剰冷媒を蓄える貯蓄室２１を形成
する。この筒体１６は、上側に下達する流出室２２と連
通する連通穴２３を備える。なお、筒体１６は、チュー
ブ２と同一の金属材料よりなる。

セパレータ１７は、連絡室２０の内部を、下方の第１リ
ターン室２４と、上方の流出室２２とに区画する隔壁で
、チューブ２と同一の金属材料よりなる。

なお、第１リターン室２４は、第１凝縮チユーブ６と第
２凝縮チユーブ７と連通ずる空間である。また、流出室
２２は、第３凝縮チユーブ８に連通ずる空間である。

キャップ１８は、側壁１５および筒体１６の両端に取り
付けられる蓋で、チューブ２と同一の金属材料よりなる
。なお、第２タンク５の上方に取り付けられるキャップ
１８には、送出管１９を挿通する穴が形成されている。

送出管１９は、貯蓄室２１内に溜められた冷媒のうち、
液冷媒のみを第２タンク５の外へ導く管で、減圧装置に
連通する冷媒配管と接続される。なお、送出管１９は、
チューブ２と同一の金属材料よりなる。

なお、筒体１６、キャップ１８、送出管１９により、貯
蓄室２１内に過剰冷媒を蓄えるレシーバが構成される。

（第１実施例の作動） 次に、上記よりなる冷媒凝縮器１の冷媒の流れを、簡単
に説明する。なお、冷媒凝縮器１は、各チューブ２が水
平方向へ延び、かつ上下方向へ列設されるように搭載さ
れている。

冷媒圧縮機より吐出された高温、高圧の気相冷媒は、流
入管１２を介して流入室１３へ流入する。流入室１３へ
流入した冷媒は、第１凝縮チユーブ６、第１リターン室
２４、第２凝縮チユーブ７、第２リターン室１４、第３
凝縮チユーブ８を通り、流出室２２へ流入する。各チュ
ーブ２を流れる冷媒は、フィン３を通過する空気と熱交
換を行い、冷却され、液化、凝縮される。

各チューブ２を流れる間に液化し、流出室２２へ流入し
た冷媒は、筒体１６内と連通する連通穴２３を介して筒
体１６の内部、つまり貯蓄室２１に流入する。

貯蓄室２１に流入した冷媒は、貯蓄室２１内で気液分離
され、液相冷媒のみが送出管１９より第２タンク５の外
部へ送られる。なお、第２タンク５より流出した冷媒は
、冷媒配管を介して図示しない減圧装置へ送られる。

（第１実施例の効果） 上述のように、各チューブ２を通過した冷媒が、従来の
ように冷媒配管を通ること無く、第２タンク５内の流出
室２２から、第２タンク５内の貯蓄室２１内へ直接流入
する。このため、従来用いられてきた、冷媒凝縮器とレ
シーバとを接続するための冷媒配管や、接続ジヨイント
などの接続手段が不要となる。

この結果、接続の配管が無くなることにより、冷凍サイ
クルの設置スペースを従来に比較して小さくすることが
可能となる。また、接続手段が不要となることにより、
冷凍サイクルの製造コストを低く抑えることができる。

さらに、本実施例によれば、第２タンク５が上下方向に
延びるため、第２タンク５内の貯蓄室２１も、従来別体
に用いられるレシーバと同じ様に上下方向へ延びる。こ
の結果、レシーバ機能を冷媒凝縮器１に設けても、冷媒
凝縮器１の外形が、はとんど大きくならない。

（第２実施例の構成） 第３図および第４図に本発明の第２実施例を示す。

本実施例は、レシーバとともに、スーパークーラ２５も
一体化した冷媒凝縮器１を示す。

ａ−２）複数のチューブ２の説明。

本実施例は、１０本の円筒状チューブ２を備え、下方よ
り、４本の第１凝縮チユーブ６と、３本の第２凝縮チユ
ーブ７と、２本の第３凝縮チユーブ８と、冷媒に過冷却
度を付与する１本の過冷却チューブ２６とに分類される
。

ｂ−２）フィン３の説明。

本実施例のフィン３は、多数の薄い板状で、各チューブ
２が貫通してなる。（なお、チューブ２を偏平に形成し
、フィン３をコルゲート形状に設けても良い、） Ｃ−２）第１タンク４の説明。

第１タンク４内は、セパレータ１０によって、下方より
、流入室１３と、第２リターン室１４と、流出室２２と
に区画されている。なお、下側のキャップ１１には、冷
媒圧縮機の吐出口に接続された冷媒配管が接続される流
入管１２が接続されている。また、上側のキャップ１１
には、減圧装置に接続された冷媒配管に接続される流出
管３０が接続されている。

ｄ−２）第２タンク５の説明。

本実施例の第２タンク５は、チューブ２の端部に接続さ
れる筒体２７の内部に、第１凝縮チユーブ６と第２凝縮
チユーブ７とに連通する小さな小筒体２８を配した二重
管ｉ造（第４図参照〉を呈する。

そして、筒体２７は、第３凝縮チユーブ８と連通し、小
筒体２８によって区画された筒体２７内が貯蓄室２１と
される。筒体２７の上側は、セパレータ１７に°よって
、過冷却チューブ２６に冷媒を導く過冷却流入室２９が
区画されている。この過冷却流入室２９は、送出管１９
を介して、下部の貯蓄室２１と連通ずる。なお、送出管
１９は、下端が貯蓄室２１の底部で開口しており、貯蓄
室２１内に蓄えられた冷媒のうち、液相冷媒のみをスー
パークーラ２５へ導くように設けられている。なお、ス
ーパークーラ２５は、過冷却流入室２９、過冷却チュー
ブ２６、流出室２２から構成されている。

また、第２タンク５の上端のキャップ１８には、サイト
グラス３１が設けられている。このサイトグラス３１は
、送出管１９から過冷却流入室２９へ導かれる冷媒の状
態を、外部より視認するためのものである。

（第２実施例の作動） 次に、本実施例の冷媒凝縮器１の冷媒の流れを、簡単に
説明する。

流入管１２より流入室１３へ流入した冷媒は、第１凝縮
チユーブ６、第１リターン室２４、第２凝縮チユーブ７
、第２リターン室１４、第３凝縮チユーブ８を通って、
液化凝縮され、貯蓄室２１の内部に流入する。貯蓄室２
１の内部に流入した冷媒は、気液分離され、液相冷媒の
みが送出管１９を介して過冷却流入室２９へ流入する。

過冷却流入室２９へ流入した冷媒は、過冷却チューブ２
６を通過し、流出室２２を介して流出管３０より第１タ
ンク４の外部へ送られる。なお、流出管３０より流出す
る冷媒は、過冷却チューブ２６を通過する際に過冷却度
が与えられる。この結果、冷凍サイクルの冷却能力が、
向上する。

（第２実施例の効果） 従来であれば、スーパークーラを備えた冷凍サイクルは
、冷媒凝縮器とレシーバとを冷媒配管で接続するととも
に、レシーバとスーパークーラとを冷媒配管で接続して
いたため、冷媒配管の弓き回しか複雑となり、搭載が困
難であるとともに、大きな設置スペースを必要としてい
た。しかるに、本実施例では、冷媒凝縮器１とレシーバ
とを結ぶ冷媒配管、およびレシーバとスーパークーラ２
５とを結ぶ冷媒配管が不要であるため、搭載が容易とな
る、搭載スペースが小さくて済む、冷媒配管の廃止によ
りコストを低く抑えることができるなどの効果を有する
。

（第３実施例の構成） 第５図および第６図に本発明の第３実施例を示す。

本実施例は、アキュームレータを一体化した冷媒蒸発器
（本発明の熱交換器）３２を示す。

ａ−３）複数のチューブ２の説明。

本実施例は、９本の円筒状のチューブ２を備え、下方よ
り、３本の第１蒸発チューブ３３と、３本の第２蒸発チ
ューブ３４と、３本の第３蒸発チューブ３５とに分類さ
れる。

ｂ−３）フィン３の説明。

本実施例のフィン３は、薄い板状で、各チューブ２が貫
通してなる。

Ｃ−３）第１タンク４の説明。

第１タンク４内は、セパレータ１０によって、下方より
、流入室１３と、第２リターン室１４とに区画されてい
る。なお、下側のキャップ１１には、流入管１２が接続
されている。

ｄ−３）第２タンク５の説明。

本実施例の第２タンク５は、チューブ２の端部に接続さ
れる筒体２７の内部に、第１蒸発チューブ３３と第２蒸
発チューブ３４とに連通ずる小さな小筒体２８を配した
二重管構造（第６図参照）を呈する。

そして、筒体２７は、第３蒸発チューブ３５と連通し、
小筒体２８によって区画された筒体２７内が貯蓄室２１
とされる。

第２タンク５の下側のキャップ１８には、送出管１９が
接続されている。この送出管１９は、貯蓄室２１内の気
相冷媒を第２タンク５の外部へ導くもので、干、端が、
貯蓄室２１内の上方で開口している。また、この送出管
１９は、貯蓄室２１の底部と連通ずるオイル戻し穴３６
を備える。このオイル戻し穴３６は、液冷媒に混入する
オイルを、冷媒圧縮機へ導くための開口である。

なお、筒体２７および小筒体２８、キャップ１８、送出
管１９により、貯蓄室２１内に過剰冷媒を蓄えるアキュ
ームレータが構成される。

（第３実施例の作動〉 減圧装置によって低温の霧状とされた冷媒は、流入管１
２を介して流入室１３へ流入する。流入室１３へ流入し
た冷媒は、第１蒸発チューブ３３、第１リターン室２４
、第２蒸発チューブ３４、第２リターン室１４、第３蒸
発チューブ３５を通り、貯蓄室２１に流入する。冷媒は
、各チューブ２を通過する際、フィン３を通過する空気
と熱交換を行い、蒸発する。

第３蒸発チューブ３５を通過した冷媒は、貯蓄室２１内
で気液分離され、気相冷媒のみが送出管１９より第２タ
ンク５の外部へ送られる。

く第３実施例の効果） 上述のように、各チューブ２を通過した冷媒が、従来の
ように冷媒配管を通ること無く、直接貯蓄室２１へ流入
する。このため、従来用いられてきた、冷媒蒸発器とア
キュームレータとを接続するための冷媒配管や、接続ジ
ヨイントなどの接続手段が不要となる。この結果、冷凍
サイクルの設置スペースを従来に比較して小さくするこ
とが可能となるとともに、冷凍サイクルの製造コストを
低く抑えることができる。

（第４実施例の構成〉 第７図ないし第９図に本発明の第４実施例を示し、第７
図はアキュームレータを一体化した冷媒蒸発器３２を示
す。

本実施例の冷媒蒸発器３２は、積層型熱交換器で、冷媒
の流入部分に入口側気液分離器３７、冷媒の流出部分に
出口側気液分離器３８を備える。

冷媒蒸発器３２は、積層型熱交換器で、一対のプレート
を積層して複数のチューブ２、および両端の第１タンク
４および第２タンク５を槽底する。

各チューブ２は、第８図に示すように、冷媒の流れ方向
が１８０゛反転するもので、第１タンク４および第２タ
ンク５は、共に下方に並んで位置する６ 本実施例の第１タンク４内は、全て連通しており、入口
側気液分離器３７より流入した冷媒は、第１タンク４か
ら、各チューブ２を介して第２タンク５へ流入する。

第２タンク５内も、全て連通しており、各チューブ２を
通過した冷媒が流入する。また、第２タンク５内は、冷
媒蒸発器３２の端部に設けられた出口側気液分離器３８
に連通している。

この出口側気液分離器３８は、冷媒蒸発器３２の端部の
プレートに接合されたハウジングプレート３９（第９図
参照）と、このハウジングプレート３９内に配された気
液分離パイプ４０とからなる。気液分離パイプ４０は、
上端がハウジングプレート３９内の」部で開口して設け
られ、下端がハウジングプレート３９に接合されて閉じ
られている。そして、気液分離パイプ４０の周囲のハウ
ジングプレート３９内は、第２タンク５内を含む貯蓄室
２１が形成される。

このため、出口側気液分離器３８および第２タンク５に
よって、アキュームレータが′！Ｒ威される。

また、気液分離パイプ４０の下端には、オイルの混入し
た液冷媒を気液分離パイプ４０内に導くオイル戻し穴３
６が開けられている。そして、送出管１９は、オイル戻
し穴３６によって気液分離バイブ４０内に導かれた液冷
媒を吸引するべく、気液分離パイプ４０の底部で、開口
している。

入口側気液分離器３１について、説明する。

本実施例の入口側気液分離器３１は、遠心分離式で、円
筒形のハウジング４１．および分離した気相冷媒を取り
出す気相冷媒取出管４２を備える。

ハウジング４１の側壁には、冷媒液「装置から導かれた
冷媒をハウジング４１内の側壁に沿って吹き出す噴出口
４３が形成されている。そして、噴出口４３から流入し
た冷媒は、ハウジング４１の側壁に沿って回転し、ハウ
ジング４１の中心に、気相冷媒が集まる。

気相冷媒取出管４２は、ハウジング４１の中心部分に開
口する管で、ハウジング４１の中心に集まった気相冷媒
を、入口側気液分離器３７の外部へ導く。

気相冷媒取出管４２によって取り出された気相冷媒は、
各チューブ２のリターン部分に導かれる。これは、気相
冷媒取出管４２の中に、液冷媒が混入する可能性がある
ため、液冷媒が混入した際、液冷媒を蒸発させて、液冷
媒が冷媒圧縮機に導かれるのを防ぐためである。なお、
気相冷媒取出管４２によって取り出された冷媒を各チュ
ーブ２に分配するべく、各チューブ２のリターン部分に
は、気相冷媒取出管４２に連通する分配通路４４が形成
されている。

（第４実施例の作動） 減圧装置によって低温の霧状とされた冷媒は、入口側気
液分離器３７によって、気液分離され、液相冷媒が第１
タンク４を介して各チューブ２へ導かれる。冷媒は、各
チューブ２を通過する際、フィン３を通過する空気と熱
交換を行い、蒸発する。

一方、気相冷媒取出管４２によって取り出された冷媒は
、各チューブ２に分配され、混入した液冷媒がチューブ
２内で蒸発する。

各チューブ２を通過した冷媒は、第２タンク５内を含む
貯蓄室２１内に蓄えられる。そして、出口側気液分離器
３８で分離した気相冷媒のみが送出管１９より冷媒圧縮
機へ向けて送り出される。

（第４実施例の効果） 冷媒蒸発器３２の冷媒の入口部分に、入口側気液分離器
３７を設けたことにより、各チューブ２の入口に、液冷
媒のみを流すことができる。すると、冷媒の流れる部分
に、気相冷媒と液相冷媒との不均一分布の発生が抑えら
れる。これにより、冷媒蒸発器３２を通過する部分によ
る、温度差が抑えられる。また、液冷媒の流れる割合が
高くなるため、冷媒蒸発器３２の熱交換効率が向上し、
冷媒蒸発器３２の小型、軽量化を図ることができる。

また、第２タンク５内が、出口側気液分離器３８の貯蓄
室２１と連通し、共通化するため、出口側気液分離器３
８内における貯蓄室２１内の容積が、小さく抑えられる
。

なお、本実施例では、入口側気液分離器３７によって取
り出された気相冷媒を、冷媒蒸発器３２の途中へ導いた
例を示したが、出口側気液分離器３８の貯蓄室２１内へ
導いたり、あるいは送出管１９内へ導くなどしても良い
。

（第５実施例） 第１０図は本発明の第５実施例を示す冷媒蒸発器３２の
断面図である。

本実施例の入口側気液分離器３７は、冷媒減圧装置から
導かれた冷媒を、冷媒衝突板４５に衝突させ、気相冷媒
と液相冷媒とに分離するものである。そして、分離した
気相冷媒は、ハウジング４１の上方で開口した気相冷媒
取出管４２内に導かれ、液相冷媒のみが、第１タンク４
内に導かれる。

（変形例） 本発明の冷媒ｕＷｉ器や冷媒蒸発器は、家庭用、工業用
の冷房装置、自動車用の冷房装置、船舶等の冷房装置な
ど、あらゆる用途の冷媒蒸発器に使用することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図４ｉ第１実施例を示すもので、第１
図は冷媒凝縮器の断面図、第２図は第１図のＩ−Ｉ線に
沿う断面図である。 第３図および第４図は第２実施例を示すもので、第３図
は冷媒凝縮器の断面図、第４図は第２タンクの断面図で
ある。 第５図および第６図は第３実施例を示すもので、第５図
は冷媒蒸発器の断面図、第６図は第２タンクの断面図で
ある。 第７図ないし第９図は本発明の第４実施例を示し、第７
図は冷媒蒸発器の断面図、第８図は第７図のＵ−ＩＩ線
に沿う断面図、第９図は第７図の■視図である。 第１０図は本発明の第５実施例を示す冷媒蒸発器の断面
図である。 図中　１・・・冷媒凝縮器（熱交換器〉２・・・チュー
ブ　　　４・・・第１タンク５・・・第２タンク　　１
９・・・流出管２１・・・貯蓄室 ３２・・・冷媒凝縮器（熱交換器）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）内部に冷媒が流れる複数のチューブと、この複数の
   チューブの一方の端部に接続された第１タンクと、前記
   複数のチューブの他方の端部に接続された第２タンクと
   を具備する熱交換器において、前記第２タンクは、 前記複数のチューブの全部または一部を通過した冷媒を
   蓄え、気相冷媒と液相冷媒とに分離させる貯蓄室を備え
   るとともに、 この貯蓄室内で分離された気相冷媒または液相冷媒を送
   出する送出管を備える ことを特徴とする熱交換器。