JPH06129732A - 冷媒凝縮器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パス変更用ヘッダや連結パイプを廃止するこ
とにより低コスト化を図りながらも、冷媒の流れ方向を
吸込空気の流れ方向に対して対向流にして冷媒凝縮器の
熱交換性能を向上することを可能にする。 【構成】 各第１、第２入口側流路管２０、２１の出口
端と各出口側流路管２２の入口端とを三方管２３で接続
することによって、入口側より出口側に亘って冷媒の流
れ方向が吸込空気の流れ方向に対して対向流となるよう
に複数本のチューブ１９が配置される。さらに、冷媒凝
縮器３の複数本のチューブ１９の入口側を流れる冷媒の
流路面積より出口側を流れる冷媒の流路面積を減少する
ようにして、複数本のチューブ１９の入口側より出口側
に亘って冷媒の流速をほぼ一定にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒圧縮機より吐出さ
れた高温、高圧の気相冷媒を吸込空気と熱交換させて凝
縮液化させる冷媒凝縮器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両用空気調和装置に使用さ
れる冷媒凝縮器の入口側の冷媒状態は、気相冷媒の単相
状態であり、吸込空気と熱交換することによって冷媒が
冷却されるにつれて液相冷媒の割合が増加していく。そ
して、冷媒凝縮器の出口側の冷媒状態は、液相冷媒の単
相になる。したがって、冷媒凝縮器では、冷媒が気相か
ら液相へ相変化することによって、冷媒の体積が入口側
より出口側へ徐々に減少する。このため、複数本のチュ
ーブで構成される流路面積が冷媒の入口側より出口側に
亘って一定の場合に、出口側へ近づくにつれて冷媒の流
速が遅くなるため、冷媒凝縮器の出口側の熱伝達率が低
下するという不具合がある。そこで、従来より冷媒凝縮
器においては、冷媒の入口側より出口側に亘って冷媒の
流速が一定となるように、複数本のチューブで構成され
る流路面積を変化させることが行われている。このよう
な冷媒凝縮器１００は、図８ないし図１０に示したよう
に、入口側流路管１０１の本数（パス数）を１０本にし
て冷媒の入口側の流路面積を大きくし、出口側流路管１
０２の本数（パス数）を５本にして冷媒の出口側の流路
面積を減少させている（実開昭５８−１６９４６８号公
報等）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の冷媒
凝縮器１００においては、図１０に示したように、入口
側流路管１０１の本数と出口側流路管１０２の本数とを
変更（パス数の変更）するために、入口側ヘッダ１０３
および出口側ヘッダ１０４の他にパス変更用ヘッダ１０
５を取り付けている。このため、入口側ヘッダ１０３か
らパス変更用ヘッダ１０５へ向けて流れる冷媒の流れ方
向は吸込空気の流れ方向に対して対向流となるが、変更
用ヘッダ１０５から出口側ヘッダ１０４へ向けて流れる
冷媒の流れ方向は吸込空気の流れ方向に対して並行流と
なり、熱交換に優れる対向流と比べて熱交換性能が低下
してしまうという課題があった。また、冷媒凝縮器を上
下に二分割し双方に入口側ヘッダ、出口側ヘッダを設
け、上側の出口側ヘッダと下側の入口側ヘッダとを連結
パイプで接続して冷媒の流れ方向と吸込空気の流れ方向
とを対向流にしているものもある。ところが、この冷媒
凝縮器においては、ヘッダ数の増加および連結パイプの
取り廻しの複雑化によりコストが上昇してしまうという
課題があった。

【０００４】本発明は、パス変更用ヘッダや連結パイプ
を廃止することにより低コスト化を図りながらも、冷媒
の流れ方向を吸込空気の流れ方向に対して対向流にして
熱交換性能を向上することを可能にする冷媒凝縮器の提
供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数本のチュ
ーブ内に流入した気相冷媒を吸込空気と熱交換させて凝
縮液化させる冷媒凝縮器において、前記複数本のチュー
ブは、冷媒の流れ方向が吸込空気の流れ方向に対して対
向流となるように配された複数本の入口側流路管と、冷
媒の流れ方向が吸込空気の流れ方向に対して対向流とな
るように配され、前記複数本の入口側流路管より少ない
本数の出口側流路管と、前記複数本の入口側流路管のう
ちの２本以上の入口側流路管の出口端が各々接続される
２個以上の入口部、およびこれらの入口部に連通すると
共に、前記複数本の出口側流路管のうちの１本以上の出
口側流路管の入口端が接続される１個以上の出口部を有
する複数個の多方管とを備えた技術手段を採用した。

【０００６】

【作用】気相冷媒は、２本以上の入口側流路管内に流入
して吸込空気と熱交換して気相から液相へ徐々に相変化
していく。そして、２本以上の入口側流路管の出口端よ
り２個以上の入口部を介して多方管内に流入した冷媒
は、１個以上の出口部を介して１個以上の出口側流路管
内に流入して吸込空気と熱交換する。これによって、多
方管により、２本以上の入口側流路管内（複数本のチュ
ーブの入口側）を流れる冷媒の流路面積より１本以上の
出口側流路管内（複数本のチューブの出口側）を流れる
冷媒の流路面積が小さくなるので、複数本のチューブの
出口側を流れる冷媒の流速が入口側を流れる冷媒の流速
より遅くなることを防げるため、冷媒より吸込空気への
熱伝達率の低下が避けられる。なお、複数本の入口側流
路管および複数本の出口側流路管が冷媒の流れ方向が吸
込空気の流れ方向に対して対向流となるように配されて
おり、冷媒と吸込空気との熱交換性能に優れているの
で、全ての冷媒は出口側流路管の出口端で液相冷媒の単
相状態になる。

【０００７】

【実施例】

〔実施例の構成〕つぎに、本発明の冷媒凝縮器を図１な
いし図７に示す一実施例に基づいて説明する。ここで、
図１は冷媒凝縮器を示した図で、図２は冷凍サイクルを
示した図である。冷凍サイクル１は、バス車両用空気調
和装置に組み込まれている。この冷凍サイクル１は、図
２に示したように、冷媒圧縮機２、冷媒凝縮器３、レシ
ーバ４、スーパークーラ５、ドライヤ６、サイトグラス
７、膨張弁８および冷媒蒸発器９を順次接続してなる。
また、冷凍サイクル１には、スーパークーラ５、ドライ
ヤ６、サイトグラス７、膨張弁８および冷媒蒸発器９を
迂回して、レシーバ４の気相冷媒側と冷媒圧縮機２の吸
入側とを接続するバイパス管路１０が配されている。

【０００８】冷媒圧縮機２は、エンジン１１により回転
駆動され、レシーバ４または冷媒蒸発器９より内部に吸
入した気相冷媒を圧縮して、高温、高圧の気相冷媒を冷
媒凝縮器３へ吐出する。なお、エンジン１１には、エン
ジン１１のウォータジャケット（図示せず）内の冷却水
を冷却するラジエータ１２が接続されている。このラジ
エータ１２は、冷媒凝縮器３とスーパークーラ５と共に
自動車の走行風を受けやすい場所に取り付けられてい
る。冷媒凝縮器３は、冷媒圧縮機２の吐出側に接続さ
れ、冷媒圧縮機２より内部に流入した高温、高圧の気相
冷媒を吸込空気と熱交換させて凝縮液化させる熱交換器
である。

【０００９】レシーバ４は、冷媒凝縮器３の出口側に接
続され、気相冷媒と液相冷媒とを分離して、気相冷媒を
直接冷媒圧縮機２の吸入側に戻すと共に、空調負荷に対
応した必要量の液相冷媒をスーパークーラ５へ供給す
る。スーパークーラ５は、レシーバ４の液相冷媒側に接
続され、レシーバ４より内部に流入した液相冷媒を吸込
空気と熱交換させて冷媒に過冷却度を持たせる熱交換器
である。ドライヤ６は、スーパークーラ５の下流側に接
続され、液相冷媒中の水分を除去する乾燥剤等が封入さ
れている。サイトグラス７は、ドライヤ６の下流側に接
続され、冷凍サイクル１内を流れる冷媒の状態を観察す
るものである。

【００１０】膨張弁８は、例えば温度自動膨張弁であっ
て、冷媒蒸発器９の入口側に接続され、スーパークーラ
５よりドライヤ６とサイトグラス７を介して送られてき
た高温、高圧の液相冷媒を断熱膨張して低温、低圧の霧
状冷媒にする。冷媒蒸発器９は、冷媒圧縮機２の吸入側
と膨張弁８の下流側との間に接続され、膨張弁８より内
部に流入した気液二相の霧状冷媒をブロワ（図示せず）
により吹き付けられる空気と熱交換させて蒸発気化させ
る熱交換器である。バイパス管路１０の途中には、この
バイパス管路１０を間欠的に開閉するためのバイパスバ
ルブ１３が取り付けられている。

【００１１】次に、この実施例の冷媒凝縮器３の構造を
詳細に説明する。冷媒凝縮器３は、図１に示したよう
に、冷媒圧縮機２の吐出側より吐出した高温、高圧の気
相冷媒を入口側ヘッダ１４内に流入させるための流入用
の接続管１５、および出口側ヘッダ１６よりレシーバ４
へ高温、高圧の液相冷媒を流出させるための流出用の接
続管１７を備えている。入口側ヘッダ１４と出口側ヘッ
ダ１６は、円筒状の容器で、冷媒凝縮器３の複数の板状
フィン１８の右側に取り付けられており、その側壁には
複数本のチューブ１９の端部を接合するための複数の接
合孔（図示せず）が形成されている。

【００１２】図３および図４は冷媒凝縮器３の概略構造
を示した図である。複数本のチューブ１９は、図３およ
び図４に示したように、５本の第１入口側流路管２０、
５本の第２入口側流路管２１、５本の出口側流路管２２
および５個の三方管２３より構成されている。５本の第
１入口側流路管２０は、図３および図４に示したよう
に、入口端が入口側ヘッダ１４に接合され出口端が三方
管２３の一方の入口部２４にろう付け等の手段により接
合されている。また、冷媒凝縮器３の最も上側を通る第
１入口側流路管２０は、複数の板状フィン１８を貫くよ
うに配された４本のＵ字管部２５（図１、図４および図
７参照）、および最も右側の板状フィン１８より突出
し、且つ隣設するＵ字管部２５同士を接続する２本のＵ
字管部２７（図６および図７参照）より構成されてい
る。その他の第１入口側流路管２０もほぼ同様なパター
ンで構成されている。

【００１３】第２入口側流路管２１は、図３および図４
に示したように、入口端が入口側ヘッダ１４の挿入孔に
接合され出口端が三方管２３の一方の入口部２８にろう
付け等の手段により接合されている。また、冷媒凝縮器
３の最も上側を通る第２入口側流路管２１は、図５ない
し図７に示したように、複数の板状フィン１８を貫くよ
うに配された４本のＵ字管部２９（図１および図７参
照）、および最も右側の板状フィン１８より突出し、且
つ隣設するＵ字管部２９同士を接続する２本のＵ字管部
３１（図６および図７参照）より構成されている。その
他の第２入口側流路管２１もほぼ同様なパターンで構成
されている。

【００１４】出口側流路管２２は、図３および図４に示
したように、入口端が三方管２３の出口部３２にろう付
け等の手段により接合され、出口端が出口側ヘッダ１６
に接合されている。また、冷媒凝縮器３の最も上側を通
る出口側流路管２２は、図５ないし図７に示したよう
に、複数の板状フィン１８を貫くように配された２本の
Ｕ字管部３３（図１、図４および図７参照）、および最
も右側の板状フィン１８より突出し、且つ隣設するＵ字
管部３３同士を接続する１本のＵ字管部３４（図５参
照）より構成されている。その他の出口側流路管２２も
ほぼ同様なパターンで構成されている。三方管２３は、
本発明の多方管であって、最も右側の板状フィン１８よ
り外側に配され、第１、第２入口側流路管２０、２１の
出口端と出口側流路管２２の入口端とを連通させるもの
である。この三方管２３には、図１、図３、図６および
図７に示したように、２つの入口部（入口ポート）２
４、２８と１つの出口部（出口ポート）３２とが設けら
れている。

【００１５】〔実施例の作用〕つぎに、この冷凍サイク
ル１の作用を図１ないし図７に基づいて簡単に説明す
る。冷媒圧縮機２で圧縮された高温、高圧の気相冷媒
は、流入用の接続管１５を通って入口側ヘッダ１４内に
流入し、各第１、第２入口側流路管２０、２１に分配さ
れる。そして、各第１、第２入口側流路管２０、２１に
分配された気相冷媒は、これらの入口端から出口端まで
流れる間にＵ字管部２５、２７、２９、３１でＵターン
を繰り返しながら冷媒の流れ方向に対向して流れる吸込
空気と熱交換して凝縮液化されて気液二相状態となる。

【００１６】そして、気液二相状態の冷媒は、各第１、
第２入口側流路管２０、２１の出口端より入口部２４、
２８を通って各三方管２３内に流入して、出口部３２よ
り出口側流路管２２内に流入する。さらに、出口側流路
管２２内に流入した気液二相状態の冷媒は、これらの入
口端から出口端まで流れる間にＵ字管部３３、３４でＵ
ターンを繰り返しながら冷媒の流れ方向に対向して流れ
る吸込空気と熱交換する。なお、この吸込空気は、各第
１、第２入口側流路管２０、２１の外側を通過する吸込
空気より風上側の空気である。このため、気液二相冷媒
は、十分に吸込空気により冷却され、出口側流路管２２
の出口端付近では液相冷媒の単相状態となる。そして、
その液相冷媒は、各出口側流路管２２より出口側ヘッダ
１６内に流入して流出用接続管１７を通ってレシーバ４
へ送られる。

【００１７】〔実施例の効果〕以上のように、冷凍サイ
クル１に組み込まれた冷媒凝縮器３は、各第１、第２入
口側流路管２０、２１の出口端と出口側流路管２２の入
口端とを三方管２３で接続することによって、複数本の
チューブ１９の入口側を流れる冷媒の流路面積より出口
側を流れる冷媒の流路面積を減少させている。よって、
複数本のチューブ１９の出口側を流れる冷媒の流速が複
数本のチューブ１９の入口側を流れる冷媒の流速より遅
くなることを防止できるため、冷媒より吸込空気への熱
伝達率の低下を防止できる。また、冷媒凝縮器３は、各
第１、第２入口側流路管２０、２１の出口端と出口側流
路管２２の入口端とを三方管２３で接続することによっ
て、パス変更用ヘッダを廃止したり、連結パイプの複雑
な取り廻しを廃止することにより低コスト化を図りなが
らも、入口側より出口側に亘って、冷媒の流れ方向が吸
込空気の流れ方向に対して対向流となるように複数本の
チューブ１９を配置することができる。このため、冷媒
と吸込空気との熱交換性能に優れる冷媒凝縮器３とな
る。したがって、冷媒蒸発器９の冷却性能を従来の冷凍
サイクルより向上することができる。

【００１８】〔変形例〕本実施例では、多方管として三
方管２３を使用したが、多方管として四方管以上の多方
管を使用しても良い。但し、複数本のチューブの入口側
より出口側の流路面積が減少するように多方管に入口側
流路管と出口側流路管とを接続する必要がある。例えば
五方管を使用した場合に、上流側のパス数を４、下流側
のパス数を１としても良く、また上流側のパス数を３、
下流側のパス数を２としても良い。本実施例では、複数
本のチューブ１９のパス数を１０から５に１回だけ変更
したが、１０から７へ減少させ、さらに７から３減少さ
せる等して複数本のチューブ１９のパス数を複数回変更
しても良い。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、複数本のチューブの冷媒の入
口側より出口側に亘って冷媒の流速を一定にするために
入口側の流路面積より出口側の流路面積を減少すること
ができる。このため、冷媒より吸込空気への熱伝達率を
向上することができる。また、パス変更用ヘッダや連結
パイプを廃止することにより低コスト化を図りながら
も、複数本のチューブの冷媒の入口側より出口側に亘っ
て、冷媒の流れ方向を吸込空気の流れ方向に対して対向
流にすることができる。このため、冷媒凝縮器の熱交換
性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる冷媒凝縮器を示した
斜視図である。

【図２】本発明の一実施例に用いた冷凍サイクルの概略
構成を示した構成図である。

【図３】本発明の一実施例にかかる冷媒凝縮器の概略構
造を示した模式図である。

【図４】本発明の一実施例にかかる冷媒凝縮器を上から
見た概略構造図である。

【図５】本発明の一実施例にかかる冷媒凝縮器の左側面
を示した概略構造図である。

【図６】本発明の一実施例にかかる冷媒凝縮器の右側面
を示した概略構造図である。

【図７】本発明の一実施例にかかる冷媒凝縮器の右側面
を示した拡大斜視図である。

【図８】従来の冷媒凝縮器を示した斜視図である。

【図９】従来の冷媒凝縮器の右側面を示した概略構造図
である。

【図１０】従来の冷媒凝縮器の概略構造を示した模式図
である。

【符号の説明】

１ 冷凍サイクル ３ 冷媒凝縮器 １９ 複数本のチューブ ２０ 第１入口側流路管 ２１ 第２入口側流路管 ２２ 出口側流路管 ２３ 三方管（多方管） ２４ 入口部 ２８ 入口部 ３２ 出口部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本のチューブ内に流入した気相冷媒
   を吸込空気と熱交換させて凝縮液化させる冷媒凝縮器に
   おいて、 前記複数本のチューブは、 冷媒の流れ方向が吸込空気の流れ方向に対して対向流と
   なるように配された複数本の入口側流路管と、 冷媒の流れ方向が吸込空気の流れ方向に対して対向流と
   なるように配され、前記複数本の入口側流路管より少な
   い本数の出口側流路管と、 前記複数本の入口側流路管のうちの２本以上の入口側流
   路管の出口端が各々接続される２個以上の入口部、およ
   びこれらの入口部に連通すると共に、前記複数本の出口
   側流路管のうちの１本以上の出口側流路管の入口端が接
   続される１個以上の出口部を有する複数個の多方管とを
   備えたことを特徴とする冷媒凝縮器。