JPH04113177A - 積層型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、積層型熱交換器に関し、特に熱交換効率を向
上させた積層型熱交換器に関する。

［従来技術］ 積層型熱交換器は車両等の冷房に多く使用されている。

第９図及び第１０図に従来の積層型熱交換器の構造を示
す。第９図は積層型熱交換器を空気流方向から、第１０
図は空気流と直角方向から夫々見たときの側面図である
。

積層型熱交換器は多数の偏平な冷媒チューブ１と、この
冷媒チューブ１を相互に連通ずるためのタンク部１ａ、
ｌｂと、冷媒チューブ１と交互に横方向にサンドイッチ
状（積層状）に配される冷却フィン９と、タンク部に連
通する冷媒管３゜４．５及び膨張弁２ａとから、基本的
に構成されている。凝縮液化された冷媒は、冷媒液管３
から感温部２ｃに制御される膨張弁２ａに導かれ、この
膨張弁２ａにおいて膨張して圧力と温度とが低下し１例
えば０℃付近の温度を有する気液混合二相流となって冷
媒管４から積層型熱交換器本体部本体部へ導かれる。冷
媒は、積層型熱交換器の各冷媒チューブ１の冷媒流路を
流れる間に、冷媒チューブと交互に配される冷却フィン
の間を通過する空気流Ａとの間で熱交換を行い、完全蒸
気となって冷媒蒸気管５から図示されないコンプレッサ
へと導かれる。その後コンデンサで外部に熱を放出して
再び液化した冷媒は、また冷媒液管３へ戻り、前記作動
が繰り返されることとなる。

空気流人は、前記の如く各冷媒チューブ１の間に配され
る冷却フィン９の間を通過する際に冷却されるのである
が、この空気の冷却時には０℃付近の温度となっている
冷媒によって通常露点以下にまで冷却されることとなり
、このため、空気中に含まれていた水分が各冷媒チュー
ブ１及び冷却フィン９に凝縮水となって付着し、この凝
縮水８は冷媒チューブ１及び冷却フィン９を伝わって更
に冷却されて下方に自然落下し、その後ドレン孔７を経
て外部に排出される。

［発明が解決しようとする課題］ ドレン孔を通って排出された凝縮水は、そのまま捨て去
られ利用されることはないが、凝縮水となった後も、前
記の如く積層型熱交換器に付着して充分に冷却されるた
めきわめて低い温度となっており、この凝縮水を捨て去
ることにより少なからずエネルギロスが生じているとい
う問題がある。

本発明は、上記問題に鑑み、従来捨て去られていた凝縮
水を利用して冷房効率を向上させることができる積層型
熱交換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］ 本発明の目的は、冷媒流路と、該冷媒流路に連通ずると
共に該冷媒流路の下方側に配される冷媒流入口及び冷媒
流出口とを備え、横方向に並置される複数の冷媒チュー
ブと。

前記冷媒流入口及び冷媒流出口に夫々連通する流入側タ
ンク部及び流出側タンク部と。

を備え冷媒と空気流とにより熱交換を行う形式の積層型
熱交換器において。

前記流入側タンク部と流出側タンク部とが空気流方向に
相互に離隔して配されており。

前記流入側タンク部に連通ずる冷媒液管が、前記冷媒流
路の下方で且つ冷媒流路側から見たときに前記流入側及
び流出側のタンク部の間に配されていることを特徴とす
る積層型熱交換器によって達成される。

冷媒液管は、冷媒チューブの下方直近に配することも、
或いは冷媒チューブから下方に離し。

凝縮水の受け部を傾斜面として形成してこの傾斜面に沿
わずこともできる。冷媒流路は、下方に開いたＵ字形状
とし或いは逆さＷ字形状とすることもできる。冷媒液管
はフィン等を配することにより２凝縮水との間で熱交換
面積を増加させることができる。

［作用］ 冷媒液管は、冷媒チューブの下方で且つ冷媒チューブ側
から見たときに流入側及び流出側の双方のタンク部の間
に配されているので、冷媒チューブ及び冷却フィンを伝
わって落下する温度の低い凝縮水を介して直接冷却され
る。

冷媒液管内を流れる冷媒は、コンデンサにおいて液化さ
れており、膨張弁を経て膨張して気液二相流となるまで
は比較的温度が高く、冷媒チューブで冷却された凝縮水
を介して有効に冷却できる。従ってこの冷却によって従
来捨て去られて０た凝縮水の冷熱が利用できるので冷房
系全体におけるエネルギ効率が向上する。

この様子は第５図の圧力−エンタルピ線図に表わされて
いる。冷媒液管の凝縮水冷却を行なわない従来の積層型
熱交換器を有する冷房系での冷凍サイクルＡ−Ｂ−Ｃ−
Ｄに対して、凝縮水による冷媒液管の冷却を行った本発
明の積層型熱交換器を有する冷房系では図示の冷凍サイ
クルＡ−Ｂ’Ｃ’−Ｄに変化する。蒸発過程における双
方の冷房系における比エンタルピ差は、それぞれ。

ＣＤ、Ｃ’　ＤにおけるΔｉ１．　　Δ１２となり、後
者の方が比エンタルピ差が大きくなる。従って同一の熱
量を空気からうばって冷房するのに１本発明の積層型熱
交換器を有する冷房系の方が冷媒の質量流量が少なくて
すむ。

本発明によれば１例えば可変容量コンプレ・ンサを使用
して低容量すなわち低冷媒質量にすることで消燃費化を
図ることかでき、或いは、夏の駐車後の暑くなった室内
を急激冷房する場合などは。

従来タイプに比べ蒸発圧力（温度）を低下させることが
可能になり、冷房能力か増加する。

［実施例］ 図面に基いて本発明を更に説明する。第１図及び第２図
は、車両用冷房設備に使用される本発明の一実施例の積
層型熱交換器を空気流方向から見たとき及び空気流と直
角方向から見たときの夫々の側面図である。

本実施例の積層型熱交換器は、従来の積層型熱交換器と
同様に、冷媒チューブ１０、タンク部１［ｉａ、　１６
ｂ及び冷却フィン１９と、タンク部に連通ずる冷媒管１
１．１２．１３及び膨張弁２ｂとから基本的に構成され
、更に全体をおおってダクト２１が配される。

冷媒チューブＩＯは、第３図に示されるように偏平な板
状のチューブエレメント１４を二枚−組として張り合わ
せた構造を有し、双方のチューブエレメント１４の間に
冷媒流路１４ａが形成される。第３図に矢印で図示した
ように、冷媒は２冷媒流入口１５ａより流入し、中央の
仕切り壁１７によって形成され下方に開いたＵ字形状と
なる冷媒流路１４ａを経て、冷媒流入口１５ａと空気流
方向に離隔して配される冷媒流出口１５ｂより流れ出る
。

本発明では冷媒チューブ１０の下方に冷媒液管１１及び
膨張弁２ｂを配する構成を採用したので各冷媒チューブ
１０相互を連通ずるタンク部１６ａ。

１６ｂは２例えば第２図に示したように従来に比べて小
さく形成しである。このため場合によっては、第３図に
示したように冷媒流によどみ部１８゜１８′ができるこ
とも考えられる。この欠点を改良するためには第４図に
示したように冷媒流路を下方に開いた乃至は逆さのＷ字
形状とすることかでき、この場合第３図のよどみ部１８
．１８’　は解消される。

第２図で示した実施例では冷媒液管１１は、空気流方向
に相互に離隔して配されている双方のタンク部１６ａ、
　ＩＥｉｂと同じ高さ位置でこれらの間に配されており
、冷媒チューブｌＯ或いは冷却フィン１９において空気
中の水分が凝縮してできた凝縮水は、これら冷媒チュー
ブ１０及び冷却フィン１９を伝わって自然落下し、落下
地点にある冷媒液管１１を直接冷却する。冷媒液管１１
からでて膨張弁２ｂにおいて断熱膨張した気液二相状態
の冷媒では、この凝縮水による冷却によって乾き度が低
下することとなり１本発明の積層型熱交換器を採用した
冷房設備では同じ冷媒の質量流量でより大きな冷房能力
が得られる。また冷媒液管１１及び膨張弁２ｂが空気流
をさえぎることがなく、良好な空気流Ａが得られる。

冷媒液管１１は、好ましくは冷媒チューブｌＯの空気流
方向の中心部より空気流の下流側に配する。

空気流の上流側にある冷却フィン部においてはまだ空気
流は十分に冷却されておらず、主として空気流の下流側
において始めて空気流が露点以下となり、従って生成さ
れる凝縮水の量は下流側においてより多いため、凝縮水
の冷却が有効に行われるからである。

第６図及び第７図は１本発明の別の実施例の積層型熱交
換器を第１図及び第２図と同様に示している。同図では
冷媒液管ＩＩはダクト２１の下部に配され凝縮水の受部
となる溝部２１ａに沿って配されており、溝部２１ａに
は受けた凝縮水を流すために傾斜が設けられている。冷
媒チューブ１０及び冷却フィン１９から落下した凝縮水
はダクト２１の溝部２１ａを流れるため、この凝縮水の
流れ２２によって冷媒液管１１か充分に冷却される。こ
の実施例の場合には、ダクト形状が複雑化するか、凝縮
水の冷熱を十分に利用することかできるという利点があ
る。

第８図は本発明の更に別の実施例の積層型熱交換器を示
しており、同図はこの実施例の積層型熱交換器の底面図
である。冷媒液管１１は、双方のタンク部ｌｅａ、　１
６ｂの間に同じ高さに配されると共に冷媒流路の直下に
おいてＵ部を形成して折り返しており、従って凝縮水の
冷熱を利用できる冷媒液管の長さを延長し、伝熱面積を
増加できる。Ｕ字は一個所に限らず、１個所以上設けて
必要な冷媒液管の長さを得ることかできる。

上記各実施例の冷媒液管１１の夫々に冷却フィンを設け
　或いはこれに代えて同様な働きを有する突起を外周上
に設けることもできる。このようにして冷媒液管の長さ
を変えることなく伝熱面積を増加させて、凝縮水の冷熱
をより有効に利用することができる。

膨張弁の感温部（第１図及び第６図の２ｄ）は、必要な
らば断熱材等で覆うこととし、冷媒蒸気管１３の温度測
定において凝縮水の温度の影響による誤差が生じないよ
うにすることが好ましい。

この温度測定に誤差が生ずると膨張弁２ｂの開度制御に
対して支障となり、膨張弁での適切な冷媒圧力・温度の
コントロールかできなくなるからである。

本実施例の説明においては車両の冷房用に使用される積
層型熱交換器について示したが２本発明は、車両等の冷
房用に限定されるものではなく。

家庭、事務所等の全ての冷房設備に適用できることは当
然である。

［発明の効果］ 本発明の積層型熱交換器の構成において、冷媒液管を冷
媒チューブの下方で且つ冷媒流出口から見たときに流入
側及び流出側タンク部の間に配したことにより、冷媒液
管を流れる冷媒を積層型熱交換器で生成した凝縮水によ
って直接冷却することができるので、同じ冷媒の質量流
量で熱交換量を増加させ、冷房能力を向上させることが
できる積層型熱交換器を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は７本発明の一実施例の積層型熱交換器を空気流
方向から見た側面図。 第２図は、第１図の積層型熱交換器を空気流と直角方向
から見た側面図。 第３図は第１図の積層型熱交換器の冷媒チュブの内部構
造を説明するための冷媒チューブエレメントの形状図。 第４図は第３図のチューブエレメントに代えた別のチュ
ーブエレメントの形状図。 第５図は本発明の積層型熱交換器の作用を説明するため
の圧力−エンタルピ線図。 第６図及び第７図は１本発明の別の実施例の積層型熱交
換器の第１図及び第２図と同様な図第８図は本発明の更
に別の実施例の積層型熱交換器の底面図。 第９図及び第１Ｏ図は従来の積層型熱交換器の第１図及
び第２図と同様な図。 である。 （符号の説明） １．１０・・・冷媒チューブ ２ａ、２ｂ・・・膨張弁　３，１１・・・冷媒液管４．
１２・・・冷媒管　　　５，１３・・・冷媒蒸気管６．
２１・・・ダクト　　　８．２２・・・凝縮水１４、２
０・・・チューブエレメント １５ａ・・・冷媒流入口　　１５ｂ・・・冷媒流出口１
　ａ、　　１　ｂ、　ＩＥｉａ、　Ｌｌ−・・タンク部
１７・・・仕切り壁　　　　Ａ・・・空気流出願人　　
アイシン精機株式会社 代理人　　　弁理士　　加　藤　朝　道図面の浄書（内
容に変更なし） 第 図 第 図 第９図 第１０図 手 続 補 正 書 （自発） 平成２年１０月３日

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷媒流路と，該冷媒流路に連通すると共に該冷媒
   流路の下方側に配される冷媒流入口及び冷媒流出口とを
   備え，横方向に並置される複数の冷媒チューブと， 前記冷媒流入口及び冷媒流出口に夫々連通する流入側タ
   ンク部及び流出側タンク部と， を備え冷媒と空気流とにより熱交換を行う形式の積層型
   熱交換器において， 前記流入側タンク部と流出側タンク部とが空気流方向に
   相互に離隔して配されており， 前記流入側タンク部に連通する冷媒液管が，前記冷媒流
   路の下方で且つ冷媒流路側から見たときに前記流入側及
   び流出側のタンク部の間に配されていることを特徴とす
   る積層型熱交換器。
2. （２）前記冷媒流路とタンク部との間に膨張弁が配され
   ていることを特徴とする請求項１記載の積層型熱交換器
   。
3. （３）前記冷媒流路が逆さＷ字形状を有することを特徴
   とする請求項１又は２記載の積層型熱交換器。
4. （４）前記冷媒液管が冷媒チューブの空気流方向の中心
   より空気流の下流側に配置されていることを特徴とする
   請求項１〜３の一に記載の積層型熱交換器。
5. （５）前記冷媒液管が前記冷媒流路の下方でＵターンす
   ることを特徴とする請求項１〜３の一に記載の積層型熱
   交換器。
6. （６）前記冷媒液管の周囲にフィン又は突起を配したこ
   とを特徴とする請求項１〜５の一に記載の積層型熱交換
   器。
7. （７）前記冷媒液管が凝縮水の受け部の斜面に沿つて配
   されていることを特徴とする請求項１〜５の一に記載の
   積層型熱交換器。