JPH10176891A - 収集器熱伝達体構成ユニット及び空調装置 - Google Patents

収集器熱伝達体構成ユニット及び空調装置

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JPH10176891A
JPH10176891A JP9231424A JP23142497A JPH10176891A JP H10176891 A JPH10176891 A JP H10176891A JP 9231424 A JP9231424 A JP 9231424A JP 23142497 A JP23142497 A JP 23142497A JP H10176891 A JPH10176891 A JP H10176891A
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transfer unit
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 場所を取らない新規の収集器熱伝達体構成ユ
ニット並びにそれを搭載した、低圧側に配置された収集
器と内部の熱伝達体と有する空調装置を提供する。 【解決手段】 収集器熱伝達体構成ユニット3におい
て、熱伝達体ユニット6は収集器7のハウジング7aの
内部に、熱伝達体ユニットを通して案内される流体が、
収集器内に一時貯蔵されかつそこから取り出される冷却
剤と熱接触するように配置されており、その場合に熱伝
達体ユニットに接続する流体接続導管13a、13bが
収集器ハウジングを通して案内されている。この収集器
熱伝達体構成ユニットを、たとえば内部の熱伝達体を備
えた空調装置に搭載することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項1の前提部
分に記載の収集器熱伝達体構成ユニット並びに請求項4
の前提部分に記載の空調装置に関するものである。熱伝
達体と、以下で収集器と称する冷却剤収集容器は、たと
えば車両に使用されるような冷却剤循環を有する空調装
置の公知の要素である。
【0002】
【従来の技術】ドイツ公開公報DE4319293A1
とDE4410986A1には、車両空調装置用の収集
器・凝縮器・構成ユニットの形の収集器熱伝達体構成ユ
ニットが記載されており、それらにおいてはパイプ形状
に形成された収集器が、パイプ・フィンブロック構造内
に組み込まれた凝縮器の側方に配置されており、その場
合に隣接している凝縮器収集パイプと流体接続されてい
る。この公知の収集器・凝縮器・構成ユニットは空調装
置に使用するように想定されており、そこでは収集器は
冷却剤循環内で高圧側において凝縮器の後方に位置決め
されている。
【0003】また、上述の種類の空調装置がすでに知ら
れており、そこにおいては収集器は冷却剤循環内で低圧
側において蒸発器の後方に配置されており、付加的な構
成ユニットとしていわゆる内部の熱伝達体が設けられて
おり、それを介して空冷される凝縮器と膨張機構との間
の冷却剤循環の高圧側が収集器とコンプレッサーとの間
の低圧側と熱接触している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的な課題
は、場所を取らない新規の収集器熱伝達体構成ユニット
並びにそれを搭載した、低圧側に配置された収集器と内
部の熱伝達体と有する空調装置を提供することである。
【0005】本発明はこの問題を、請求項1の特徴を有
する収集器熱伝達体構成ユニット並びに請求項4の特徴
を有する空調装置を提供することによって解決する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく収集器熱
伝達体構成ユニットにおいては、流体を案内する熱伝達
体ユニットが収集器、すなわち冷却剤収集容器の内部に
配置されており、その場合にその熱伝達体ユニットは熱
伝達体ユニットを通して案内される流体が、収集容器内
に一時貯蔵されかつそれから取り出される冷却剤と熱接
触するように、構成されかつ位置決めされている。熱伝
達体ユニットを通して案内される流体を供給並びに搬出
するために、それに応じた接続導管が収集容器を通して
案内されている。このようにしてこの構成ユニットを、
収集器内に一時貯蔵された後にさらに案内される冷却剤
と熱伝達体ユニットを通して案内される流体との間で熱
伝達を行おうとする、空調装置に使用することが可能に
なり、その流体は特に冷却剤循環の他の部分における同
じ冷却剤とすることができるが、必ずしもそうである必
要はない。
【0007】請求項2に基づいて形成された他の収集器
熱伝達体構成ユニットの場合には、熱伝達体ユニットは
互いに離れた巻き部分を備えた少なくとも1つのフラッ
トパイプスパイラルを有するパイプ構造によって実現さ
れている。フラットパイプスパイラルは、離されたフラ
ットパイプ巻き部分によって形成されるスパイラル間隙
が収集器から取り出された冷却剤用の螺旋形状の流れ通
路を形成するように、収集器ハウジング内に挿入され
て、軸方向に覆われている。このようにして引き出され
た冷却剤は螺旋巻きルートに沿って熱伝達体ユニットの
フラットパイプの内部で案内される流体と熱接触する。
【0008】請求項3に記載の他の実施形態において
は、収集器熱伝達体構成ユニットの熱伝達体ユニットは
2つのフラットパイプスパイラルを有し、それらは中間
底によって分離されて軸方向に並べて配置されており、
その場合にフラットパイプスパイラルの2つの半径方向
外側または2つの半径方向内側のスパイラル端部が、中
間底を通して案内されている接続パイプを介して互いに
流体接続している。それぞれ接続部の選択に従ってフラ
ットパイプスパイラルを流れ技術的に直列または並列に
接続することができる。同様に2つの付属の螺旋形状の
流れ通路も互いに対応する半径方向の端部領域におい
て、中間底に形成された接続開口部を介して互いに接続
されており、その場合にそれぞれシステム設計に応じて
流れ技術的に直列または並列に接続されている。
【0009】請求項4に記載の本発明による空調装置
は、本発明による収集器熱伝達体構成ユニットを搭載し
ており、その場合にその収集器は冷却剤循環の低圧側に
おいて蒸発器の後方に配置されており、熱伝達体ユニッ
トは冷却剤循環の高圧側と低圧側との間の熱伝達に用い
られる、いわゆる内部の熱伝達体ユニットとして機能す
る。それによって空調装置の、特に収集器と内部の熱伝
達体に関する装置部分のコンパクトな構造が得られる。
さらに、内部の熱伝達体の構成ユニットが収集器から分
離されているこの種の従来の装置に比較して、そこで必
要とされる、収集器と内部の熱伝達体との間の接続箇所
を含む接続導線が省かれる。
【0010】低圧側におけるコンプレッサーによって吸
引された冷却剤の過熱と結び付いた、高圧側における凝
縮器の後方の冷却剤のさらなる冷却をもたらす、この種
の内部の熱伝達体を使用することによって、所定の空調
装置と冷却剤について冷却出力と冷却成績係数の改良が
可能であることが、明らかにされている。車両空気調節
に使用される空調装置においては、内部の熱伝達体がさ
らにコンプレッサーを、液体で吸引される冷却剤による
損傷から保護する。
【0011】さらに請求項5に従って形成されている空
調装置においては、内部の熱伝達体は低圧側において収
集器の流出側の流れルート内に配置されており、それに
よってたとえば収集室から引き出される冷却剤の過熱を
もたらすことが可能になる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態を図面
に示し、以下で詳細に説明する。
【0013】図1にブロック図で図示されている、車両
の空気調節に使用可能な空調装置は、適当な冷却剤を有
する冷却剤循環を備えている。冷却剤は高圧側でコンプ
レッサー1から凝縮器2へ達し、その中において周囲空
気流によって冷却される。その後冷却剤は、後述する収
集器熱伝達体構成ユニット3の一部である内部の熱伝達
体へ達する。この構成ユニット3の内部の熱伝達体の出
口側から冷却剤は膨張弁4へ供給される。膨張された冷
却剤は蒸発器5を通して案内され、蒸発器の外側に空気
が流れ付き、その空気がそれによって冷却されて、車両
室内空気調節に用いられる。蒸発器5から冷却剤は低圧
側で収集器熱伝達体構成ユニットの収集器部分へ供給さ
れ、この収集器部分は冷却剤を一時貯蔵する機能を有す
る。というのは、異なる駆動条件において装置の高圧側
ないしは低圧側で異なる冷却剤量が存在し、冷却剤のそ
れぞれの差分量を収集器に貯蔵し、ないしはそこから取
り出すことができるからである。その後コンプレッサー
1がそれぞれ必要とされる量の冷却剤を収集器から引き
出す。
【0014】収集器熱伝達体構成ユニット3の内部の熱
伝達体を介して、該当する高圧導管部分が該当する低圧
導管部分と熱接触しており、それによってまず流れ方向
において凝縮器2の後方の高圧側において冷却剤がさら
に冷却され、そしてまたコンプレッサー1によって収集
器から吸引された冷却剤の過熱がもたらされる。ある種
の装置において内部の熱伝達体を使用することによっ
て、冷却能力と冷却成績係数の改良が可能であること
が、示されている。さらに、このようにしてコンプレッ
サーは場合によっては液体として吸引される冷却剤によ
る損傷から保護される。
【0015】収集器熱伝達体構成ユニット3は別にし
て、図1の装置は従来のものであって、詳しい説明を必
要としない。従って以下においては特に、従来分離され
ていた2つの空調装置要素、すなわち収集器と熱伝達体
を特別な方法で共通の構成ユニットに一体化している、
収集器熱伝達体構成ユニット3の本発明に基づく構造に
ついて詳細に説明する。
【0016】本発明による収集器熱伝達体構成ユニット
3の可能な実現方法が、図2と4に図示されている。こ
の構成ユニット3においては、内部の熱伝達体として図
1の装置に使用できる熱伝達体ユニット6が収集器7内
へ次のようにして、すなわち熱伝達ユニットが円筒状の
収集器ハウジング7a内でハウジング底7bに接して配
置されていることによって、組み込まれており、その場
合にハウジング7aの反対の側は、溶接されている湾曲
されたカバー7cによって閉鎖されている。熱伝達体ユ
ニット6は熱伝達作用する部材として2つの同種のフラ
ットパイプスパイラル6a、6bを有し、それらはそれ
ぞれ押出し形成されたフラットパイプを螺旋状に巻くこ
とによって形成されている。フラットパイプスパイラル
6a、6bは互いに離れた螺旋巻きによって形成されて
いるので、各フラットパイプスパイラル6a、6bのフ
ラットパイプ外側面はそれぞれそれに応じた螺旋状の外
側空間8a、8bを画成する。2つのフラットパイプス
パイラル6a、6bはそれぞれ円筒状の収集器ハウジン
グ7aの円筒軸に対して平行な螺旋軸が軸方向に並ぶよ
うに、収集器ハウジング7a内へ組み込まれており、そ
の場合にそれらは中間底9によって互いに分離されてい
る。一方のフラットパイプスパイラル6aは収集器ハウ
ジング7aの底7bに接しており、カバープレート20
が熱伝達体ユニット6の反対側の端面を冷却剤収集室1
0に対して閉鎖している。2つのフラットパイプスパイ
ラル6a、6bはまず中間底9と、そしてさらに収集器
ハウジング7aの底7bと、ないしはカバープレート2
0とはんだ付けによって堅固に結合されている。
【0017】2つのフラットパイプスパイラル6a、6
bは接続パイプ11を介して流れ技術的に直列に接続さ
れており、その接続パイプは中間底9に形成された該当
する通過開口部12を通して案内されており、かつ2つ
の長手スリットを有し、その中に2つのフラットパイプ
スパイラル6a、6bの外側の端部が差し込まれて、密
封はんだ付けされている。さらに位置を安定化させるた
めに、接続パイプ11は収集器ハウジング7aの内側に
はんだ付けされている。従って熱伝達体ユニット6内で
の流体の案内は一方のフラットパイプスパイラルの半径
方向内側の端部からその半径方向外側の端部へ、そこか
ら接続パイプ11を介して他方のフラットパイプスパイ
ラルの半径方向外側の端部へそしてそのフラットパイプ
スパイラル内を内側へその半径方向内側の端部へと行わ
れる。フラットパイプスパイラル6a、6bの半径方向
内側の端部へ、接続パイプ13a、13bが収集器ハウ
ジング7aに形成された該当する孔を通して案内され、
かつ収集器ハウジングに溶接されている。2つの接続パ
イプ13a、13bは中間底9によって分離されて一本
の線になっており、従って互いに向き合った端部が中間
底9の切欠き内へ挿入されている。それに連続するパイ
プ部分にそれぞれ軸スリットが形成されており、その中
に対応するフラットパイプスパイラル6a、6bの半径
方向内側の端部が差し込まれて、密封はんだ付けされて
いる。
【0018】上述したように、収集器熱伝達体構成ユニ
ット3の収集器機能は、冷却剤一時貯蔵のために用いら
れる。図4においては、円筒長手軸が水平に配置されて
いる収集器熱伝達体構成ユニット3の代表的な冷却剤液
面14が示されている。冷却剤収集室10用の接続部と
しては、まず収集器ハウジング7aのカバー7cを通し
て案内され、このカバーに溶接された接続パイプ15が
用いられ、図1に示す空調装置に使用する場合には蒸発
器5から来る冷却剤がこの接続パイプを介して供給され
る。さらに、引出しパイプ17が設けられており、この
引出しパイプの一方の端部は収集器ハウジング7aの円
筒縦軸に対して横方向に配置されたU字状のアーチ部1
7aとなり、そのアーチ部の1つまたは複数の流入開口
部を有する湾曲した中央部分が冷却剤収集室10の下方
領域へ延びており、かつ開放された端部部分17cは収
集室10の上方の領域で終了している。U字状のパイプ
アーチ部17aはまた軸方向のパイプ部分17cへ移行
しており、そのパイプ部分の前端部がカバープレート2
0に溶接されており、カバープレート自体はそこに通過
孔18を有し、その通過孔を介して引出しパイプ17が
隣接している螺旋間隙空間8bの半径方向内側の領域と
流体接続されている。
【0019】さらに、2つのスパイラル間隙空間8a、
8bは中間底9の孔19を介し、その半径方向外側の終
端部分を介して互いに流体接続されている。収集器ハウ
ジング7aの底7bの接続開口部16を介して、隣接す
るスパイラル間隙空間8aの半径方向内側の終端部分が
外側への接続を有する。このようにして、それぞれのフ
ラットパイプスパイラル6a、6bによって形成され、
軸方向においてまず中間底9によって、そしてさらにハ
ウジング底7bないしはカバープレート20によって上
述の接続開口部まで閉鎖されている2つのスパイラル間
隙空間8a、8bは、収集器熱伝達体構成ユニット3を
通して案内されそこで一時貯蔵される冷却剤のための、
2つの直列に互いに前後して配置された流れ通路を形成
している。その場合に冷却剤は螺旋状の流れ通路空間8
a、8bを通る流れルートに沿って、フラットパイプス
パイラル6a、6bの内部を通して案内される流体と熱
接触しており、そのためにフラットパイプは熱伝導性の
高い材料からなる。
【0020】従って図示の収集器熱伝達体構成ユニット
3を使用することによって、フラットパイプスパイラル
6a、6bを通して案内される流体と、収集後にまた引
き出される冷却剤との間の熱伝達が可能になる。その場
合にそれぞれ収集器熱伝達体構成ユニット3の隣接の空
調装置要素への接続に従って向流または並流の熱伝達が
得られる。図1に示す装置の好ましい使用においては、
高圧側の冷却剤は収集器熱伝達体構成ユニット3の内部
の熱伝達体として機能する熱伝達体ユニット6のフラッ
トパイプスパイラル6a、6bを通って流れ、先行して
行われた一時貯蔵の後にコンプレッサー1によって収集
器熱伝達体構成ユニット3から引き出される冷却剤はそ
れに対して向流で互いに前後して接続された流れ通路空
間8a、8bを通して案内される。そのために収集器熱
伝達体構成ユニット3の図2および図4中左の熱伝達体
接続パイプ13aが凝縮器2から出ている冷却剤高圧導
管に接続され、図2および図4中右の熱伝達体接続パイ
プ13bは膨張弁4へ通じる冷却剤高圧導管に接続され
ている。蒸発器5から来る低圧導管は収集器熱伝達体構
成ユニット3のカバー側の接続パイプ15へ案内されて
おり、コンプレッサー1へ通じる引出しパイプはハウジ
ング底側の接続開口部16に接続される。それによって
次のような流れ特性が得られる。
【0021】冷却剤は高圧側では凝縮器2から、たとえ
ば約30°Cと80°Cの間の温度並びに使用される冷
却剤の熱力学的特性に相当する圧力で流入パイプ13a
を介して第1のフラットパイプスパイラル6aの半径方
向内側の端部へ流入し、その後このスパイラル6aを螺
旋状に通ってその半径方向外側の端部まで螺旋状に外側
へ流れて、そこで接続パイプ11を介して第2のフラッ
トパイプスパイラル6bの半径方向外側の端部へ移動す
る。そこから冷却剤は第2のフラットパイプスパイラル
6bの半径方向内側の端部まで半径方向内側へ流れて、
その後流出パイプ13bを介して冷却されて再び収集器
熱伝達体構成ユニット3から出て行く。
【0022】低圧側では冷却剤はたとえば約−10°C
と+20°Cとの間の温度並びに使用される冷却剤の熱
力学的特性に相当する圧力で蒸発器5から流入パイプ1
5を介して収集室10へ流入し、その中には装置が決ま
り通りに充填されている場合には、一般に液体の冷却剤
も気体の冷却剤も、そして場合によっては冷却機械オイ
ルも設けられている。引出しパイプ17のU字状アーチ
部17aの1つまたは多数の孔を介してコンプレッサー
1の吸引効果によって決められた質量流量の液状の冷却
剤が、開放しているパイプ端部17cを介して気体状で
流入する冷却剤と共に吸引される。冷却剤はその後大体
において2相でカバープレート20の孔18を介して、
隣接している螺旋状の流れ通路空間8bの半径方向内側
の領域へ、すなわちフラットパイプ6a、6bの内部の
高圧側の冷却剤の流れ用の流出領域の近傍に、流入す
る。コンプレッサー1によって吸引された低圧側の冷却
剤はその後、高圧側の冷却剤の流れに対して向流でこの
流れ通路空間8b内で半径方向外側へ流れ、その半径方
向外側部分において中間底9の接続孔19を介して他方
の流れ通路空間8aの半径方向外側領域へ達して、そこ
で冷却剤はさらに高圧側の冷却剤の流れに対して向流で
半径方向内側へ螺旋状に流れて、半径方向内側の領域に
おいてハウジング底7bの接続開口部16を介して収集
器熱伝達体構成ユニット3を出て行く。
【0023】中間底9の接続孔19を介して直列に接続
されている流れ通路空間8a、8bを通過する間に、コ
ンプレッサーによって吸引された冷却剤が、直列に互い
に前後して接続されているフラットパイプスパイラル6
a、6bの内部を通して案内される冷却剤高圧流と熱接
触しており、その場合に加熱されるので、冷却剤が収集
器熱伝達体構成ユニット3を出て行く前に、その冷却剤
は一般に過熱されて、場合によっては液体の冷却剤がほ
ぼ蒸発される。
【0024】上述したように、ここで収集器熱伝達体構
成ユニットにより冷却剤収集容器内に一体化されている
内部の熱伝達体ユニット6が、図1の空調装置の冷却出
力を、高圧側における付加的な冷却剤冷却と低圧側にお
ける冷却剤の吸引ガス過熱によって改良する。なお、内
部の熱伝達体ユニット6における熱伝達を、上述したよ
うに向流で行う代わりに並流で行うことも可能であるこ
とは言うまでもなく、そのためには高圧側の接続パイプ
13a、13bを交替して接続するだけでよい。さらに
もちろん、収集器熱伝達体構成ユニット3の構造を修正
することが可能であって、たとえば必要な場合にはフラ
ットパイプスパイラル6a、6bの巻き部分間の、すな
わち流れ通路空間8a、8bにおける熱伝達をさらに改
良するために、伝熱フィンを設けることができる。他の
変形例として、2つのフラットパイプスパイラルを接続
を然るべく修正することによって流れ技術的に並列に接
続することができ、かつ/またはその半径方向内側の端
部を互いに結合することができ、その際に後者の場合に
は接続はその半径方向外側の端部へ導かれる。同様な修
正が流れ通路空間8a、8bについても可能である。
【0025】図示の、そして他の本発明による収集器熱
伝達体構成ユニットは、図1の空調装置用だけでなく、
冷却剤収集容器内に一時貯蔵される冷却剤と、必ずしも
装置の本来の冷却剤循環の一部である必要のない他の流
体の流れとの間で熱伝達が必要とされる、他のどんな空
調装置にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】収集器熱伝達体構成ユニットを有する車両空気
調節のための空調装置のブロック図である。
【図2】図1の収集器熱伝達体構成ユニットの縦断面図
である。
【図3】収集器熱伝達体構成ユニットに使用される熱伝
達体ユニットの概略的な上面図である。
【図4】図1の収集器熱伝達体構成ユニットを図2の縦
切断平面に対して垂直の縦切断平面に沿って示す縦断面
図である。
【符号の説明】
3…構成ユニット 6…熱伝達体ユニット 7…収集器 7a…ハウジング 13a,13b…パイプ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体を導く熱伝達体ユニット(6)と、 冷却剤を一時貯蔵する収集器(7)と、を備えた、冷却
    剤循環を有する空調装置用の収集器熱伝達体構成ユニッ
    トにおいて、 前記熱伝達体ユニット(6)が前記収集器(7)のハウ
    ジング(7a)の内部に、前記熱伝達体ユニットを通し
    て案内される流体が、前記収集器(7)内に一時貯蔵さ
    れかつそこから取り出される冷却剤と熱接触するよう
    に、配置されており、更に前記熱伝達体ユニットに接続
    されている流体接続導管(13a、13b)が前記収集
    器のハウジング(7a)を通して案内されていることを
    特徴とする冷却剤循環を有する空調装置用の収集器熱伝
    達構成ユニット。
  2. 【請求項2】 前記熱伝達体ユニット(6)が互いに離
    れた巻き部分を有する少なくとも1つのフラットパイプ
    スパイラル(6a、6b)を備えたパイプ構造を有し、
    前記フラットパイプスパイラルの軸方向両側に、接続部
    または結合開口部(12、16、18,19)を有する
    カバー(7b、9、20)が、スパイラル間隙空間が前
    記収集器(7)内に一時貯蔵されかつそこから取り出さ
    れる冷却剤のための螺旋形状の流れ通路(8a、8b)
    を形成するように、付設されていることを特徴とする請
    求項1に記載の収集器熱伝達体構成ユニット。
  3. 【請求項3】 前記熱伝達体ユニット(6)が、付属の
    前記流れ通路(8a、8b)を備えた2つの軸方向に並
    べられた前記フラットパイプスパイラル(6a、6b)
    を有し、前記フラットパイプスパイラルが中間底(9)
    によって互いに離されており、前記中間底に2つの前記
    フラットパイプスパイラルの半径方向同じ高さに位置す
    る2つの端部を接続する接続パイプ(11)用の通過開
    口部(12)と、2つの螺旋状の前記流れ通路(8a、
    8b)の半径方向同じ高さに位置する2つの端部領域を
    接続するための接続開口部(19)が形成されているこ
    とを特徴とする請求項2に記載の収集器熱伝達体構成ユ
    ニット。
  4. 【請求項4】 冷却剤循環通路の低圧側において蒸発器
    (5)の後ろでありかつコンプレッサー(1)の前に配
    置された収集器と、 内部の熱伝達体ユニットとを具備し、前記内部の熱伝達
    体ユニットを介して膨張弁(4)の前の前記冷却剤循環
    通路の高圧側が低圧側と熱接触する、特には自動車用
    の、空調装置において、 前記収集器(7)と前記内部の熱伝達体ユニット(6)
    が請求項1〜3のいずれか1項に記載の収集器熱伝達体
    構成ユニット(3)によって一体化されて形成されてい
    ることを特徴とする空調装置。
  5. 【請求項5】 収集室(10)内に収集された冷却剤を
    収容する引出しパイプ(17)と収集器熱伝達体構成ユ
    ニット(3)の冷却剤引出し接続部(16)との間の冷
    却剤の流れの通路の途中に少なくとも1つの流れの通路
    (8a、8b)が配置されていることを特徴とする請求
    項4に記載の空調装置。
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