JPWO2012053157A1 - 冷凍サイクル及び過冷却部付き凝縮器 - Google Patents
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Abstract
Description
この凝縮器3の一例について図2を用いてより詳述すると、複数のチューブ12と複数のフィン13とを適宜交互に積層してなるコア14と、前記チューブ12の長手方向両端の開口部と連通するかたちで当該チューブ12と接続されたタンク15、16とを備えている。そして、タンク15は、適宜な位置に前記入口部10、出口部11が設けられ、入口部10と出口部11との間に仕切り部17、18が形成されて、タンク部15a、15b、15cに分割されていると共に、タンク16は、コネクタ19を介して気液分離部9と連結されており、コネクタ19及び気液分離部9への流出部22よりも入口部10側に仕切り部20が形成され、この流出部23とコネクタ19及び気液分離部9からの流入部24との間に仕切り部21が形成されて、タンク部16a、16b、16cに分割されている。
すなわち、この凝縮器3では、タンク部15a、15b及びタンク16a、タンク16bで挟まれたコア14の範囲が凝縮部7であり、タンク部15c及びタンク16cで挟まれたコア14の範囲が過冷却部8である。
これにより、この凝縮器3では、圧縮機2から入口部10を介してタンク部15aひいては凝縮部7に送られてきた気化冷媒をこの凝縮部7で冷却して液冷媒に変えた後、気液分離部9に送りこの気液分離部9で冷媒を気化冷媒と液冷媒(但し、一部に気化冷媒を含む。)とに分離し、更に、過冷却部8に凝縮部7及び気液分離部9を通過してきた液冷媒を通して冷却することが可能であり、凝縮器3の出口部11から送り出された冷媒をほぼ100%の割合で液冷媒化している。
もっとも、凝縮器3は、凝縮部7と過冷却部8とが一体的な構造でなくても良く、図示しないが、凝縮部7と過冷却部8とを別部材として、この凝縮部7と過冷却部8とを組み合わせることで過冷却部付きの蒸発器としても良い。
蒸発器5から流出した冷媒(A1)は、内部熱交換器25内の第2の熱交換部27を通過する際、凝縮器3から減圧膨張装置4へ流れる相対的に高温な冷媒により加熱されエンタルピが増えて、圧縮機2の吸入側の冷媒は図3の状態A2となる。次に、圧縮機2により圧縮され、吐出する冷媒は状態B1となる。この圧縮過程で、冷媒は、等エントロピー線に近い状態変化が起きることが知られており、状態A1とB2とのエンタルピ差に比べ、状態A2とB1とのエンタルピ差の方が大きくなる。そして、冷媒は凝縮器3の凝縮部7によって冷却され、飽和液線上になるまで凝縮されて状態C1となった後、凝縮器3の過冷却部7でも冷却されて状態C2となり、凝縮器3から流出する。その後、内部熱交換器25内の第1の熱交換部26を通過する際、第2の熱交換部27を流れる冷媒との熱交換により冷却されて状態C3となる。更にその後は、減圧膨張装置4での圧力低下によって状態D1となり、蒸発器5において熱を吸収して、蒸発器3から流出するときに再び状態A1となる。
すなわち、成績係数(COP)の最大効率点は、車両速度がアイドリング状態(図4中Idleで表示。)で、内部熱交換器25の熱交換効率が25%の場合には過冷却部8の割合が9%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が50%の場合には過冷却部8の割合が5%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が75%の場合には過冷却部8の割合が3%で得られたものであり、車両速度が40km/hの状態で、内部熱交換器25の熱交換効率が25%の場合には過冷却部8の割合が7%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が50%の場合には過冷却部8の割合が6%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が75%の場合には過冷却部8の割合が4%で得られたものであり、車両速度が100km/hの状態で、内部熱交換器25の熱交換効率が25%の場合には過冷却部8の割合が9%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が50%の場合には過冷却部8の割合が7%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が75%の場合には過冷却部8の割合が6%で得られた。
また、冷媒の種類としてR134aを用いた場合における、低負荷(空気温度25℃、相対湿度50%)の環境条件の下、車両速度についてアイドリング状態(Idle状態)、40km/hの2条件とし、内部熱交換器25の熱交換効率について25%、50%、75%の3条件とした場合の、双方の組み合わせの下での成績係数(COP)が最大効率となる過冷却部8の凝縮器3に占める割合(%)を測定したところ、図4に示す図表の下欄に示す結果が得られた。尚、空気の負荷を空気温度25℃、相対湿度50%としたのは、冷凍サイクルが利用され出す中間期の空気条件を想定したものである。車両速度を前記2条件としたのは、渋滞中、市街地の走行中、をそれぞれ想定する一方、車両速度の条件として、100km/hの条件を除いたのは以下の理由によるものである。すなわち、低負荷環境下で高速走行をすると、冷凍サイクルに一般的に設けられている蒸発器5の凍結防止のために設置した温度検知手段で検知された温度に基づいて圧縮機2のオン/オフ制御を行う制御装置等により蒸発器5の凍結防止制御が開始され、冷凍サイクルの稼動が断続的に行われることとなって、成績係数の最高効率点の測定が困難なためである。内部熱交換器25の熱交換効率を前記3条件としたのは、車両用空調装置として一般的に利用される内部熱交換器25の熱交換効率に加え、熱交換性能の高い熱交換器を想定したものである。
すなわち、成績係数(COP)の最大効率点は、車両速度がIdle状態で、内部熱交換器25の熱交換効率が25%の場合には過冷却部8の割合が8%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が50%の場合には過冷却部8の割合が5%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が75%の場合には過冷却部8の割合が3%で得られたものであり、車両速度が40km/hの状態で、内部熱交換器25の熱交換効率が25%の場合には過冷却部8の割合が6%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が50%の場合には過冷却部8の割合が5%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が75%の場合には過冷却部8の割合は5%で得られた。
しかるに、冷媒の種類としてR134aを用いた場合における、成績係数(COP)の最大効率点となる過冷却部8の割合の上限値は9%、成績係数(COP)の最大効率点となる過冷却部8の割合の下限値は3%である。
すなわち、成績係数(COP)の最大効率点は、車両速度がアイドリング状態(図6中Idleで表示。)で、内部熱交換器25の熱交換効率が25%の場合には過冷却部8の割合が14%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が50%の場合には過冷却部8の割合が11%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が75%の場合には過冷却部8の割合が9%で得られたものであり、車両速度が40km/hの状態で、内部熱交換器25の熱交換効率が25%の場合には過冷却部8の割合が11%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が50%の場合には過冷却部8の割合が9%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が75%の場合には過冷却部8の割合は8%で得られたものであり、車両速度が100km/hの状態で、内部熱交換器25の熱交換効率が25%の場合には過冷却部8の割合が11%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が50%の場合には過冷却部8の割合が10%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が75%の場合には過冷却部8の割合が8%で得られた。
また、冷媒の種類としてHFO−1234yfを用いた場合における、低負荷(空気温度25℃、相対湿度50%)の環境条件の下、車両速度についてアイドリング状態(Idle状態)、40km/hの2条件とし、内部熱交換器25の熱交換効率について25%、50%、75%の3条件とした場合の、双方の組み合わせの下での成績係数(COP)が最大効率となる過冷却部8の凝縮器3に占める割合(%)を測定したところ、図6に示す図表の下欄に示す結果が得られた。
すなわち、成績係数(COP)の最大効率点は、車両速度がIdle状態で、内部熱交換器25の熱交換効率が25%の場合には過冷却部8の割合が8%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が50%の場合には過冷却部8の割合が6%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が75%の場合には過冷却部8の割合が3%で得られたものであり、車両速度が40km/hの状態で、内部熱交換器25の熱交換効率が25%の場合には過冷却部8の割合が7%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が50%の場合には過冷却部8の割合が7%で得られ、内部熱交換器25の熱交換効率が75%の場合には過冷却部8の割合が5%で得られた。
しかるに、冷媒の種類としてHFO−1234yfを用いた場合における成績係数(COP)の最大効率点となる過冷却部8の割合の上限値は14%、冷媒の種類としてHFO−1234yfを用いた場合における成績係数(COP)の最大効率点となる過冷却部8の割合の下限値は3%である。
2 圧縮機
3 凝縮器
4 減圧膨張装置
5 蒸発器
6 配管
7 凝縮部
8 過冷却部
9 気液分離部
10 入口部
11 出口部
12 チューブ
13 フィン
14 コア
15 タンク
15a タンク部
15b タンク部
16 タンク
16a タンク部
16b タンク部
16c タンク部
17 仕切り部
18 仕切り部
19 コネクタ
20 仕切り部
21 仕切り部
22 流出部
23 流入部
24 送風機
24a ファン
24b モータ
25 内部熱交換器
26 第1の熱交換部
27 第2の熱交換部
Claims (11)
- 少なくとも、冷媒を圧縮させる圧縮機、圧縮した冷媒を凝縮させる凝縮器、凝縮した冷媒を減圧膨張させる減圧膨張装置、減圧膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器を適宜配管接合することにより構成された冷凍サイクルにおいて、
前記凝縮器は、冷媒の流れの上流側に配置されてこの冷媒を冷却凝縮させる凝縮部と、この凝縮部よりも冷媒の流れの下流側に配置されて冷媒を更に冷却させる過冷却部とを有する過冷却部付き凝縮器とし、
更に、前記凝縮器から前記減圧膨張装置に導かれる冷媒が流れる第1の熱交換部と前記蒸発器から前記圧縮機の吸入側に導かれる冷媒が通る第2の熱交換部とを有して、前記第1の熱交換部を流れる相対的に高温の冷媒と前記第2の熱交換部を流れる相対的に低温の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器を備え、
前記過冷却部の前記凝縮器全体に対する割合を、外気負荷、車両速度、前記内部熱交換器が有する熱交換効率に基づいて導かれる冷凍サイクルの成績係数の最高効率点から設定したことを特徴とする冷凍サイクル。 - 前記冷凍サイクルの成績係数の最高効率点を、複数の異なる外気負荷、複数の異なる車両速度、複数の内部熱交換器それぞれが有する熱交換効率に基づいてそれぞれ導くと共に、
前記過冷却部の前記凝縮器全体に対する割合を、それぞれ導かれた最高効率点の範囲内から設定したことを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル。 - 前記複数の異なる外気負荷とは、相対的に低負荷にあっては外気温度25℃、相対湿度50%の条件を、相対的に高負荷にあっては外気温度35℃、相対湿度50%の条件を含み、
前記複数の異なる車両速度とは、前記低負荷条件の場合にはアイドリング状態、40km/hの条件を含み、前記高負荷条件の場合にはアイドリング状態、40km/h、100km/hの条件を含み、
前記複数の内部熱交換器それぞれが有する熱交換効率とは、25%、50%、75%の条件を含むと共に、この熱交換効率は、前記第1の熱交換部の入口側の冷媒温度値をT1、前記第1の熱交換部の出口側の冷媒温度T2、前記第2の熱交換部の出口側の冷媒温度値をT3、前記第2の熱交換部の入口側の冷媒温度値をT4とした場合に、下記の数式(1)で導き出されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の冷凍サイクル。
- 前記冷凍サイクルを流れる冷媒としてR134a冷媒またはHFO−1234yf冷媒が用いられることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の冷凍サイクル。
- 少なくとも、冷媒を圧縮させる圧縮機、圧縮した冷媒を凝縮させる凝縮器、凝縮した冷媒を減圧膨張させる減圧膨張装置、減圧膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器を適宜配管接合することにより構成された冷凍サイクルにおいて、
この冷凍サイクルを流れる冷媒としてR134a冷媒が用いられると共に、
前記凝縮器は、冷媒の流れの上流側に配置されてこの冷媒を冷却凝縮させる凝縮部と、この凝縮部よりも冷媒の流れの下流側に配置されて冷媒を更に冷却させる過冷却部とを有する過冷却部付き凝縮器とし、
更に、前記凝縮器から前記減圧膨張装置に導かれる冷媒が流れる第1の熱交換部と前記蒸発器から前記圧縮機の吸入側に導かれる冷媒が通る第2の熱交換部とを有して、前記第1の熱交換部を流れる相対的に高温の冷媒と前記第2の熱交換部を流れる相対的に低温の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器を備え、
前記内部熱交換器の熱交換効率の値をX、前記過冷却部の前記凝縮器に占める割合の値をYとした場合に、前記過冷却部の割合を下記の数式(2)となるように設定したことを特徴とする冷凍サイクル。
- 少なくとも、冷媒を圧縮させる圧縮機、圧縮した冷媒を凝縮させる凝縮器、凝縮した冷媒を減圧膨張させる減圧膨張装置、減圧膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器を適宜配管接合することにより構成された冷凍サイクルにおいて、
この冷凍サイクルを流れる冷媒としてHFO−1234yf冷媒が用いられると共に、
前記凝縮器は、冷媒の流れの上流側に配置されてこの冷媒を冷却凝縮させる凝縮部と、この凝縮部よりも冷媒の流れの下流側に配置されて冷媒を更に冷却させる過冷却部とを有する過冷却部付き凝縮器とし、
更に、前記凝縮器から前記減圧膨張装置に導かれる冷媒が流れる第1の熱交換部と前記蒸発器から前記圧縮機の吸入側に導かれる冷媒が通る第2の熱交換部とを有して、前記第1の熱交換部を流れる相対的に高温の冷媒と前記第2の熱交換部を流れる相対的に低温の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器を備え、
前記内部熱交換器の熱交換効率の値をX、前記過冷却部の前記凝縮器に占める割合の値をYとした場合に、前記過冷却部の割合の値を下記の数式(3)となるように設定したことを特徴とする冷凍サイクル。
- 少なくとも、冷媒を圧縮させる圧縮機、圧縮した冷媒を凝縮させる凝縮器、凝縮した冷媒を減圧膨張させる減圧膨張装置、減圧膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器を適宜配管接合することにより構成された冷凍サイクルにおいて、
この冷凍サイクルを流れる冷媒としてR134a冷媒が用いられると共に、
前記凝縮器は、冷媒の流れの上流側に配置されてこの冷媒を冷却凝縮させる凝縮部と、この凝縮部よりも冷媒の流れの下流側に配置されて冷媒を更に冷却させる過冷却部とを有する過冷却部付き凝縮器とし、
更に、前記凝縮器から前記減圧膨張装置に導かれる冷媒が流れる第1の熱交換部と前記蒸発器から前記圧縮機の吸入側に導かれる冷媒が通る第2の熱交換部とを有して、前記第1の熱交換部を流れる相対的に高温の冷媒と前記第2の熱交換部を流れる相対的に低温の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器を備え、
前記内部熱交換器の熱交換効率が25%から75%の間にある場合に、前記過冷却部の前記凝縮器全体に対する割合が3%から9%の間にあることを特徴とする冷凍サイクル。 - 少なくとも、冷媒を圧縮させる圧縮機、圧縮した冷媒を凝縮させる凝縮器、凝縮した冷媒を減圧膨張させる減圧膨張装置、減圧膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器を適宜配管接合することにより構成された冷凍サイクルにおいて、
この冷凍サイクルを流れる冷媒としてHFO−1234yf冷媒が用いられると共に、
前記凝縮器は、冷媒の流れの上流側に配置されてこの冷媒を冷却凝縮させる凝縮部と、この凝縮部よりも冷媒の流れの下流側に配置されて冷媒を更に冷却させる過冷却部とを有する過冷却部付き凝縮器とし、
更に、前記凝縮器から前記減圧膨張装置に導かれる冷媒が流れる第1の熱交換部と前記蒸発器から前記圧縮機の吸入側に導かれる冷媒が通る第2の熱交換部とを有して、前記第1の熱交換部を流れる相対的に高温の冷媒と前記第2の熱交換部を流れる相対的に低温の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器を備え、
前記内部熱交換器の熱交換効率が25%から75%の間にある場合に、前記過冷却部の前記凝縮器全体に対する割合が3%から14%の間にあることを特徴とする冷凍サイクル。 - 圧縮した冷媒を凝縮させるためのもので、冷媒を圧縮させる圧縮機、凝縮した冷媒を減圧膨張させる減圧膨張装置、減圧膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器及び、第1の熱交換部と第2の熱交換部とを有して前記第1の熱交換部を流れる相対的に高温の冷媒と前記第2の熱交換部を流れる相対的に低温の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器と少なくとも適宜配管接続されることにより冷凍サイクルを構成する凝縮器であって、
冷媒の流れの上流側に配置されてこの冷媒を冷却凝縮させる凝縮部と、この凝縮部よりも冷媒の流れの下流側に配置されて冷媒を更に冷却させる過冷却部とを有し、
前記過冷却部の前記凝縮器全体に対する割合が、前記冷凍サイクルの成績係数の最高効率点を、複数の異なる外気負荷、複数の異なる車両速度、複数の内部熱交換器それぞれが有する熱交換効率に基づいてそれぞれ導いて、当該それぞれ導かれた最高効率点の範囲内から設定されていることを特徴とする過冷却部付き凝縮器。 - 圧縮した冷媒を凝縮させるためのもので、冷媒を圧縮させる圧縮機、凝縮した冷媒を減圧膨張させる減圧膨張装置、減圧膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器及び、第1の熱交換部と第2の熱交換部とを有して前記第1の熱交換部を流れる相対的に高温の冷媒と前記第2の熱交換部を流れる相対的に低温の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器と少なくとも適宜配管接続されることにより冷凍サイクルを構成する凝縮器であって、
冷媒の流れの上流側に配置されてこの冷媒を冷却凝縮させる凝縮部と、この凝縮部よりも冷媒の流れの下流側に配置されて冷媒を更に冷却させる過冷却部とを有し、
前記冷凍サイクルを流れる冷媒としてR134a冷媒が用いられるときには、前記過冷却部の前記凝縮器全体に対する割合を、3%から9%の間に設定したことを特徴とする過冷却部付き凝縮器。 - 圧縮した冷媒を凝縮させるためのもので、冷媒を圧縮させる圧縮機、凝縮した冷媒を減圧膨張させる減圧膨張装置、減圧膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器及び、第1の熱交換部と第2の熱交換部とを有して前記第1の熱交換部を流れる相対的に高温の冷媒と前記第2の熱交換部を流れる相対的に低温の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器と少なくとも適宜配管接続されることにより冷凍サイクルを構成する凝縮器であって、
冷媒の流れの上流側に配置されてこの冷媒を冷却凝縮させる凝縮部と、この凝縮部よりも冷媒の流れの下流側に配置されて冷媒を更に冷却させる過冷却部とを有し、
前記冷凍サイクルを流れる冷媒としてHFO−1234yf冷媒が用いられるときには、前記過冷却部の前記凝縮器全体に対する割合を、3%から14%の間に設定したことを特徴とする過冷却部付き凝縮器。
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