(57)【要約】【課題】気相冷媒と液相冷媒とに効率良く分離しうる受液器を備えた熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器の受液器７の円筒状本体26の周壁に、冷媒流入口31および冷媒流出口32を、前者が上方に位置するように形成する。受液器内７に、冷媒流入口31と冷媒流出口32との間の部分に位置する邪魔板35と、邪魔板35よりも下方に位置しかつ邪魔板35の冷媒通過穴28を通過してきた冷媒に旋回運動を与える旋回流発生装置39と、旋回流発生装置39により発生させられた冷媒の旋回流の流速を増大させる流速増大装置41とを配置する。邪魔板35の中心部に冷媒通過穴38を形成する。旋回流発生装置39は、邪魔板35の冷媒通過穴38を通過してきた冷媒に旋回運動を与えながら円筒状本体26の周壁側に案内する渦巻き状のガイド部材43を備えている。【選択図】図２
2009052771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のタンクと、両タンク間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両タンクにそれぞれ接続された複数の熱交換管と、隣り合う熱交換管間に配置されたフィンと、上下方向にのびる筒状本体を有し、かついずれか一方のタンクに取り付けられた受液器とを備えており、受液器の筒状本体の周壁に、冷媒流入口および冷媒流出口が、前者が上方に位置するように形成された熱交換器において、
受液器内に、冷媒流入口と冷媒流出口との間の部分に位置し、かつ冷媒流入口から受液器内に流入した冷媒の冷媒流出口側へ直接的な流れを妨げるとともに冷媒通過穴を有する邪魔板と、邪魔板よりも下方に位置しかつ邪魔板の冷媒通過穴を通過してきた冷媒に旋回運動を与える旋回流発生装置と、旋回流発生装置により発生させられた冷媒の旋回流の流速を増大させる流速増大装置とが配置されている熱交換器。
【請求項２】
邪魔板の中心部に冷媒通過穴が形成されており、旋回流発生装置が、邪魔板の冷媒通過穴を通過してきた冷媒に旋回運動を与えながら筒状本体の周壁側に案内するガイド部材を備えている請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
ガイド部材が渦巻き状である請求項２記載の熱交換器。
【請求項４】
流速増大装置が、上端部が邪魔板に固定されかつ旋回流発生装置のガイド部材を取り囲む円筒状部分と、円筒状部分の下端に連なって設けられるとともに下端が閉鎖され、かつ下方に向かって細くなった円錐状部分とよりなり、円錐状部分の周壁に貫通穴が形成されるとともに、貫通穴がメッシュで塞がれることにより、流速増大装置がストレーナを兼ねるようになっている請求項２または３記載の熱交換器。
【請求項５】
両タンクが、それぞれ同一高さ位置において仕切壁により上下方向に並んだ２つのヘッダに区画されており、両仕切壁よりも上側の部分にコンデンサとしての機能を有する凝縮部が設けられ、同じく両仕切壁よりも下側の部分に過冷却器としての機能を有する過冷却部が設けられ、凝縮部の受液器が取り付けられたタンク側のヘッダから流出した冷媒が冷媒流入口を通って受液器内に入り、受液器の筒状本体の冷媒流出口から流出した冷媒が、過冷却部の受液器が取り付けられたタンク側のヘッダに流入するようになっている請求項１〜４のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえばカーエアコンを構成する冷凍サイクルに用いられる熱交換器に関する。
【０００２】
この明細書および特許請求の範囲において、図１の上下を上下というものとする。
【背景技術】
【０００３】
近年、車体への組み付け性の向上や、設置スペースの節約を図ること、および冷凍サイクルの冷凍能力の向上を図ることを目的として、カーエアコンを構成する冷凍サイクルのコンデンサとしては、たとえば互いに間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のタンクと、両タンク間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両タンクにそれぞれ接続された複数の熱交換管と、隣り合う熱交換管間に配置されたフィンと、いずれか一方のタンクに取り付けられた上下方向にのびる受液器とを備えており、両タンクがそれぞれ同一高さ位置に設けられた仕切壁によりタンクの長さ方向に２つのヘッダに区画され、両仕切壁よりも上側の部分にコンデンサとしての機能を有する凝縮部が設けられるとともに、両仕切壁よりも下側の部分に過冷却器としての機能を有する過冷却部が設けられ、受液器が、上下方向にのびかつ上下両端が閉鎖された筒状本体を備えており、かつ筒状本体の周壁に、冷媒流入口および冷媒流出口が、前者が上方に位置するように形成され、筒状本体内における冷媒流入口と冷媒流出口との間の高さ位置に、筒状本体内を上下に区画する仕切板が配置され、仕切板に、仕切板よりも上方の冷媒を、筒状本体の周壁における仕切板よりも下方の部分に沿う方向に偏流させる偏向連通穴が貫通状に形成されている熱交換器が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の熱交換器の受液器においては、仕切板の偏向連通穴を通過した冷媒は筒状本体の周壁内周面に沿って流れて冷媒流出口から流出するので、仕切板よりも下方の部分での気液分離効果が不足し、この熱交換器を用いたカーエアコンの性能が低下するという問題がある。
【特許文献１】特開２００７−１０７８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の目的は、上記問題を解決し、気相冷媒と液相冷媒とに効率良く分離しうる受液器を備えた熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【０００７】
1)互いに間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のタンクと、両タンク間に上下方向に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両タンクにそれぞれ接続された複数の熱交換管と、隣り合う熱交換管間に配置されたフィンと、上下方向にのびる筒状本体を有し、かついずれか一方のタンクに取り付けられた受液器とを備えており、受液器の筒状本体の周壁に、冷媒流入口および冷媒流出口が、前者が上方に位置するように形成された熱交換器において、
受液器内に、冷媒流入口と冷媒流出口との間の部分に位置し、かつ冷媒流入口から受液器内に流入した冷媒の冷媒流出口側へ直接的な流れを妨げるとともに冷媒通過穴を有する邪魔板と、邪魔板よりも下方に位置しかつ邪魔板の冷媒通過穴を通過してきた冷媒に旋回運動を与える旋回流発生装置と、旋回流発生装置により発生させられた冷媒の旋回流の流速を増大させる流速増大装置とが配置されている熱交換器。
【０００８】
2)邪魔板の中心部に冷媒通過穴が形成されており、旋回流発生装置が、邪魔板の冷媒通過穴を通過してきた冷媒に旋回運動を与えながら筒状本体の周壁側に案内するガイド部材を備えている上記1)記載の熱交換器。
【０００９】
3)ガイド部材が渦巻き状である上記2)記載の熱交換器。
【００１０】
4)流速増大装置が、上端部が邪魔板に固定されかつ旋回流発生装置のガイド部材を取り囲む円筒状部分と、円筒状部分の下端に連なって設けられるとともに下端が閉鎖され、かつ下方に向かって細くなった円錐状部分とよりなり、円錐状部分の周壁に貫通穴が形成されるとともに、貫通穴がメッシュで塞がれることにより、流速増大装置がストレーナを兼ねるようになっている上記2)または3)記載の熱交換器。
【００１１】
5)両タンクが、それぞれ同一高さ位置において仕切壁により上下方向に並んだ２つのヘッダに区画されており、両仕切壁よりも上側の部分にコンデンサとしての機能を有する凝縮部が設けられ、同じく両仕切壁よりも下側の部分に過冷却器としての機能を有する過冷却部が設けられ、凝縮部の受液器が取り付けられたタンク側のヘッダから流出した冷媒が冷媒流入口を通って受液器内に入り、受液器の筒状本体の冷媒流出口から流出した冷媒が、過冷却部の受液器が取り付けられたタンク側のヘッダに流入するようになっている上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【発明の効果】
【００１２】
上記1)の熱交換器によれば、受液器内に、冷媒流入口と冷媒流出口との間の部分に位置し、かつ冷媒流入口から受液器内に流入した冷媒の冷媒流出口側へ直接的な流れを妨げるとともに冷媒通過穴を有する邪魔板が配置されているので、冷媒流入口から受液器内に流入した冷媒は、邪魔板の上方で気相冷媒と液相冷媒とに分離された後に、冷媒通過穴を通過して邪魔板の下方に流れるが、液相冷媒が冷媒通過穴を通過する際に、再度気相冷媒が泡状に発生することがある。ところが、受液器内の邪魔板よりも下方の位置に、邪魔板の冷媒通過穴を通過してきた冷媒に旋回運動を与える旋回流発生装置が配置されているので、泡状の気相冷媒が混入した液相冷媒が旋回させられて旋回流が発生し、液相冷媒と気相冷媒との比重差により、再度気相冷媒と液相冷媒とに効率良く分離される。しかも、受液器内に、旋回流発生装置により発生させられた冷媒の旋回流の流速を増大させる流速増大装置が配置されているので、特許文献１記載の熱交換器の受液器に比べて、邪魔板よりも下方での気液分離効率が向上する。
【００１３】
上記2)および3)の熱交換器によれば、旋回流発生装置の構造を比較的簡単にすることができる。
【００１４】
上記4)の熱交換器によれば、流速増大装置が、上端部が邪魔板に固定されかつ旋回流発生装置のガイド部材を取り囲む円筒状部分と、円筒状部分の下端に連なって設けられるとともに下端が閉鎖され、かつ下方に向かって細くなった円錐状部分とよりなるので、円錐状部分の働きにより冷媒の流速が効果的に増大させられる。しかも、流速増大装置とストレーナとが別部品である場合に比べて、部品点数を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１６】
この実施形態は、この発明による熱交換器を、コンデンサの機能を有する凝縮部と、過冷却器の機能を有する過冷却部とが一体化された熱交換器に適用したものである。
【００１７】
以下の説明において、図１の左右を左右というものとし、図１の紙面表側（図３の下側）を前、これと反対側を後というものとする。
【００１８】
図１は熱交換器の全体構成を示し、図２〜図４はその要部の構成を示す。
【００１９】
なお、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【００２０】
図１において、熱交換器(1)は、互いに間隔をおいて配置された上下方向にのびる左右１対のアルミニウム製タンク(2)(3)と、両タンク(2)(3)間に幅方向を前後方向に向けるとともに上下方向に間隔をおいて並列状に配置され、かつ左右両端部が両タンク(2)(3)にそれぞれ接続された複数のアルミニウム製扁平状熱交換管(4)と、隣り合う熱交換管(4)間および上下両端の熱交換管(4)の外側に配置されて熱交換管(4)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(5)と、上下両端のコルゲートフィン(5)の外側に配置されてコルゲートフィン(5)にろう付された上下１対のアルミニウム製サイドプレート(6)と、左タンク(2)に取付部材(8)を介して固定された受液器(7)とを備えている。
【００２１】
熱交換器(1)の両タンク(2)(3)内は、下部の同一高さ位置においてそれぞれ仕切壁(9)(11)により上下に区画されており、これにより気相の冷媒を凝縮させて液相とするコンデンサの機能を有する凝縮部(12)と、凝縮部(12)で凝縮された液状冷媒を凝縮温度よりも５〜１５℃程度低い温度まで過冷却する過冷却器の機能を有する過冷却部(13)とが同一垂直面内において上下に並んで一体に設けられている。
【００２２】
ここで、左タンク(2)における仕切壁(9)よりも上方の部分が凝縮部(12)の左ヘッダ(14)であり、右タンク(3)における仕切壁(11)よりも上方の部分が凝縮部(12)の右ヘッダ(15)である。また、左タンク(2)における仕切壁(9)よりも下方の部分が過冷却部(13)の左ヘッダ(16)であり、右タンク(3)における仕切壁(11)よりも下方の部分が過冷却部(13)の右ヘッダ(17)である。
【００２３】
凝縮部(12)の右ヘッダ(15)は、上下方向の中程の高さ位置に設けられた通路群形成用のアルミニウム製第１仕切板(18)により上ヘッダ部(15a)と下ヘッダ部(15b)とに区画されており、左ヘッダ(14)は第１仕切板(18)よりも下方の高さ位置に設けられた通路群形成用のアルミニウム製第２仕切板(19)により上ヘッダ部(14a)と下ヘッダ部(14b)とに区画されている。そして、凝縮部(12)に、第１仕切板(18)よりも上方の部分、両仕切板(18)(19)間の部分および第２仕切板(19)よりも下方の部分において、それぞれ上下に連続して並んだ熱交換管(4)からなる通路群(21)(22)(23)が設けられている。各通路群(21)(22)(23)を構成する熱交換管(4)の本数は、上から順次減少している。また、各通路群(21)(22)(23)を構成する全ての熱交換管(4)における冷媒の流れ方向が同一となっているとともに、隣り合う２つの通路群(21)(22)および(22)(23)の熱交換管(4)における冷媒の流れ方向が異なっている。
【００２４】
凝縮部(12)の右ヘッダ(15)の上ヘッダ部(15a)の上端部に、図示しない冷媒入口に通じるアルミニウム製冷媒入口部材(24)がろう付され、過冷却部(13)の右ヘッダ(17)に、図示しない冷媒出口に通じるアルミニウム製冷媒出口部材(25)がろう付されている。また、凝縮部(12)の左ヘッダ(14)の下ヘッダ部(14b)に、受液器(7)に冷媒を送り出す冷媒出口(29)が形成され、過冷却部(13)の左ヘッダ(16)に受液器(7)から冷媒を送り込む冷媒入口(30)が形成されている（図２参照）。
【００２５】
受液器(7)は、上下両端が開口した円筒状本体(26)と、円筒状本体(26)の下端開口を閉鎖する下キャップ(27)と、円筒状本体(26)の上端開口を閉鎖する上キャップ(28)とを備えている。
【００２６】
図２〜図４に示すように、受液器(7)の円筒状本体(26)の周壁の下部には、冷媒流入口(31)および冷媒流出口(32)が、前者が上方に位置するように形成されている。冷媒流入口(31)は、取付部材(8)に形成された冷媒流入路(33)を介して凝縮部(12)の左ヘッダ(14)の下ヘッダ部(14b)に形成された冷媒出口(29)に通じさせられ、冷媒流出口(32)は、取付部材(8)に形成された冷媒流出路(34)を介して過冷却部(13)の左ヘッダ(16)に形成された冷媒入口(30)に通じさせられている。
【００２７】
受液器(7)内における冷媒流入口(31)と冷媒流出口(32)との間の高さ位置に、受液器(7)内を上下に区画し、かつ冷媒流入口(31)から受液器(7)内に流入した冷媒の冷媒流出口(32)側へ直接的な流れを妨げる合成樹脂製邪魔板(35)が配置されている。邪魔板(35)は円盤状であって、その外周面には環状溝(36)が全周にわたって形成されるとともに、環状溝(36)内にＯリング(37)が嵌め入れられており、Ｏリング(37)によって円筒状本体(26)の内周面と邪魔板(35)の周縁部との間がシールされている。邪魔板(35)の中央部には、上下方向にのびる円筒状冷媒通過穴(38)が貫通状に形成されている。
【００２８】
また、受液器(7)内における邪魔板(35)よりも下方の高さ位置に、邪魔板(35)の冷媒通過穴(38)を通過してきた冷媒に旋回運動を与える合成樹脂製の旋回流発生装置(39)と、旋回流発生装置(39)により発生させられた冷媒の旋回流の流速を増大させる合成樹脂製の流速増大装置(41)とが配置されている。
【００２９】
旋回流発生装置(39)は邪魔板(35)に取り付けられたものであり、邪魔板(35)よりも小径の円形基板(42)と、基板(42)に上方突出状に一体に形成されかつ上端が邪魔板(35)下面における冷媒通過穴(38)の周囲の部分に当接させられた渦巻き状のガイド部材(43)とを備えている。ガイド部材(43)の中央部は邪魔板(35)の冷媒通過穴(38)のほぼ真下に位置しており、ガイド部材(43)は、邪魔板(35)の冷媒通過穴(38)を通って上方から流入してきた冷媒に旋回運動を与えながら径方向外方、すなわち円筒状本体(26)の周壁側に向かって案内するようになっている。ガイド部材(43)の最も外側の壁部分(43a)には、旋回流を円筒状本体(26)側に吹き出す吹き出し口(44)が形成されている。
【００３０】
流速増大装置(41)は、上端部が邪魔板(35)下面に固定されかつ旋回流発生装置(39)のガイド部材(43)を取り囲む円筒状部分(45)と、円筒状部分(45)の下端に連なって設けられるとともに下端が閉鎖され、かつ下方に向かって細くなった円錐状部分(46)とよりなる。円錐状部分(46)の周壁には複数の貫通穴(47)が周方向に間隔をおいて形成されるとともに、貫通穴(47)がメッシュ(48)で塞がれており、その結果流速増大装置(41)はストレーナを兼ねている。
【００３１】
なお、図示は省略したが、受液器(7)における邪魔板(35)よりも上方の部分には乾燥剤が配置されている。
【００３２】
熱交換器(1)は、圧縮機、膨張弁（減圧器）およびエバポレータとともに冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして車両に搭載される。
【００３３】
上述した熱交換器(1)において、冷凍サイクルの運転時には、圧縮機により圧縮された高温高圧の気液混相の冷媒が入口部材(24)を通って図示しない冷媒入口から凝縮部(12)の右ヘッダ(15)の上ヘッダ部(15a)内に流入する。右ヘッダ(15)の上ヘッダ部(15a)内に流入した気液混相の冷媒は、上端通路群(21)の熱交換管(4)を通って左ヘッダ(14)の上ヘッダ部(14a)内に流入した後、中間通路群(22)の熱交換管(4)を通って右ヘッダ(15)の下ヘッダ部(15b)内に流入し、さらに下端通路群(23)の熱交換管(4)を通って左ヘッダ(14)の下ヘッダ部(14b)内に流入する。
【００３４】
凝縮部(12)の左ヘッダ(14)の下ヘッダ部(14b)内に流入した気液混相の冷媒は、冷媒出口(29)から送り出されて取付部材(8)の冷媒流入路(33)を通り、冷媒流入口(31)から受液器(7)内における邪魔板(35)よりも上方の部分に流入する。気液混相の冷媒が受液器(7)内における邪魔板(35)よりも上方の部分に流入すると、比重差により液相冷媒と気相冷媒とに分離される。気相の冷媒は受液器(7)内の上部に溜まる。
【００３５】
気相冷媒と分離された液相冷媒は自重により流下し、冷媒通過穴(38)を通って邪魔板(35)の下方に流れる。液相冷媒が冷媒通過穴(38)を通過する際に、再度気相冷媒が泡状に発生することがある。ところが、受液器(7)内の邪魔板(35)よりも下方の位置に旋回流発生装置(39)が配置されているので、液相冷媒は旋回流発生装置(39)のガイド部材(43)により旋回運動を与えられながら径方向外方に向かって案内されて旋回流が発生し、液相冷媒と気相冷媒との比重差により、再度気相冷媒と液相冷媒とに効率良く分離される。しかも、冷媒が、旋回流発生装置(39)を取り囲むように配置された流速増大装置(41)の円錐状部分(46)内を流れる間に冷媒の流速が増大させられ、液相冷媒と気相冷媒とが効率良く分離される。液相冷媒は、流速増大装置(41)の貫通穴(47)を塞ぐメッシュ(48)を通過し、冷媒流出口(32)から取付部材(8)の冷媒流出路(34)を通り、冷媒入口(30)から過冷却部(13)の左ヘッダ(16)内に流入する。過冷却部(13)の左ヘッダ(16)内に流入した冷媒は、熱交換管(4)を通って右ヘッダ(17)内に流入し、図示しない冷媒出口から冷媒出口部材(25)を通して膨張弁を経て蒸発器に送られる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の実施形態の熱交換器の全体構成を示す正面図である。
【図２】図１に示す熱交換器の受液器の部分を拡大して示す一部を省略した垂直縦断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図４】邪魔板と旋回流発生装置と流速増大装置とを示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
(1)：熱交換器
(2)(3)：タンク
(4)：熱交換管
(5)：コルゲートフィン
(7)：受液器
(9)：仕切壁
(11)：仕切壁
(12)：凝縮部
(13)：過冷却部
(14)：凝縮部左ヘッダ
(15)：凝縮部右ヘッダ
(16)：過冷却部左ヘッダ
(17)：過冷却部右ヘッダ
(26)：円筒状本体
(31)：冷媒流入口
(32)：冷媒流出口
(35)：邪魔板
(38)：冷媒通過穴
(39)：旋回流発生装置
(41)：流速増大装置
(43)：ガイド部材
(45)：円筒状部分
(46)：円錐状部分
(47)：貫通穴
(48)：メッシュ
【図１】
2009052771.tif 000003
【図２】
2009052771.tif 000004
【図３】
2009052771.tif 000005
【図４】
2009052771.tif 000006