JP5593084B2

JP5593084B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP5593084B2
Application number: JP2010026138A
Authority: JP
Inventors: 日出雄大橋
Original assignee: Keihin Thermal Technology Corp
Current assignee: Mahle Behr Thermal Systems Japan Ltd
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2030-02-09
Also published as: JP2011047634A

Description

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。

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。

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熱交換器として、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筒状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（仕切部材）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、受液器に、凝縮部から受液器内に冷媒を送り込む冷媒流入口および受液器から過冷却部に冷媒を送り出す冷媒流出口が、前者が上方に位置するように形成され、受液器内に、上下方向にのび、かつ上端が開口するとともに下端が閉鎖された有底筒状の冷媒通過用筒状体が、上端が冷媒流入口よりも下方に位置するとともに下端が冷媒流出口の上下方向の中間部に位置するように配置され、冷媒通過用筒状体の外周面の上端部に、受液器の内周面における冷媒流入口と冷媒流出口との間の部分に接するとともに、受液器内を上下に区画するシール部材が設けられ、冷媒通過用筒状体の周壁におけるシール部材よりも下方の部分に、受液器内におけるシール部材よりも下方の区画と冷媒通過用筒状体内とを通じさせる連通口が形成され、連通口がフィルタにより塞がれている熱交換器が知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１記載の熱交換器においては、凝縮部から冷媒流入口を通って受液器内に流入した気液混相の冷媒が、流速の速いままで、上端開口から冷媒通過用筒状体内に入って連通口のフィルタを通過し、さらに冷媒流出口を通って過冷却部に流出することがあり、冷媒の気液分離効果が十分ではなく、この熱交換器を用いた冷凍サイクルの性能が低下するという問題がある。

特開２００３−３０２１２６号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、気液分離効果を向上しうる熱交換器を提供することにある。

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。

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、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、受液器に、タンクに通じる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上下方向に間隔をおいて形成されている熱交換器であって、
受液器内に、上下方向にのび、かつ上端が冷媒流入口よりも上方に位置するとともに下端が冷媒流入口よりも下方に位置する冷媒通過用筒状体が配置され、冷媒流入口と冷媒流出口との間の高さ位置において、冷媒通過用筒状体の外周面と受液器の内周面との間に、受液器内を上下に区画するシール部が設けられており、冷媒通過用筒状体における冷媒流入口よりも上方の部分に、受液器内におけるシール部よりも上方の区画と冷媒通過用筒状体内とを通じさせる第１連通口が形成され、当該第１連通口がフィルタにより塞がれ、冷媒通過用筒状体におけるシール部よりも下方の部分に、受液器内におけるシール部よりも下方の区画と冷媒通過用筒状体内とを通じさせる第２連通口が形成され、
受液器が、上端から下方にのびる冷媒通路を有し、かつタンクに固定されたベース部材と、上端が閉鎖されるとともに下端が開口した筒状で、かつベース部材に取り付けられた受液器本体とよりなり、ベース部材に、前記冷媒流入口および前記冷媒流出口が、一端が冷媒通路に開口するととともに他端がタンクに通じるように形成され、冷媒通過用筒状体の外周面とベース部材の冷媒通路の内周面との間に前記シール部が設けられ、
ベース部材の外周面における冷媒流入口よりも上方の部分に、軸線が上下方向を向いたおねじ部が設けられ、受液器本体の内周面の下端開口寄りの部分に、軸線が上下方向を向いためねじ部が設けられ、受液器本体のめねじ部がベース部材のおねじ部にねじ合わされることにより受液器本体がベース部材に着脱自在に取り付けられ、
冷媒通過用筒状体の上端部がベース部材よりも上方に突出しているとともに、当該突出部に取付部材が固定状に設けられ、取付部材の外周面に、軸線が上下方向を向いたおねじ部が設けられ、取付部材のおねじ部が受液器本体のめねじ部におけるベース部材のおねじ部にねじ合わされた部分よりも上方の部分にねじ合わされている熱交換器。

2)シール部が、冷媒通過用筒状体の外周面に、受液器の内周面における冷媒流入口と冷媒流出口との間の部分に接するように設けられている上記1)記載の熱交換器。

3)シール部が、受液器の内周面に、冷媒通過用筒状体の外周面における冷媒流入口と冷媒流出口との間の部分に接するように設けられている上記1)記載の熱交換器。

4)冷媒通過用筒状体の第２連通口が、冷媒流入口と冷媒流出口との間に位置している上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

5)受液器内における冷媒通過用筒状体よりも上方の部分に、乾燥剤が収納された乾燥剤容器が配置されている上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

6)冷媒通過用筒状体の上端が閉鎖されるとともに、下端が開口しており、冷媒通過用筒状体の周壁に第１連通口が形成され、冷媒通過用筒状体の下端開口が第２連通口となり、乾燥剤容器が冷媒通過用筒状体の上端により受けられている上記5)記載の熱交換器。

7)受液器が取り付けられた第１のタンクが、第１の仕切部材により第１タンクの長さ方向に２つのヘッダに区画され、同じく他方の第２タンクが、第２の仕切部材により第２タンクの長さ方向に２つのヘッダに区画されており、両仕切部材が、両タンクの長さ方向に関して同一位置にあり、両仕切部材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、同じく両仕切部材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、凝縮部の第１タンク側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、受液器の冷媒流出口から流出した冷媒が、過冷却部の第１タンク側のヘッダに流入するようになっている上記1)〜6)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

上記1)〜7)の熱交換器によれば、受液器内に、上下方向にのび、かつ上端が冷媒流入口よりも上方に位置するとともに下端が冷媒流入口よりも下方に位置する冷媒通過用筒状体が配置され、冷媒流入口と冷媒流出口との間の高さ位置において、冷媒通過用筒状体の外周面と受液器の内周面との間に、受液器内を上下に区画するシール部が設けられており、冷媒通過用筒状体における冷媒流入口よりも上方の部分に、受液器内におけるシール部よりも上方の区画と冷媒通過用筒状体内とを通じさせる第１連通口が形成され、当該第１連通口がフィルタにより塞がれ、冷媒通過用筒状体におけるシール部よりも下方の部分に、受液器内におけるシール部よりも下方の区画と冷媒通過用筒状体内とを通じさせる第２連通口が形成されているので、冷媒流入口から受液器内におけるシール部材よりも上方の区画に流入する際に、冷媒は、冷媒通過用筒状体にぶつかって流速が低下させられた状態で上向きに流れ、その後第１連通口のフィルタを通過して冷媒通過用筒状体内に入り、第２連通口を通って受液器内におけるシール部よりも下方の区画に入り、冷媒流出口から送り出される。そして、受液器内におけるシール部よりも上方の区画において、比較的流速の低い気液混相冷媒の上向きの流れが発生することになるから、気相冷媒からなる気泡は、気液混相冷媒の上向きの流れにのって上昇しやすくなり、液相冷媒のみが第１連通口のフィルタを通過して冷媒通過用筒状体内に流入しやすくなる。しかも、第１連通口を通過する液相冷媒中に気相冷媒からなる気泡が含まれていたとしても、気泡はフィルタにより潰されるので、気相冷媒は冷媒通過用筒状体内に流入しにくくなる。したがって、受液器内におけるシール部よりも上方の区画での気液分離効果が向上し、この熱交換器を用いた冷凍サイクルの性能低下が防止される。

上記5)の熱交換器によれば、受液器内におけるシール部よりも上方の区画に流入した気液混相冷媒中の気相冷媒からなる気泡は、乾燥剤容器内には入りにくくなって、乾燥剤容器に沿って上昇しやすくなるので、受液器内におけるシール部よりも上方の区画での気液分離効果が一層向上する。

上記6)の熱交換器によれば、冷媒通過用筒状体の第１連通口が、乾燥剤容器により閉鎖されることが防止される。したがって、冷媒流入口から受液器内のシール部材よりも上方の区画に流入した冷媒のシール部よりも下方の区画への流れが阻害されることはない。

この発明の第１実施形態の熱交換器の全体構成を示す正面図である。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１に示す熱交換器の受液器のベース部材と冷媒通過用筒状体とを示す分解斜視図である。図１に示す本発明品および比較品の熱交換器を用いて行った実験結果を示すグラフである。この発明の第２実施形態の熱交換器の要部の構成を示す図２相当の図である。図５に示す熱交換器の受液器のベース部材と冷媒通過用筒状体とを示す分解斜視図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付して重複する説明を省略する。

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。

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の紙面表側を前、これと反対側を後というものとする。また、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。

図１は第１実施形態の熱交換器の全体構成を示し、図２および図３はその要部の構成を示す。

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)に固定された受液器(7)とを備えている。

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(8)(9)（仕切部材）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、前者が上方に位置するように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。

ここで、左タンク(2)における仕切壁(8)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(9)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(8)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(9)よりも下方の部分が過冷却部(13)の右ヘッダ(17)である。

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。

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)がろう付等により接合され、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)がろう付等により接合されている。

受液器(7)は、左タンク(2)の下部にろう付等により固定されたアルミニウム製ベース部材(26)と、ベース部材(26)に着脱自在に取り付けられたアルミニウム製受液器本体(27)とよりなり、その内部に乾燥剤を収納した袋状の乾燥剤容器(30)が入れられている。

図２および図３に示すように、ベース部材(26)は上下両端が開口した筒状であって、その上端から下端に至る貫通状の冷媒通路(20)を有しており、冷媒通路(20)の下端開口はベース部材(26)に固定されたキャップ(31)により塞がれている。ベース部材(26)の冷媒通路(20)の内周面全体は円筒面である。ベース部材(26)の外周面には２つの固定部(28)(29)が上下方向に間隔をおいて形成され、上側固定部(28)が左タンク(2)における凝縮部(12)の左ヘッダ(14)の下ヘッダ部(14b)にろう付等により固定され、下側固定部(29)が同じく過冷却部(13)の左ヘッダ(16)にろう付等により固定されている。ベース部材(26)には、冷媒流入口(32)および冷媒流出口(33)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(32)は、一端がベース部材(26)の冷媒通路(20)の内周面に開口するとともに、他端が上側固定部(28)の先端に開口しており、冷媒流入口(32)の他端開口は凝縮部(12)の左ヘッダ(14)の下ヘッダ部(14b)に形成された冷媒出口(34)に通じさせられている。冷媒流出口(33)は、一端がベース部材(26)の冷媒通路(20)の内周面に開口するとともに、他端が下側固定部(29)の先端に開口しており、冷媒流出口(33)の他端開口は過冷却部(13)の左ヘッダ(16)に形成された冷媒入口(36)に通じさせられている。ベース部材(26)の上側固定部(28)よりも上方の部分の外周面における上部を除いた部分には、軸線が上下方向を向いたおねじ部(37)が形成されている。ベース部材(26)の上側固定部(28)よりも上方の部分の外周面におけるおねじ部(37)よりも上方の部分は、外径がおねじ部(37)の谷径よりも小径の円筒面であり、当該円筒面に環状溝(38)が形成されるとともに、環状溝(38)内にＯリング(39)が配置されている。

受液器本体(27)の下端部は所定長さにわたって縮径されており、縮径部(27a)の内周面における上部を除いた部分に、軸線が上下方向を向きかつベース部材(26)のおねじ部(37)にねじ合わされるめねじ部(41)が形成されている。そして、受液器本体(27)のめねじ部(41)が、ベース部材(26)のおねじ部(37)にねじ合わされることにより受液器本体(27)がベース部材(26)に着脱自在に取り付けられている。また、受液器本体(27)の縮径部(27a)の内周面におけるめねじ部(41)よりも上方の部分は、内径がめねじ部(41)の山径よりも小径の円筒面であり、当該円筒面にベース部材(26)のＯリング(39)が接することによって、ベース部材(26)と受液器本体(27)との間がシールされている。

受液器(7)内に、上下方向にのび、かつ上端が冷媒流入口(32)よりも上方に位置するとともに下端が冷媒流入口(32)と冷媒流出口(33)との間に位置するプラスチック製の冷媒通過用筒状体(42)が配置されている。冷媒通過用筒状体(42)の下端部には下方に突出した複数の支持脚(43)が一体に形成されており、支持脚(43)がベース部材(26)のキャップ(31)上に載せられている。冷媒通過用筒状体(42)の外周面におけるベース部材(26)の冷媒流入口(32)と冷媒流出口(33)との間の高さ位置に、受液器(7)の冷媒通路(20)の内周面における冷媒流入口(32)と冷媒流出口(33)との間の部分に接するとともに、受液器(7)内を上下に区画するシール部材(44)（シール部）が設けられており、これにより受液器(7)内に、シール部材(44)よりも上方の冷媒流入口(32)が臨む第１区画(45)と、シール部材(44)よりも下方の冷媒流出口(33)が臨む第２区画(46)とが設けられている。第１区画(45)は、ベース部材(26)の冷媒通路(20)におけるシール部材(44)よりも上方の部分と、受液器本体(27)の内部とよりなる。

冷媒通過用筒状体(42)は、上端が閉鎖されるとともに下端が開口しており、冷媒通過用筒状体(42)の周壁における冷媒流入口(32)よりも上方の部分に、受液器(7)内におけるシール部材(44)よりも上方の第１区画(45)と冷媒通過用筒状体(42)内とを通じさせる複数の第１連通口(47)が形成され、第１連通口(47)がメッシュ状のフィルタ(48)により塞がれている。メッシュ状のフィルタ(48)の目の大きさは、１インチの長さ間に１００以上の数の目が存在するような大きさであることが好ましい。また、冷媒通過用筒状体(42)の下端開口が、受液器(7)内におけるシール部材(44)よりも下方の第２区画(46)と冷媒通過用筒状体(42)内とを通じさせる第２連通口(49)となっている。したがって、冷媒通過用筒状体(42)の第２連通口(49)は、冷媒流入口(32)と冷媒流出口(33)との間に位置している。また、冷媒通過用筒状体(42)の上端部には、径方向外方に突出した複数の突起(40)が周方向に間隔をおいて一体に形成されている。

乾燥剤容器(30)は受液器(7)内の第１区画(45)に配置されており、冷媒通過用筒状体(42)の上端部により受けられている。

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。

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。

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(34)から送り出されてベース部材(26)の上側固定部(28)の冷媒流入口(32)を通り、受液器(7)内の第１区画(45)に流入する。気液混相の冷媒が受液器(7)内の第１区画(45)に流入すると、乾燥剤容器(30)内の乾燥剤により水分が除去される。第１区画(45)内に流入した気液混相の冷媒は、第１連通口(47)のフィルタ(48)を通って冷媒通過用筒状体(42)内に入り、第２連通口(49)を通過して第２区画(46)に流入する。第２区画(46)内に流入した液相の冷媒は、冷媒流出口(33)からベース部材(26)の下側固定部(29)の冷媒流出路(35)を通り、冷媒入口(36)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エバポレータに送られる。

冷媒流入口(32)を通って受液器(7)内の第１区画(45)に流入した際に、気液混相の冷媒は、冷媒通過用筒状体(42)の周壁における第１連通口(47)よりも下方の部分にぶつかって流速が低下させられた状態で上向きに流れ、その後第１連通口(47)のフィルタ(48)を通過して冷媒通過用筒状体(42)内に入る。そして、受液器(7)内の第１区画(45)において、比較的流速の低い気液混相冷媒の上向きの流れが発生することになるから、気相冷媒からなる気泡は、気液混相冷媒の上向きの流れにのって上昇しやすくなり、液相冷媒のみが第１連通口(47)のフィルタ(48)を通過して冷媒通過用筒状体(42)内に流入しやすくなる。しかも、第１連通口(47)を通過する液相冷媒中に気相冷媒からなる気泡が含まれていたとしても、気泡はフィルタ(48)により潰されるので、気相冷媒は冷媒通過用筒状体(42)内に流入しにくくなる。さらに、気液混相冷媒中の気相冷媒からなる気泡は、乾燥剤容器(30)内には入りにくいので乾燥剤容器(30)に沿って上昇しやすくなる。したがって、気液混相冷媒は、第１区画(45)内において効率良く気液分離される。

次に、上述した構成の熱交換器(1)（本発明品という）を用いて行った実験例を比較品を用いて行った比較実験例とともに説明する。

比較品として用いた熱交換器は、特許文献１記載の熱交換器と同様の構成であり、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筒状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、受液器に、凝縮部から受液器内に冷媒を送り込む冷媒流入口および受液器から過冷却部に冷媒を送り出す冷媒流出口が、前者が上方に位置するように形成され、受液器内に、上下方向にのび、かつ上端が開口するとともに下端が閉鎖された有底筒状の冷媒通過用筒状体が、上端が冷媒流入口よりも下方に位置するとともに下端が冷媒流出口の上下方向の中間部に位置するように配置され、冷媒通過用筒状体の外周面の上端部に、受液器の内周面における冷媒流入口と冷媒流出口との間の部分に接するとともに、受液器内を上下に区画するシール部材が設けられ、冷媒通過用筒状体の周壁に、冷媒通過用筒状体の内外を通じさせる連通口が形成され、連通口がメッシュ状のフィルタにより塞がれたものである。

本発明品および比較品の凝縮部のサイズ、凝縮部の熱交換管の本数、凝縮部の全熱交換管の流路断面積の合計、過冷却部のサイズ、過冷却部の熱交換管の本数、過冷却部の全熱交換管の流路断面積の合計、および受液器のサイズは同一である。

そして、本発明品および比較品と、圧縮機、膨張弁および蒸発器とを用いて、それぞれ冷凍サイクルを組み立て、これらの冷凍サイクル内に最初に所定量の冷媒を入れて冷凍サイクルの運転を開始し、冷媒を継ぎ足しつつ種々の冷媒封入量における過冷度を調べてチャージグラフを作成した。その結果を図４に示す。図４に示すチャージグラフにおいて、Ａ点が本発明品および比較品の熱交換器から流出してきた冷媒の過冷却が開始された点であり、Ｂ点が本発明品および比較品の受液器内に液相冷媒が溜まりだした点であり、Ｃ点が本発明品および比較品の受液器内が液冷媒で満たされた点である。そして、本発明品の場合、熱交換器から流出してきた冷媒の過冷却が開始されるのは、比較品に比べて冷媒封入量が少ない時点であるから、冷凍サイクルに使用する冷媒量を少なくすることが可能になる。また、本発明品の場合、過冷度が一定になる定常域の幅（Ｂ点とＣ点との間隔）が比較品よりも長く、この種の熱交換器としては十分な性能を有していることがわかる。

図５および図６はこの発明の第２実施形態の熱交換器の要部の構成を示す。

図５および図６において、受液器(7)のベース部材(50)は上端が開口するとともに下端が閉鎖された有底筒状であって、その上端から下方にのびて下端近傍に至る有底状の冷媒通路(51)を有している。ベース部材(50)の冷媒通路(51)は、内周面が円筒面となされかつ上端から冷媒流入口(32)と冷媒流出口(33)との間の高さ位置に至る大径部(51a)と、内周面が大径部(51a)の内周面と同心状の円筒面となされかつ大径部(51a)の下端に連なった小径部(51b)とよりなる。冷媒流入口(32)の一端は冷媒通路(51)の大径部(51a)の内周面の下部に開口し、冷媒流出口(33)の一端は冷媒通路(51)の小径部(51b)の内周面の下端部に開口している。また、ベース部材(50)の上側固定部(28)よりも上方の部分の外周面における下部を除いた部分には、軸線が上下方向を向いたおねじ部(52)が形成されている。ベース部材(50)の上側固定部(28)よりも上方の部分の外周面におけるおねじ部(52)よりも下方の部分は、外径がおねじ部(52)の山径よりも大径の円筒面であり、当該円筒面に環状溝(53)が形成されるとともに、環状溝(53)内にＯリング(54)が配置されている。

受液器本体(55)の下端部は所定長さにわたって縮径されており、縮径部(55a)の内周面における下部を除いた部分に、軸線が上下方向を向きかつベース部材(50)のおねじ部(52)にねじ合わされるめねじ部(56)が形成されている。そして、受液器本体(55)のめねじ部(56)がベース部材(50)のおねじ部(52)にねじ合わされることにより受液器本体(55)がベース部材(50)に着脱自在に取り付けられている。また、受液器本体(55)の縮径部(55a)の内周面におけるめねじ部(56)よりも下方の部分は、内径がめねじ部(56)の谷径よりも大径の円筒面であり、当該円筒面にベース部材(50)のＯリング(54)が接することによって、ベース部材(50)と受液器本体(55)との間がシールされている。

受液器(7)内に、上下方向にのび、かつ上端が受液器本体(55)の縮径部(55a)よりも上方に位置するとともに下端が冷媒流入口(32)と冷媒流出口(33)との間に位置するプラスチック製の冷媒通過用筒状体(57)が配置されている。冷媒通過用筒状体(57)の外周面全体は外径の等しい円筒面となされており、冷媒通過用筒状体(57)の下端部がベース部材(50)の冷媒通路(51)の小径部(51b)内に密に嵌め入れられている。そして、ベース部材(50)における冷媒通路(51)の大径部(51a)の内周面から内方に突出し、かつ冷媒通路(51)の小径部(51b)を形成する部分が、受液器(7)内を、上下に区画するシール部(58)となっており、これにより受液器(7)内に、シール部(58)よりも上方の冷媒流入口(32)が臨む第１区画(45)と、シール部(58)よりも下方の冷媒流出口(33)が臨む第２区画(46)とが設けられている。第１区画(45)は、ベース部材(50)の冷媒通路(51)の大径部(51a)、すなわちベース部材(50)の冷媒通路(51)におけるシール部(58)よりも上方の部分と、受液器本体(55)の内部とよりなる。

冷媒通過用筒状体(57)は、上端が閉鎖されるとともに下端が開口しており、冷媒通過用筒状体(57)の周壁における冷媒流入口(32)よりも上方の部分に、受液器(7)内におけるシール部(58)よりも上方の第１区画(45)と冷媒通過用筒状体(57)内とを通じさせる複数の第１連通口(59)が形成され、第１連通口(59)がメッシュ状のフィルタ(61)により塞がれている。メッシュ状のフィルタ(61)の目の大きさは、１インチの長さ間に１００以上の数の目が存在するような大きさであることが好ましい。また、冷媒通過用筒状体(57)の下端開口が、受液器(7)内におけるシール部(58)よりも下方の第２区画(46)と冷媒通過用筒状体(57)内とを通じさせる第２連通口(62)となっている。したがって、冷媒通過用筒状体(57)の第２連通口(62)は、冷媒流入口(32)と冷媒流出口(33)との間に位置している。

冷媒通過用筒状体(57)におけるベース部材(50)よりも上方に突出しているとともに、受液器本体(55)の縮径部(55a)内に位置する部分に、周方向に間隔をおいて設けられたアーム部(63)を介して円環状の取付部材(64)が一体に設けられている。取付部材(64)の外周面に、軸線が上下方向を向いたおねじ部(65)が設けられており、取付部材(64)のおねじ部(65)が、受液器本体(55)のめねじ部(56)におけるベース部材(50)のおねじ部(52)にねじ合わされた部分よりも上方の部分にねじ合わされることによって、冷媒通過用筒状体(57)が受液器本体(55)に着脱自在に取り付けられている。

乾燥剤容器(30)は受液器(7)内の第１区画(45)における受液器本体(55)の縮径部(55a)よりも上方の部分に配置されており、冷媒通過用筒状体(57)の上端部により受けられている。

第２実施形態の熱交換器において、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(34)から送り出されてベース部材(50)の上側固定部(28)の冷媒流入口(32)を通り、受液器(7)内の第１区画(45)に流入する。気液混相の冷媒が受液器(7)内の第１区画(45)に流入すると、乾燥剤容器(30)内の乾燥剤により水分が除去される。第１区画(45)内に流入した気液混相の冷媒は、第１連通口(59)のフィルタ(61)を通って冷媒通過用筒状体(57)内に入り、第２連通口(62)を通過して第２区画(46)に流入する。第２区画(46)内に流入した液相の冷媒は、冷媒流出口(33)からベース部材(50)の下側固定部(29)の冷媒流出路(35)を通り、冷媒入口(36)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エバポレータに送られる。

冷媒流入口(32)を通って受液器(7)内の第１区画(45)に流入した際に、気液混相の冷媒は、冷媒通過用筒状体(57)の周壁における第１連通口(59)よりも下方の部分にぶつかって流速が低下させられた状態で上向きに流れ、その後第１連通口(59)のフィルタ(61)を通過して冷媒通過用筒状体(57)内に入る。そして、受液器(7)内の第１区画(45)において、比較的流速の低い気液混相冷媒の上向きの流れが発生することになるから、気相冷媒からなる気泡は、気液混相冷媒の上向きの流れにのって上昇しやすくなり、液相冷媒のみが第１連通口(59)のフィルタ(61)を通過して冷媒通過用筒状体(57)内に流入しやすくなる。しかも、第１連通口(59)を通過する液相冷媒中に気相冷媒からなる気泡が含まれていたとしても、気泡はフィルタ(61)により潰されるので、気相冷媒は冷媒通過用筒状体(57)内に流入しにくくなる。さらに、気液混相冷媒中の気相冷媒からなる気泡は、乾燥剤容器(30)内には入りにくいので乾燥剤容器(30)に沿って上昇しやすくなる。したがって、気液混相冷媒は、第１区画(45)内において効率良く気液分離される。

この発明による熱交換器は、カーエアコンを構成する冷凍サイクルに好適に用いられる。

(1)：熱交換器
(2)(3)：タンク
(4)：熱交換管
(7)：受液器
(8)(9)：仕切壁（仕切部材）
(12)：凝縮部
(13)：過冷却部
(14)：凝縮部の左ヘッダ
(15)：凝縮部の右ヘッダ
(16)：過冷却部の左ヘッダ
(17)：過冷却部の右ヘッダ
(20)(51)：冷媒通路
(26)(50)：ベース部材
(27)(55)：受液器本体
(30)：乾燥剤容器
(32)：冷媒流入口
(33)：冷媒流出口
(37)(52)：おねじ部
(41)(56)：めねじ部
(42)(57)：冷媒通過用筒状体
(44)：シール部材（シール部）
(45)：シール部材よりも上方の第１区画
(46)：シール部材よりも下方の第２区画
(47)(59)：第１連通口
(48)(61)：フィルタ
(49)(62)：第２連通口
(58)：シール部
(64)：取付部材
(65)：おねじ部

Claims

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、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、受液器に、タンクに通じる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上下方向に間隔をおいて形成されている熱交換器であって、
受液器内に、上下方向にのび、かつ上端が冷媒流入口よりも上方に位置するとともに下端が冷媒流入口よりも下方に位置する冷媒通過用筒状体が配置され、冷媒流入口と冷媒流出口との間の高さ位置において、冷媒通過用筒状体の外周面と受液器の内周面との間に、受液器内を上下に区画するシール部が設けられており、冷媒通過用筒状体における冷媒流入口よりも上方の部分に、受液器内におけるシール部よりも上方の区画と冷媒通過用筒状体内とを通じさせる第１連通口が形成され、当該第１連通口がフィルタにより塞がれ、冷媒通過用筒状体におけるシール部よりも下方の部分に、受液器内におけるシール部よりも下方の区画と冷媒通過用筒状体内とを通じさせる第２連通口が形成され、
受液器が、上端から下方にのびる冷媒通路を有し、かつタンクに固定されたベース部材と、上端が閉鎖されるとともに下端が開口した筒状で、かつベース部材に取り付けられた受液器本体とよりなり、ベース部材に、前記冷媒流入口および前記冷媒流出口が、一端が冷媒通路に開口するととともに他端がタンクに通じるように形成され、冷媒通過用筒状体の外周面とベース部材の冷媒通路の内周面との間に前記シール部が設けられ、
ベース部材の外周面における冷媒流入口よりも上方の部分に、軸線が上下方向を向いたおねじ部が設けられ、受液器本体の内周面の下端開口寄りの部分に、軸線が上下方向を向いためねじ部が設けられ、受液器本体のめねじ部がベース部材のおねじ部にねじ合わされることにより受液器本体がベース部材に着脱自在に取り付けられ、
冷媒通過用筒状体の上端部がベース部材よりも上方に突出しているとともに、当該突出部に取付部材が固定状に設けられ、取付部材の外周面に、軸線が上下方向を向いたおねじ部が設けられ、取付部材のおねじ部が受液器本体のめねじ部におけるベース部材のおねじ部にねじ合わされた部分よりも上方の部分にねじ合わされている熱交換器。
シール部が、冷媒通過用筒状体の外周面に、受液器の内周面における冷媒流入口と冷媒流出口との間の部分に接するように設けられている請求項１記載の熱交換器。
シール部が、受液器の内周面に、冷媒通過用筒状体の外周面における冷媒流入口と冷媒流出口との間の部分に接するように設けられている請求項１記載の熱交換器。
冷媒通過用筒状体の第２連通口が、冷媒流入口と冷媒流出口との間に位置している請求項１〜３のうちのいずれかに記載の熱交換器。
受液器内における冷媒通過用筒状体よりも上方の部分に、乾燥剤が収納された乾燥剤容器が配置されている請求項１〜４のうちのいずれかに記載の熱交換器。
冷媒通過用筒状体の上端が閉鎖されるとともに、下端が開口しており、冷媒通過用筒状体の周壁に第１連通口が形成され、冷媒通過用筒状体の下端開口が第２連通口となり、乾燥剤容器が冷媒通過用筒状体の上端により受けられている請求項５記載の熱交換器。
受液器が取り付けられた第１のタンクが、第１の仕切部材により第１タンクの長さ方向に２つのヘッダに区画され、同じく他方の第２タンクが、第２の仕切部材により第２タンクの長さ方向に２つのヘッダに区画されており、両仕切部材が、両タンクの長さ方向に関して同一位置にあり、両仕切部材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、同じく両仕切部材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、凝縮部の第１タンク側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、受液器の冷媒流出口から流出した冷媒が、過冷却部の第１タンク側のヘッダに流入するようになっている請求項１〜６のうちのいずれかに記載の熱交換器。