(57)【要約】【課題】風速の影響を受けることも、凝縮性能を低下させることもなく、外気温度以下に冷媒温度を下げる過冷却により、冷房能力や冷房効率の向上を達成することができる車両用凝縮器を提供すること。【解決手段】冷凍サイクルのコンプレッサ１から吐出された高温高圧の冷媒を外気との熱交換により放熱して冷却する凝縮部４と、該凝縮部４にて液化された冷媒を貯留するリキッドタンク５と、該リキッドタンク５からの高圧液冷媒を冷却する過冷却部６と、を一体に備えた車両用凝縮器Ａ１において、前記過冷却部６は、前記冷凍サイクルのエバポレータ３からの低圧冷媒との間で、放熱フィンを用いない熱交換により、前記リキッドタンク５からの高圧液冷媒を冷却する構成とした。【選択図】図１
2009166529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルのコンプレッサから吐出された高温高圧の冷媒を外気との熱交換により放熱して冷却する凝縮部と、該凝縮部にて液化された冷媒を貯留する貯液部と、該貯液部からの高圧液冷媒を冷却する過冷却部と、を一体に備えた車両用凝縮器において、
前記過冷却部は、前記冷凍サイクルのエバポレータからの低圧冷媒との間で、放熱フィンを用いない熱交換により、前記貯液部からの高圧液冷媒を冷却することを特徴とする車両用凝縮器。
【請求項２】
請求項１に記載された車両用凝縮器において、
前記過冷却部は、前記貯液部からの高圧側冷媒通路での冷媒の通過方向に対し、前記エバポレータからの低圧側冷媒通路での冷媒の通過方向を、互いに逆方向に設定したことを特徴とする車両用凝縮器。
【請求項３】
請求項２に記載された車両用凝縮器において、
左右方向の両端側に第１ヘッダタンクと第２ヘッダタンクを配置し、
前記第１ヘッダタンクに、タンク内部を凝縮冷媒入口タンク室と高圧冷媒出口タンク室と低圧冷媒入口タンク室に画成する第１仕切りプレートを設定し、
前記第２ヘッダタンクに、タンク内部を凝縮冷媒出口タンク室と高圧冷媒入口タンク室と低圧冷媒出口タンク室に画成する第２仕切りプレートを設定し、
前記過冷却部は、前記第２ヘッダタンクの高圧冷媒入口タンク室と前記第１ヘッダタンクの高圧冷媒出口タンク室を連通する高圧側冷媒通路と、前記第１ヘッダタンクの低圧冷媒入口タンク室と前記第２ヘッダタンクの低圧冷媒出口タンク室を連通する低圧側冷媒通路と、の間で熱交換することを特徴とする車両用凝縮器。
【請求項４】
請求項３に記載された車両用凝縮器において、
前記凝縮部は、前記第１ヘッダタンクの凝縮冷媒入口タンク室と、前記第２ヘッダタンクの凝縮冷媒出口タンク室を連結する複数の凝縮部チューブと、該複数の凝縮部チューブの隣接するチューブ間に設定された放熱フィンと、を有して構成し、
前記貯液部は、前記第２ヘッダタンクに沿って隣接する位置に配置され、前記第２ヘッダタンクの凝縮冷媒出口タンク室から冷媒を導入し、前記第２ヘッダタンクの高圧冷媒入口タンク室へ冷媒を供給するリキッドタンクにより構成したことを特徴とする車両用凝縮器。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載された車両用凝縮器において、
前記過冷却部は、前記第２ヘッダタンクの高圧冷媒入口タンク室と前記第１ヘッダタンクの高圧冷媒出口タンク室を連結する複数の高圧側チューブと、前記第１ヘッダタンクの低圧冷媒入口タンク室と前記第２ヘッダタンクの低圧冷媒出口タンク室を連結する過冷却部チューブケースと、により構成され、
前記高圧側チューブの内面により形成される通路を高圧側冷媒通路とし、前記過冷却部チューブケースの内面と前記高圧側チューブの外面により形成される通路を低圧側冷媒通路としたことを特徴とする車両用凝縮器。
【請求項６】
請求項３または請求項４に記載された車両用凝縮器において、
前記過冷却部は、前記第２ヘッダタンクの高圧冷媒入口タンク室と前記第１ヘッダタンクの高圧冷媒出口タンク室を連結する複数の内側チューブと、前記第１ヘッダタンクの低圧冷媒入口タンク室と前記第２ヘッダタンクの低圧冷媒出口タンク室を連結する複数の外側チューブと、による二重管構成とされ、
前記内側チューブの内面により形成される通路を高圧側冷媒通路とし、前記外側チューブの内面と前記内側チューブの外面により形成される通路を低圧側冷媒通路としたことを特徴とする車両用凝縮器。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６の何れか１項に記載された車両用凝縮器において、
前記凝縮部は、前記過冷却部との間の境界部に設定される放熱フィンを廃止したことを特徴とする車両用凝縮器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のエアコンシステムに適用され、凝縮部と貯液部と過冷却部を一体に備えた車両用凝縮器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のエアコンシステムに適用され、凝縮部と貯液部（リキッドタンク）と過冷却部を一体に備えた車両用凝縮器としては、過冷却部において、貯液部からの高圧液冷媒を、凝縮部と同様に放熱フィンを用い、外気との熱交換により放熱して冷却するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１８７４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の車両用凝縮器にあっては、過冷却部が外気との熱交換により放熱する空冷式の熱交換構造となっていたため、下記に列挙する問題があった。
(1) 過冷却部で冷媒を冷却しても、外気温度以下に冷媒を冷却することができず、設置スペースが制限されている場合、冷房能力や冷房効率の向上を図ることができない。
(2) 車両の走行速度、つまり、走行風の風速により熱交換性能が変動し、停車時や渋滞走行時等においては、冷房能力や冷房効率が低下する。
(3) 全体の熱交換面積を変えない場合、過冷却部の面積を拡大すると、凝縮部の面積が縮小し、凝縮性能が低下する。一方、凝縮部の面積を拡大すると、過冷却部の面積が縮小し、過冷却性能が低下する。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、風速の影響を受けることも、凝縮性能を低下させることもなく、外気温度以下に冷媒温度を下げる過冷却により、冷房能力や冷房効率の向上を達成することができる車両用凝縮器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、冷凍サイクルのコンプレッサから吐出された高温高圧の冷媒を外気との熱交換により放熱して冷却する凝縮部と、該凝縮部にて液化された冷媒を貯留する貯液部と、該貯液部からの高圧液冷媒を冷却する過冷却部と、を一体に備えた車両用凝縮器において、
前記過冷却部は、前記冷凍サイクルのエバポレータからの低圧冷媒との間で、放熱フィンを用いない熱交換により、前記貯液部からの高圧液冷媒を冷却することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明の車両用凝縮器にあっては、過冷却部において、貯液部からの高圧液冷媒が、冷凍サイクルのエバポレータからの低圧冷媒により冷却される。
したがって、高負荷冷房運転時、エバポレータ出口の冷媒温度は、外気温度よりも低くなるため、過冷却部において、外気温度以下に冷媒温度を下げることができる。この過冷却作用により、エバポレータにて消費できる冷熱エネルギであるエンタルピが増大し、冷房能力や冷房効率を向上させることができる。
そして、過冷却部においては、放熱フィンを用いない熱交換が行われるため、放熱フィンを用いる過冷却部とは異なり、風速の影響を受けることなく熱交換を行うことができる。さらに、放熱フィンを用いないことで、過冷却部の必要面積を、放熱フィンを用いる過冷却部に比べ、狭い面積とすることができる。言い換えると、凝縮部の熱交換面積を同じにして凝縮性能を保つと、全体形状のコンパクト化を達成できる。また、全体の熱交換面積を同じにすると、過冷却部の熱交換面積を縮小した分、凝縮部の熱交換面積が拡大され、凝縮性能を向上させることが可能である。
この結果、風速の影響を受けることも、凝縮性能を低下させることもなく、外気温度以下に冷媒温度を下げる過冷却により、冷房能力や冷房効率の向上を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の車両用凝縮器を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例３に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の車両用凝縮器が適用された車両の冷凍サイクルを示す斜視図である。図２は、実施例１の車両用凝縮器を示す正面図である。図３は、実施例１の車両用凝縮器を示す図２のＡ部拡大断面図である。図４は、実施例１の車両用凝縮器における凝縮部チューブを示す断面図である。図５は、実施例１の車両用凝縮器における過冷却部を示すチューブ断面図である。図６は、実施例１の車両用凝縮器における過冷却部を示す斜視図である。
【０００９】
実施例１の車両用凝縮器Ａ１が適用された車両の冷凍サイクルは、図１に示すように、コンプレッサ１と、車両用凝縮器Ａ１と、膨張弁２と、エバポレータ３と、凝縮部４と、リキッドタンク５（貯液部）と、過冷却部６と、を備えている。
【００１０】
前記コンプレッサ１は、車載の動力源であるエンジンやモータ等により駆動され、エバポレータ３から送られてくる低圧低温の気化冷媒を圧縮して車両用凝縮器Ａ１へ送る。
【００１１】
前記車両用凝縮器Ａ１は、冷凍サイクルのコンプレッサ１から吐出された高温高圧の冷媒を外気との熱交換により放熱して冷却する凝縮部４と、該凝縮部４にて液化された冷媒を貯留するリキッドタンク５と、該リキッドタンク５からの高圧液冷媒を冷却する過冷却部６と、を一体に備えている。
【００１２】
前記凝縮部４は、走行風やファン送風によって、前記コンプレッサ１からの高温高圧の気化冷媒を凝縮点まで冷却して高圧中温の液化冷媒とする。前記リキッドタンク５は、高圧中温の液化冷媒に含まれる水分やゴミを取り除き、冷媒が円滑に供給できるように溜める。前記過冷却部６は、前記エバポレータ３からの低圧冷媒との間で、放熱フィンを用いない熱交換により、前記リキッドタンク５からの高圧液冷媒を冷却する。
【００１３】
前記膨脹弁２は、前記過冷却部６からの高圧低温の液化冷媒を急激に膨脹させ、低圧低温の霧状の液化冷媒としてエバポレータ３に送る。なお、膨脹弁２は、過冷却部６からエバポレータ３に冷媒を送る通路に設定され、エバポレータ３から過冷却部６に冷媒を送る通路は、弁機能を持たない単なる冷媒通路である。
【００１４】
前記エバポレータ３は、前記膨脹弁２からの霧状の液化冷媒が導入され、ブロワファンにより車室内へと送られる送風から熱を奪うことによって蒸発させ、低圧低温の気化冷媒とする。そして、低圧低温の気化冷媒を、過冷却部６を介してコンプレッサ１に送る。なお、エバポレータ３は、図外のインストルメントパネル内に配置される空調ユニットに内蔵される。
【００１５】
前記過冷却部６は、図２に示すように、前記リキッドタンク５からの高圧側冷媒通路７での冷媒の通過方向に対し、前記エバポレータ３からの低圧側冷媒通路８での冷媒の通過方向を、互いに逆方向に設定している。
【００１６】
実施例１の車両用凝縮器Ａ１は、図２に示すように、左右方向の両端側に第１ヘッダタンク１１と第２ヘッダタンク１２を配置している。そして、前記第１ヘッダタンク１１に、タンク内部を凝縮冷媒入口タンク室１３と高圧冷媒出口タンク室１４と低圧冷媒入口タンク室１５に画成する横仕切りプレート１６（第１仕切りプレート）と縦仕切りプレート１７（第１仕切りプレート）を設定している。一方、前記第２ヘッダタンク１２に、図３に示すように、タンク内部を凝縮冷媒出口タンク室１８と高圧冷媒入口タンク室１９と低圧冷媒出口タンク室２０に画成する横仕切りプレート２１（第２仕切りプレート）と縦仕切りプレート２２（第２仕切りプレート）を設定している。
【００１７】
すなわち、前記過冷却部６は、前記第２ヘッダタンク１２の高圧冷媒入口タンク室１９と前記第１ヘッダタンク１１の高圧冷媒出口タンク室１４を連通する高圧側冷媒通路７と、前記第１ヘッダタンク１１の低圧冷媒入口タンク室１５と前記第２ヘッダタンク１２の低圧冷媒出口タンク室２０を連通する低圧側冷媒通路８と、の間で熱交換する。
【００１８】
前記第１ヘッダタンク１１には、凝縮冷媒入口タンク室１３に連通する位置に前記コンプレッサ１からの冷媒入口ポート２３が設定される。また、前記第１ヘッダタンク１１には、凝縮冷媒入口タンク室１３と高圧冷媒出口タンク室１４に連通する位置に前記エバポレータ３からの入口ポート部と前記膨張弁２への出口ポート部による冷媒出入口ポート２４が設定される。
【００１９】
前記第２ヘッダタンク１２には、凝縮冷媒出口タンク室１８とリキッドタンク５を連通する貯液入口パイプ２５が設定され、高圧冷媒入口タンク室１９とリキッドタンク５を連通する貯液出口パイプ２６が設定される。また、前記第２ヘッダタンク１２には、低圧冷媒出口タンク室２０とコンプレッサ１を連通する低圧冷媒パイプ２７が設定される。
【００２０】
前記凝縮部４は、図２及び図３に示すように、前記第１ヘッダタンク１１の凝縮冷媒入口タンク室１３と、前記第２ヘッダタンク１２の凝縮冷媒出口タンク室１８を連結する複数の凝縮部チューブ２８と、該複数の凝縮部チューブ２８の隣接するチューブ間に設定された放熱フィン２９と、を有して構成している。前記凝縮部チューブ２８は、図４に示すように、内部を通過する冷媒と外気の効率的な熱交換を行うように、扁平な長円断面形状とし、インナーフィンや多孔（仕切り）としている。そして、放熱フィン２９が、凝縮部チューブ２８の扁平な上下面の位置に設定される。
【００２１】
前記リキッドタンク５は、図１及び図２に示すように、前記第２ヘッダタンク１２に沿って隣接する位置に配置され、前記第２ヘッダタンク１２の凝縮冷媒出口タンク室１８から冷媒を導入し、前記第２ヘッダタンク１２の高圧冷媒入口タンク室１９へ冷媒を供給する。
【００２２】
前記過冷却部６は、図５及び図６に示すように、前記第２ヘッダタンク１２の高圧冷媒入口タンク室１９と前記第１ヘッダタンク１１の高圧冷媒出口タンク室１４を連結する複数の高圧側チューブ３０と、前記第１ヘッダタンク１１の低圧冷媒入口タンク室１５と前記第２ヘッダタンク１２の低圧冷媒出口タンク室２０を連結する過冷却部チューブケース３１と、により構成される。前記高圧側チューブ３０は、凝縮部チューブ２８と同様に、内部を通過する高圧冷媒と外側を通過する低圧冷媒との効率的な熱交換を行うように、扁平な長円断面形状とされる。前記過冷却部チューブケース３１は、図５及び図６に示すように、６本の高圧側チューブ３０を、等間隔空間を介して配置し、その状態を保つように全体を囲みながら、６本の高圧側チューブ３０の各位置決めを行う構成としている。
【００２３】
そして、前記高圧側チューブ３０の内面により形成される通路を高圧側冷媒通路７とし、前記過冷却部チューブケース３１の内面と前記高圧側チューブ３０の外面により形成される通路を低圧側冷媒通路８としている。
【００２４】
次に、作用を説明する。
まず、「現行の車両用凝縮器技術について」の説明を行い、続いて、実施例１の車両用凝縮器Ａ１における作用を、「冷房能力・冷房効率の向上作用」、「凝縮性能の向上作用」、「車両用凝縮器のコンパクト化作用」、「放熱フィンを用いない過冷却作用」に分けて説明する。
【００２５】
［現行の車両用凝縮器技術について］
車両のエアコンシステムの冷凍サイクルは、図７に示すように、コンプレッサ（Compressor）と、車両用凝縮器と、膨張弁（TXV）と、エバポレータ（Evaporator）と、を備えている。そして、現行の車両用凝縮器は、凝縮部（Condenser）とリキッドタンク（Liquid Tank）と過冷却部（Sub Cool Condenser）を一体に備えている。この過冷却部においては、コンプレッサから凝縮部およびリキッドタンクを経由して導入された高圧液冷媒を、凝縮部と同様に放熱フィンを用い、外気との熱交換により放熱して冷却し、膨張弁を経由してエバポレータへ供給するものが知られている。なお、エバポレータからの冷媒は、そのままコンプレッサへ供給される。
【００２６】
現行の冷凍サイクルを、横軸にエンタルピを取り、縦軸に圧力を取ったモリエル線図によりあらわすと、図８に示すようになる。Ａ点の低圧低温の気化冷媒は、コンプレッサにおいて、エンタルピを上げつつ圧力が高められ、コンプレッサ出口ではＢ点による高温高圧の気化冷媒となる。そして、コンプレッサ出口冷媒は、車両用凝縮器の凝縮部と過冷却部において、外気との熱交換により放熱して冷却され、過冷却部の出口ではＣ点による高圧中温の液化冷媒とされる。そして、高圧中温の液化冷媒は、膨張弁において、急激に膨脹させることで、膨張弁の出口ではＤ点による低圧低温の霧状の液化冷媒とされる。そして、低圧低温の霧状の液化冷媒は、エバポレータにおいて熱を奪い、エバポレータの出口ではＥ点による低圧低温の気化冷媒とされる。この流れが繰り返される。
【００２７】
図８に示すモリエル線図から明らかなように、エバポレータで発揮される冷房性能（エバポレータ性能）は、エバポレータ入口の冷媒状態とエバポレータ出口の冷媒状態との差であるエンタルピ差の大きさにより決まる。つまり、膨張弁は、エバポレータ入口の冷媒流量を制御するが、エバポレータ入口の冷媒状態（エンタルピ・乾き度）は、車両用凝縮器での凝縮能力により決定される。
【００２８】
これに対し、現行の車両用凝縮器では、過冷却部が外気との熱交換により放熱する空冷式の熱交換構造となっているため、車両用凝縮器の出口冷媒状態（エンタルピ）は、例え熱交換効率100％であっても、外気温度以下に冷媒温度を冷却することはできない。
したがって、例えば、外気温度が35℃あるような高負荷冷房運転時には、外気温度35℃以下に冷媒温度を冷却することができないため、エバポレータ入口とエバポレータ出口の間でのエンタルピ差が大きく確保されず、冷房能力や冷房効率が低くなる。
【００２９】
一方、近年の車両動向は、環境対応として、過給器付きエンジンによる小排気量化やエンジンとモータを動力源とするハイブリッド化が進んでいる。このため、図９に示すように、過給器付き小排気量エンジンの場合、ＣＡＣ（Charge Air Cooler）の設置スペースにより、コンデンサとラジエータの設置スペースが制限される。また、ハイブリッド化の場合、駆動モータ等の高電圧系の冷却のためにサブラジエータをコンデンサ側に設定することで、コンデンサの設置スペースが制限される。さらに、衝突規制（衝突安全性）により、エンジンルーム上部のクリアランスを拡大するという、高さ規制もある。
これらの事情により、空調部品への跳ね返りがあり、コンデンサの高さが減少し、凝縮能力が低下する傾向にある。この場合、基準のコンデンサ高さが確保される場合に比べ、冷房能力や冷房効率がより低下することになる。
【００３０】
また、コンデンサの設置スペースが一定の高さに制限された場合、過冷却部の性能（冷媒状態）が、エバポレータ性能（冷力）に影響を与えるため、過冷却部の性能向上のために過冷却部の熱交換面積を拡大することで対応している。
しかし、この場合、図１０に示すように、過冷却部の熱交換面積を拡大すると、拡大した分、凝縮部の熱交換面積が縮小するため、凝縮性能が低下する。
【００３１】
さらに、現行の過冷却部は、凝縮部と同様に放熱フィンを用い、外気との熱交換により放熱して冷却している。つまり、車両が高速で走行しているときには、走行風の風速により高い熱交換性能が得られる。しかし、駐停車時や渋滞走行時等においては、走行風が無くなったり、走行風が弱くなったりする分、冷房能力や冷房効率が低下することになる。
【００３２】
本発明者は、車両用凝縮器のコンパクト化にも対応できるように過冷却部での熱交換性能を高めたいという要求に対し、高負荷時には冷凍サイクルの低圧側冷媒温度が外気温度より低い温度になる点に着目した。この着目点にしたがって、過冷却部は、冷凍サイクルのエバポレータからの低圧冷媒との間で、放熱フィンを用いない熱交換により、貯液部からの高圧液冷媒を冷却する構成を採用した。この結果、風速の影響を受けることも、凝縮性能を低下させることもなく、外気温度以下に冷媒温度を下げる過冷却により、冷房能力や冷房効率の向上を達成するようにした。
【００３３】
［冷房能力・冷房効率の向上作用］
実施例１の車両用凝縮器Ａ１の全体の大きさを現行と同じ大きさにし、凝縮部４の領域と過冷却部６の領域の比率を現行と同じ比率にした場合について説明する。
【００３４】
実施例１の車両用凝縮器Ａ１を適用した冷凍サイクルを、横軸にエンタルピを取り、縦軸に圧力を取ったモリエル線図によりあらわすと、図１１に示すようになる。Ａ点の低圧低温の気化冷媒は、コンプレッサ１において、エンタルピを上げつつ圧力が高められ、コンプレッサ出口ではＢ点による高温高圧の気化冷媒となる。そして、コンプレッサ出口冷媒は、車両用凝縮器Ａ１の凝縮部４において、外気との熱交換により放熱して冷却され、凝縮部４の出口ではＣ’点による高圧中温の液化冷媒とされる。さらに、車両用凝縮器Ａ１の過冷却部６において、リキッドタンク５からの高圧液冷媒が、エバポレータ３からの低圧冷媒により冷却され、過冷却部６の出口ではＣ”点による高圧低温の液化冷媒とされる。そして、高圧低温の液化冷媒は、膨張弁２において、急激に膨脹させることで、膨張弁の出口ではＤ”点による低圧低温の霧状の液化冷媒とされる。そして、低圧低温の霧状の液化冷媒は、エバポレータ３において熱を奪い、エバポレータ３の出口ではＥ点による低圧低温の気化冷媒とされる。この流れが繰り返される。
【００３５】
そして、図１１に示すモリエル線図から明らかなように、エバポレータ３で発揮される冷房性能（エバポレータ性能）は、エバポレータ入口の冷媒状態とエバポレータ出口の冷媒状態との差であるエンタルピ差の大きさにより決まる。つまり、膨張弁２は、エバポレータ入口の冷媒流量を制御するが、エバポレータ入口の冷媒状態（エンタルピ・乾き度）は、車両用凝縮器Ａ１での凝縮能力により決定される。
【００３６】
これに対し、実施例１の車両用凝縮器Ａ１にあっては、過冷却部６において、リキッドタンク５からの高圧液冷媒が、高負荷冷房運転時、外気温度よりも低くなるエバポレータ３からの低圧冷媒により冷却される。このため、現行の車両用凝縮器の過冷却部では、エンタルピをＣ’点からＣ点まで下げていたのに対し、実施例１の過冷却部６では、エンタルピをＣ’点からＣ”点まで下げることができる。この過冷却作用により、エバポレータ３にて消費できる冷熱エネルギであるエンタルピが、点Ｄ”から点Ｅまでとなり、現行の車両用凝縮器に比べ、点Ｄから点Ｄ”までが拡大分となり、冷房性能が高められる。
【００３７】
このように、実施例１の車両用凝縮器Ａ１の全体の大きさを現行と同じ大きさにし、凝縮部４の領域と過冷却部６の領域の比率を現行と同じ比率にした場合、冷房能力や冷房効率を向上させることができる。
【００３８】
［凝縮性能の向上作用］
実施例１の車両用凝縮器Ａ１の全体の大きさを現行と同じ大きさにし、過冷却部６での冷媒チューブの本数を現行と同じ本数にした場合について説明する。
【００３９】
実施例１の車両用凝縮器Ａ１における過冷却部６の場合、放熱フィンを用いない熱交換を行うことで、放熱フィンを用いる現行の過冷却部に比べ、放熱フィンの設定スペース分だけ、過冷却部の必要面積を、狭い面積とすることができる。
【００４０】
したがって、実施例１の車両用凝縮器Ａ１の全体の大きさを現行と同じ大きさにすると、図１２に示すように、過冷却部６の熱交換面積が現行の面積より減少する分、凝縮部４の熱交換面積を現行の面積より拡大することができることになる。
【００４１】
このように、実施例１の車両用凝縮器Ａ１の大きさを現行と同じ大きさにし、過冷却部６での冷媒チューブの本数を現行と同じ本数にした場合、過冷却部６での過冷却性能を現行より向上させながら、凝縮部４の熱交換面積拡大により、凝縮性能を現行より向上させることができる。
【００４２】
［車両用凝縮器のコンパクト化作用］
実施例１の車両用凝縮器Ａ１の凝縮部４の熱交換面積を現行と同じにした場合について説明する。
【００４３】
実施例１の車両用凝縮器Ａ１の場合、放熱フィンを用いないことで、過冷却部６での冷媒チューブの本数を現行と同じ本数にしたとしても、過冷却部６の必要面積を、放熱フィンを用いる現行の過冷却部に比べ、狭い面積とすることができる。さらに、過冷却部６での過冷却性能を現行と同じレベルにすると、過冷却部６での冷媒チューブの本数を現行より少なくすることができ、過冷却部６での冷媒チューブの本数を現行と同じ本数にする場合に比べ、さらに狭い面積とすることができる。
【００４４】
このように、実施例１の車両用凝縮器Ａ１の凝縮部４の熱交換面積を現行と同じにした場合、凝縮部４の熱交換面積を同じにして現状の凝縮性能を保ちながら、全体形状のコンパクト化を達成できる。これによって、環境対応として、過給器付きエンジンによる小排気量化やエンジンとモータを動力源とするハイブリッド化が進んで、コンデンサの高さが減少しても、凝縮能力の低下を抑え、少なくとも現状の冷房能力や冷房効率を確保することが可能である。
【００４５】
［放熱フィンを用いない過冷却作用］
実施例１の車両用凝縮器Ａ１の過冷却部６においては、第２ヘッダタンク１２の高圧冷媒入口タンク室１９と第１ヘッダタンク１１の高圧冷媒出口タンク室１４を連結する複数の高圧側チューブ３０を、リキッドタンク５からの高圧冷媒が、例えば、図２の右から左へと流れる。同時に、第１ヘッダタンク１１の低圧冷媒入口タンク室１５と第２ヘッダタンク１２の低圧冷媒出口タンク室２０を連結する過冷却部チューブケース３１の内部を、エバポレータ３からの低圧冷媒が、例えば、図２の左から右へと流れる。そして、高圧側チューブ３０の内部を通過する高圧冷媒と、過冷却部チューブケース３１により囲まれた外側を通過する低圧冷媒との間で効率的な熱交換が行われる。
【００４６】
このように、過冷却部６においては、放熱フィンを用いない熱交換が行われるため、放熱フィンを用いる過冷却部とは異なり、風速の影響を受けることなく、安定して熱交換を行うことができる。つまり、駐停車時や渋滞走行時等において、走行風が無くなったり、走行風が弱くなったりするが、走行風の有無に影響を受けることなく、冷房能力や冷房効率を発揮させることができる。
【００４７】
次に、効果を説明する。
実施例１の車両用凝縮器Ａ１にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００４８】
(1) 冷凍サイクルのコンプレッサ１から吐出された高温高圧の冷媒を外気との熱交換により放熱して冷却する凝縮部４と、該凝縮部４にて液化された冷媒を貯留する貯液部（リキッドタンク５）と、該貯液部（リキッドタンク５）からの高圧液冷媒を冷却する過冷却部６と、を一体に備えた車両用凝縮器Ａ１において、前記過冷却部６は、前記冷凍サイクルのエバポレータ３からの低圧冷媒との間で、放熱フィンを用いない熱交換により、前記貯液部（リキッドタンク５）からの高圧液冷媒を冷却する。このため、風速の影響を受けることも、凝縮性能を低下させることもなく、外気温度以下に冷媒温度を下げる過冷却により、冷房能力や冷房効率の向上を達成することができる。
【００４９】
(2) 前記過冷却部６は、前記貯液部（リキッドタンク５）からの高圧側冷媒通路７での冷媒の通過方向に対し、前記エバポレータ３からの低圧側冷媒通路８での冷媒の通過方向を、互いに逆方向に設定した。このため、高圧側冷媒と低圧側冷媒を同方向に流しながら熱交換する場合に比べ、効率的な熱交換により高圧側冷媒を冷却することができる。ちなみに、高圧側冷媒と低圧側冷媒を同方向に流した場合には、熱交換開始域では冷媒温度差が大きいが、熱交換終了域では冷媒温度差が小さくなってしまう。これに対し、高圧側冷媒と低圧側冷媒を逆方向に流した場合には、熱交換開始域から熱交換終了域まで大きな冷媒温度差を確保できる。
【００５０】
(3) 左右方向の両端側に第１ヘッダタンク１１と第２ヘッダタンク１２を配置し、前記第１ヘッダタンク１１に、タンク内部を凝縮冷媒入口タンク室１３と高圧冷媒出口タンク室１４と低圧冷媒入口タンク室１５に画成する横仕切りプレート１６と縦仕切りプレート１７を設定し、前記第２ヘッダタンク１２に、タンク内部を凝縮冷媒出口タンク室１８と高圧冷媒入口タンク室１９と低圧冷媒出口タンク室２０に画成する横仕切りプレート２１と縦仕切りプレート２２を設定し、前記過冷却部６は、前記第２ヘッダタンク１２の高圧冷媒入口タンク室１９と前記第１ヘッダタンク１１の高圧冷媒出口タンク室１４を連通する高圧側冷媒通路７と、前記第１ヘッダタンク１１の低圧冷媒入口タンク室１５と前記第２ヘッダタンク１２の低圧冷媒出口タンク室２０を連通する低圧側冷媒通路８と、の間で熱交換する。このため、左右方向の両端側に配置されている既存の第１ヘッダタンク１１と第２ヘッダタンク１２をそのまま利用し、各ヘッダタンク１１，１２を３室に画成することで、冷媒の通過方向が互いに逆方向である過冷却部６の高圧側冷媒通路７と低圧側冷媒通路８を容易に設定することができる。
【００５１】
(4) 前記凝縮部４は、前記第１ヘッダタンク１１の凝縮冷媒入口タンク室１３と、前記第２ヘッダタンク１２の凝縮冷媒出口タンク室１８を連結する複数の凝縮部チューブ２８と、該複数の凝縮部チューブ２８の隣接するチューブ間に設定された放熱フィン２９と、を有して構成し、前記貯液部は、前記第２ヘッダタンク１２に沿って隣接する位置に配置され、前記第２ヘッダタンク１２の凝縮冷媒出口タンク室１８から冷媒を導入し、前記第２ヘッダタンク１２の高圧冷媒入口タンク室１９へ冷媒を供給するリキッドタンク５により構成した。このため、現行の車両用凝縮器から大幅な設計変更を要することなく、外気との熱交換による凝縮性能と、リキッドタンク５を付設した場合のコンパクト性が確保された車両用凝縮器Ａ１とすることができる。
【００５２】
(5) 前記過冷却部６は、前記第２ヘッダタンク１２の高圧冷媒入口タンク室１９と前記第１ヘッダタンク１１の高圧冷媒出口タンク室１４を連結する複数の高圧側チューブ３０と、前記第１ヘッダタンク１１の低圧冷媒入口タンク室１５と前記第２ヘッダタンク１２の低圧冷媒出口タンク室２０を連結する過冷却部チューブケース３１と、により構成され、前記高圧側チューブ３０の内面により形成される通路を高圧側冷媒通路７とし、前記過冷却部チューブケース３１の内面と前記高圧側チューブ３０の外面により形成される通路を低圧側冷媒通路８とした。このため、必要スペースを抑えたコンパクトな過冷却部６の構成としながら、広い熱交換面積により過冷却性能を発揮することができる。
【実施例２】
【００５３】
実施例２は、過冷却部の冷媒チューブを二重管構成とした例である。
【００５４】
まず、構成を説明する。
図１３は、実施例２の車両用凝縮器における第２ヘッダタンク側の過冷却部を示す拡大断面図である。図１４は、実施例２の車両用凝縮器における過冷却部を示す図１３のＢ−Ｂ線断面図である。図１５は、実施例２の車両用凝縮器における過冷却部を示すチューブ断面図である。
【００５５】
実施例２の車両用凝縮器Ａ２は、図１３に示すように、凝縮部４と、過冷却部６と、第２ヘッダタンク１２と、凝縮冷媒出口タンク室１８、高圧冷媒入口タンク室１９、低圧冷媒出口タンク室２０、横仕切りプレート２１、縦仕切りプレート２２と、貯液入口パイプ２５、貯液出口パイプ２６、低圧冷媒パイプ２７と、凝縮部チューブ２８と、放熱フィン２９と、内側チューブ３２と、外側チューブ３３と、を備えている。
【００５６】
前記過冷却部６は、前記第２ヘッダタンク１２の高圧冷媒入口タンク室１９と前記第１ヘッダタンク１１の高圧冷媒出口タンク室１４を連結する複数の内側チューブ３２と、前記第１ヘッダタンク１１の低圧冷媒入口タンク室１５と前記第２ヘッダタンク１２の低圧冷媒出口タンク室２０を連結する複数の外側チューブ３３と、による二重管構成とされている。
【００５７】
そして、図１５に示すように、前記内側チューブ３２の内面により形成される通路を高圧側冷媒通路７とし、前記外側チューブ３３の内面と前記内側チューブ３２の外面により形成される通路を低圧側冷媒通路８としている。なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００５８】
次に、作用を説明する。
実施例２の車両用凝縮器Ａ２の過冷却部６においては、第２ヘッダタンク１２の高圧冷媒入口タンク室１９と第１ヘッダタンク１１の高圧冷媒出口タンク室１４を連結する複数の内側チューブ３２を、リキッドタンク５からの高圧冷媒が、例えば、図１３の右から左へと流れる。同時に、第１ヘッダタンク１１の低圧冷媒入口タンク室１５と第２ヘッダタンク１２の低圧冷媒出口タンク室２０を連結する外側チューブ３３の内部を、エバポレータ３からの低圧冷媒が、例えば、図１３の左から右へと流れる。そして、二重管構成による内側チューブ３２と外側チューブ３３の各組み合わせチューブにおいて、内側チューブ３２の内部を通過する高圧冷媒と、外側チューブ３３により囲まれた外側を通過する低圧冷媒との間で効率的な熱交換が行われる。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００５９】
次に、効果を説明する。
実施例２の車両用凝縮器にあっては、実施例１の(1)〜(4)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６０】
(6) 前記過冷却部６は、前記第２ヘッダタンク１２の高圧冷媒入口タンク室１９と前記第１ヘッダタンク１１の高圧冷媒出口タンク室１４を連結する複数の内側チューブ３２と、前記第１ヘッダタンク１１の低圧冷媒入口タンク室１５と前記第２ヘッダタンク１２の低圧冷媒出口タンク室２０を連結する複数の外側チューブ３３と、による二重管構成とされ、前記内側チューブ３２の内面により形成される通路を高圧側冷媒通路７とし、前記外側チューブ３３の内面と前記内側チューブ３２の外面により形成される通路を低圧側冷媒通路８とした。このため、例えば、凝縮部チューブ２８を、外側チューブ３３として共用することができるコスト的に有利な過冷却部６の構成としながら、二重管構成毎に独立した熱交換作用により過冷却性能を発揮することができる。
【実施例３】
【００６１】
実施例３は、凝縮部と過冷却部との間の境界部に設定される放熱フィンを廃止した例である。
【００６２】
まず、構成を説明する。
図１６は、実施例３の車両用凝縮器における第２ヘッダタンク側の過冷却部を示す拡大断面図である。
【００６３】
実施例３の車両用凝縮器Ａ３は、図１６に示すように、凝縮部４と、過冷却部６と、第２ヘッダタンク１２と、凝縮冷媒出口タンク室１８、高圧冷媒入口タンク室１９、低圧冷媒出口タンク室２０、横仕切りプレート２１、縦仕切りプレート２２と、貯液入口パイプ２５、貯液出口パイプ２６、低圧冷媒パイプ２７と、凝縮部チューブ２８と、放熱フィン２９と、内側チューブ３２と、外側チューブ３３と、を備えている。
【００６４】
この実施例３は、基本的に実施例２の車両用凝縮器Ａ２の構成と同じであるが、凝縮部４と過冷却部６との間の境界部に設定される放熱フィンを廃止し、凝縮部４の最下端位置の凝縮部チューブ２８’と、過冷却部６の最上端位置の外側チューブ３３と、の間に、スペースＳを設定している。なお、他の構成は、実施例１，２と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００６５】
次に、作用を説明すると、この実施例３の車両用凝縮器Ａ３では、凝縮部４と過冷却部６との間の境界部に設定される放熱フィンを廃止したため、過冷却部６が外気との間で熱授受することが避けられるし、さらに、過冷却部６が凝縮部４との間で熱授受することが避けられる。過冷却部６が凝縮部４から独立した熱交換環境とされ、走行風の影響を回避し、過冷却性能を向上させることができる。なお、他の作用は、実施例１，２と同様であるので、説明を省略する。
【００６６】
次に、効果を説明する。
実施例３の車両用凝縮器にあっては、実施例１の(1)〜(5)および実施例２の(6)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６７】
(7) 前記凝縮部４は、前記過冷却部６との間の境界部に設定される放熱フィンを廃止したため、過冷却部６が凝縮部４から独立した熱交換環境が確保され、走行風の影響を回避できると共に、過冷却性能を向上させることができる。
【００６８】
以上、本発明の車両用凝縮器を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６９】
実施例１〜３では、凝縮部チューブ２８として、図４に示すように、扁平な長円断面形状のチューブ内にインナーフィンを配置した例を示した。しかし、凝縮部チューブの断面形状や構造は、図４に示すものに限られるものではない。例えば、図１７(a)に示すように、扁平な長円断面形状のチューブ内にビードを組み込んだ凝縮部チューブ２８ａとしても良い。図１７(b)に示すように、多数の方形の冷媒通路を形成する押し出し成形による凝縮部チューブ２８ｂとしても良い。図１７(c)に示すように、多数の円形の冷媒通路を形成する押し出し成形による凝縮部チューブ２８ｃとしても良い。
【００７０】
実施例１では、図５に示すように、過冷却部６を、複数の高圧側チューブ３０と、これを囲む過冷却部チューブケース３１と、によって構成した例を示した。しかし、例えば、図１８に示すように、過冷却部６を、多数の円形の冷媒通路を形成する押し出し成形による高圧側チューブ３０’と、複数の高圧側チューブ３０を囲む過冷却部チューブケース３１と、によって構成しても良い。
【００７１】
実施例２，３では、過冷却部６のチューブ構成として、図１５に示すように、内側チューブ３２と外側チューブ３３による二重管構成とする例を示した。しかし、過冷却部のチューブ構成は、図１５に示すものに限られるものではない。例えば、図１９(a)に示すように、２つの扁平な高圧側冷媒通路７と低圧側冷媒通路８を形成する押し出し成形による過冷却部チューブ３４ａとしても良い。図１９(b)に示すように、扁平な高圧側冷媒通路７と外周の低圧側冷媒通路８を形成する押し出し成形チューブとインナーフィンの組み合わせによる過冷却部チューブ３４ｂとしても良い。図１９(c)に示すように、方形の高圧側冷媒通路７と外周の低圧側冷媒通路８を形成する押し出し成形による過冷却部チューブ３４ｃとしても良い。図１９(d)に示すように、円形の高圧側冷媒通路７と外周の低圧側冷媒通路８を形成する押し出し成形による過冷却部チューブ３４ｄとしても良い。図１９(e)に示すように、２つの扁平な高圧側冷媒通路７と低圧側冷媒通路８を形成する押し出し成形チューブとインナーフィンの組み合わせによる過冷却部チューブ３４ｅとしても良い。図１９(f)に示すように、扁平な高圧側冷媒通路７と断続的な低圧側冷媒通路８を形成する押し出し成形チューブとインナーフィンの組み合わせによる過冷却部チューブ３４ｆとしても良い。図１９(g)に示すように、複数の円形による高圧側冷媒通路７と低圧側冷媒通路８を形成する押し出し成形による過冷却部チューブ３４ｇとしても良い。図１９(h)に示すように、複数の円形による高圧側冷媒通路７と複数の長円形による低圧側冷媒通路８を形成する押し出し成形による過冷却部チューブ３４ｈとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】実施例１の車両用凝縮器が適用された車両の冷凍サイクルを示す斜視図である。
【図２】実施例１の車両用凝縮器を示す正面図である。
【図３】実施例１の車両用凝縮器を示す図２のＡ部拡大断面図である。
【図４】実施例１の車両用凝縮器における凝縮部チューブを示す断面図である。
【図５】実施例１の車両用凝縮器における過冷却部を示すチューブ断面図である。
【図６】実施例１の車両用凝縮器における過冷却部を示す斜視図である。
【図７】現行の車両用凝縮器が適用された車両の冷凍サイクルを示す斜視図である。
【図８】現行の車両用冷凍サイクルでの高負荷冷房運転時におけるエンタルピと圧力の関係を示すモリエル線図である。
【図９】基準車両のフロントエンドへの空調部品の配置レイアウト・過給器付きエンジン車両のフロントエンドへの空調部品の配置レイアウト・ハイブリッド車のフロントエンドへの空調部品の配置レイアウトの対比を示す図である。
【図１０】現行の車両用凝縮器において過冷却領域を拡大すると凝縮部領域が減少することを示す説明図である。
【図１１】実施例１の車両用冷凍サイクルでの高負荷冷房運転時におけるエンタルピと圧力の関係を示すモリエル線図である。
【図１２】現行の車両用凝縮器と全体の熱交換面積を変えない場合において実施例１の車両用凝縮器では過冷却領域が減少し凝縮部領域が拡大することを示す説明図である。
【図１３】実施例２の車両用凝縮器における第２ヘッダタンク側の過冷却部を示す拡大断面図である。
【図１４】実施例２の車両用凝縮器における過冷却部を示す図１３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１５】実施例２の車両用凝縮器における過冷却部を示すチューブ断面図である。
【図１６】実施例３の車両用凝縮器における第２ヘッダタンク側の過冷却部を示す拡大断面図である。
【図１７】本発明の車両用凝縮器における凝縮部チューブの他例のチューブ断面をあらわし、(a)はインナーフィンタイプを示し、(b)はビードタイプを示し、(c)は第１押し出しタイプを示し、(d)は第２押し出しタイプを示す。
【図１８】本発明の車両用凝縮器における実施例１の変形例による過冷却部を示すチューブ断面図である。
【図１９】本発明の車両用凝縮器における過冷却部チューブの他例のチューブ断面をあらわし、(a)は第１押し出しタイプを示し、(b)は第２押し出しと第１インナーフィンの組み合わせタイプを示し、(c)は第３押し出しタイプを示し、(d)は第４押し出しタイプを示し、(e)は第１押し出しと第１インナーフィンと第２インナーフィンの組み合わせタイプを示し、(f)は第５押し出しと第１インナーフィンの組み合わせタイプを示し、(g)は第６押し出しタイプを示し、(h)は第７押し出しタイプを示す。
【符号の説明】
【００７３】
Ａ１，Ａ２，Ａ３  車両用凝縮器
１  コンプレッサ
２  膨張弁
３  エバポレータ
４  凝縮部
５  リキッドタンク（貯液部）
６  過冷却部
７  高圧側冷媒通路
８  低圧側冷媒通路
１１  第１ヘッダタンク
１２  第２ヘッダタンク
１３  凝縮冷媒入口タンク室
１４  高圧冷媒出口タンク室
１５  低圧冷媒入口タンク室
１６  横仕切りプレート（第１仕切りプレート）
１７  縦仕切りプレート（第１仕切りプレート）
１８  凝縮冷媒出口タンク室
１９  高圧冷媒入口タンク室
２０  低圧冷媒出口タンク室
２１  横仕切りプレート（第２仕切りプレート）
２２  縦仕切りプレート（第２仕切りプレート）
２８  凝縮部チューブ
２９  放熱フィン
３０  高圧側チューブ
３１  過冷却部チューブケース
３２  内側チューブ
３３  外側チューブ
【図１】
2009166529.tif 000003
【図２】
2009166529.tif 000004
【図３】
2009166529.tif 000005
【図４】
2009166529.tif 000006
【図５】
2009166529.tif 000007
【図６】
2009166529.tif 000008
【図７】
2009166529.tif 000009
【図８】
2009166529.tif 000010
【図９】
2009166529.tif 000011
【図１０】
2009166529.tif 000012
【図１１】
2009166529.tif 000013
【図１２】
2009166529.tif 000014
【図１３】
2009166529.tif 000015
【図１４】
2009166529.tif 000016
【図１５】
2009166529.tif 000017
【図１６】
2009166529.tif 000018
【図１７】
2009166529.tif 000019
【図１８】
2009166529.tif 000020
【図１９】
2009166529.tif 000021