JP5622411B2

JP5622411B2 - コンデンサ

Info

Publication number: JP5622411B2
Application number: JP2010064638A
Authority: JP
Inventors: 和美鴇崎; 藤井　隆行; 隆行藤井; 瀬野　善彦; 善彦瀬野; 新吾鈴木
Original assignee: Keihin Thermal Technology Corp
Current assignee: Mahle Behr Thermal Systems Japan Ltd
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2030-03-19
Also published as: JP2011196625A

Description

この発明は、たとえば自動車に搭載される冷凍サイクルであるカーエアコンに好適に用いられるコンデンサに関する。

この明細書および特許請求の範囲において、上下、左右は図１の上下、左右をいうものとする。

たとえばカーエアコンのコンデンサとして、上下方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の熱交換管と、熱交換管の左右両端部が接続された上下方向にのびるヘッダタンクとを備え、上下に連続して並んだ複数の熱交換管からなる熱交換パスが上下に並んで３つ設けられ、各熱交換パスを構成する全ての熱交換管の冷媒流れ方向が同一となっているとともに、隣り合う２つの熱交換パスの熱交換管の冷媒流れ方向が異なっているコンデンサであって、左右いずれか一端部側に、下端の熱交換パスを構成する熱交換管が接続される第１ヘッダタンクと、下端の熱交換パスを除いた熱交換パスを構成する熱交換管が接続される第２ヘッダタンクとが別個に設けられ、第２ヘッダタンクが第１ヘッダタンク上に配置され、第１ヘッダタンクの太さが第２ヘッダタンクの太さよりも極めて大きくなっていつとともに、第１ヘッダタンク内に乾燥剤が配置され、これにより第１ヘッダタンクが重力を利用して気液を分離しかつ液を溜める受液器としての機能を有し、第１ヘッダタンクに接続された第１の熱交換管および第２ヘッダタンクに接続された第２の熱交換管の長さが等しくなっているとともに、第１熱交換管の第１ヘッダタンク側の端部および第２熱交換管の第２ヘッダタンク側の端部が同一垂直線上に位置し、すべての熱交換パスが、冷媒を凝縮させる冷媒凝縮パスとなっているコンデンサが知られている（特許文献１参照）。

特許文献１記載のコンデンサにおいて、第１ヘッダタンク内での気液分離を効果的に行うには、第１ヘッダタンクの内容積を第２ヘッダタンクに比べてかなり大きくする必要があるので、第１ヘッダタンクの太さが第２ヘッダタンクの太さに比較してかなり大きくなっており、コンデンサを配置するために大きなスペースが必要になるという問題がある。

また、通常、コンデンサの近傍には、他の機器が配置されるが、特許文献１記載のコンデンサによれば、第１ヘッダタンクが他の機器の邪魔になる。たとえば、カーエアコン用のコンデンサの通風方向下流側にはラジエータが配置されることが一般的であるが、特許文献１記載のコンデンサによれば、第１ヘッダタンクがラジエータ設置の邪魔になり、エンジンルーム内で無駄なスペースが生じ、省スペース化を図ることができない。しかも、第１ヘッダタンクのほぼ全長にわたって熱交換管が接続されているので、気液分離性能が十分ではないという問題がある。

実開平３−３１２６６号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、他の機器を近傍に配置した場合にも、特許文献１記載のコンデンサに比較して他の機器の邪魔になりにくいコンデンサ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)上下方向に間隔をおいて並列状に配置された左右方向にのびる複数の熱交換管と、熱交換管の左右両端部が接続された上下方向にのびるヘッダタンクとを備え、上下に連続して並んだ複数の熱交換管からなる熱交換パスが上下に並んで３以上設けられ、各熱交換パスを構成する全ての熱交換管の冷媒流れ方向が同一となっているとともに、隣り合う２つの熱交換パスの熱交換管の冷媒流れ方向が異なっているコンデンサであって、
左右いずれか一端部側に、下端の熱交換パスを含みかつ連続して並んだ少なくとも２つの熱交換パスを構成する第１の熱交換管が接続される第１ヘッダタンクと、第１ヘッダタンクに接続された第１熱交換管からなる熱交換パスよりも上方に設けられた熱交換パスを構成する第２の熱交換管が接続される第２ヘッダタンクとが設けられ、第１ヘッダタンクの全体が、第２ヘッダタンクよりも左右方向外側に配置されるとともに、第１ヘッダタンクに接続された第１熱交換管の第１ヘッダタンク側端部が、第２ヘッダタンクに接続された第２熱交換管の第２ヘッダタンク側端部よりも左右方向外方にのびており、第１ヘッダタンクの上端が第２ヘッダタンクの下端よりも上方に位置するとともに、第１ヘッダタンクの下端が第２ヘッダタンクの下端よりも下方に位置しており、第１ヘッダタンクにおける第２ヘッダタンクの下端よりも下方に突出した部分に第１熱交換管が接続され、第１ヘッダタンクが重力を利用して気液を分離しかつ液を溜める機能を有し、第１ヘッダタンクに接続された第１熱交換管からなる熱交換パスのうちの上端の熱交換パスと、第２ヘッダタンクに接続された第２熱交換管からなる熱交換パスとが、冷媒を凝縮させる冷媒凝縮パスであり、第１ヘッダタンクに接続された第１熱交換管からなる熱交換パスのうち上端の熱交換パスを除いた熱交換パスが、冷媒を過冷却する冷媒過冷却パスであり、第１ヘッダタンク内に、冷媒凝縮パスを構成する第１熱交換管から第１ヘッダタンク内への液相冷媒の流れを促進する分流制御手段が設けられており、分流制御手段が、第１ヘッダタンク内を、第１熱交換管からなる上端の熱交換パスである冷媒凝縮パスの第１熱交換管が通じる密閉状の冷媒流入空間と、残りの気液分離空間とに区画する仕切部を備えており、仕切部における冷媒流入空間に通じる第１熱交換管が配置されている上下方向の範囲の上下方向中央部よりも下方の部分に、絞り機能を有しかつ冷媒流入空間と気液分離空間とを通じさせる開口が形成されているコンデンサ。

2)冷媒流入空間に、冷媒凝縮パスのすべての第１熱交換管が通じている上記1)記載のコンデンサ。

3)絞り機能を有する開口の流路断面積が、冷媒流入空間に通じる全第１熱交換管の総流路断面積の７０％以下である上記1)または2)記載のコンデンサ。

4)仕切部が、長さ方向を上下方向に向けるとともに通風方向の両側縁が第１ヘッダタンクの周壁内周面における管挿通穴よりも通風方向外側部分に接触し、かつ第１ヘッダタンクの周壁とともに冷媒流入空間の周囲を囲む囲繞壁と、囲繞壁の上下両端に設けられ、かつ冷媒流入空間の上下両端を閉鎖する頂壁および底壁とよりなり、囲繞壁に開口が形成されている上記1)〜3)のうちのいずれかに記載のコンデンサ。

5)仕切部の囲繞壁の両側縁部どうしが連結部により連結されるとともに、囲繞壁と連結部とにより冷媒通過用筒状体が形成され、当該冷媒通過用筒状体に、冷媒流入空間の底壁よりも下方にのび、かつ第１ヘッダタンク内における冷媒凝縮パスの下方に隣接する冷媒過冷却パスの第１熱交換管が通じている部分に位置した延長部が設けられ、第１ヘッダタンクの周壁と冷媒通過用筒状体の間に、第１ヘッダタンク内を、冷媒凝縮パスの下方に隣接する冷媒過冷却パスの第１熱交換管が通じている第１部分と、第１部分よりも上方の第２部分とに仕切る区画部が設けられ、冷媒通過用筒状体の延長部に第１ヘッダタンク内の第１部分に開口した第１連通口が形成されるとともに、冷媒通過用筒状体における冷媒流入空間の底壁よりも上方の部分に第１ヘッダタンク内の第２部分に開口した第２連通口が形成され、第１および第２連通口のうち少なくともいずれか一方の連通口がフィルタにより塞がれている上記4)記載のコンデンサ。

6)仕切部における冷媒流入空間の下端を閉鎖する底壁、および第１ヘッダタンクの周壁と冷媒通過用筒状体の間に設けられた区画部が、第１ヘッダタンクの周壁に接合された１つの板状体からなり、冷媒通過用筒状体の延長部が板状体に形成された貫通穴に通されるとともに、冷媒通過用筒状体の囲繞壁および連結部の下端が板状体の上面に接触させられ、板状体における冷媒通過用筒状体の囲繞壁よりも第１熱交換管側の部分が、仕切部の冷媒流入空間の下端を閉鎖する底壁となっている上記5)記載のコンデンサ。

7)第１ヘッダタンクが、上端および下端のうち少なくともいずれか一端が開口した筒状本体と、当該筒状本体の開口端部に着脱自在に取り付けられた閉鎖部材とよりなる上記1)〜6)のうちのいずれかに記載のコンデンサ。

8)第１ヘッダタンクに少なくとも２つの熱交換パスを構成する第１熱交換管が接続され、第２ヘッダタンクに少なくとも１つの熱交換パスを構成する第２熱交換管が接続されている上記1)〜7)のうちのいずれかに記載のコンデンサ。

上記1)〜8)のコンデンサによれば、左右いずれか一端部側に、下端の熱交換パスを含みかつ連続して並んだ少なくとも２つの熱交換パスを構成する第１の熱交換管が接続される第１ヘッダタンクと、第１ヘッダタンクに接続された第１熱交換管からなる熱交換パスよりも上方に設けられた熱交換パスを構成する第２の熱交換管が接続される第２ヘッダタンクとが設けられ、第１ヘッダタンクの全体が、第２ヘッダタンクよりも左右方向外側に配置されるとともに、第１ヘッダタンクに接続された第１熱交換管の第１ヘッダタンク側端部が、第２ヘッダタンクに接続された第２熱交換管の第２ヘッダタンク側端部よりも左右方向外方にのびており、第１ヘッダタンクの上端が第２ヘッダタンクの下端よりも上方に位置するとともに、第１ヘッダタンクの下端が第２ヘッダタンクの下端よりも下方に位置しており、第１ヘッダタンクにおける第２ヘッダタンクの下端よりも下方に突出した部分に第１熱交換管が接続され、第１ヘッダタンクが重力を利用して気液を分離しかつ液を溜める機能を有しているので、第１ヘッダタンクの上端を、たとえば第２ヘッダタンクの上端近傍まで上方に延ばすことによって、特許文献１記載のコンデンサに比べて、第１ヘッダタンクの太さを第２ヘッダタンクの太さよりも大きくすることなく、第１ヘッダタンクの内容積を、気液分離を効果的に行いうる大きさにすることができる。したがって、コンデンサを配置するためのスペースを、特許文献１記載のコンデンサに比べて小さくすることができる。特に、カーエアコン用のコンデンサの通風方向下流側にラジエータが配置される場合であっても、第１ヘッダタンクが第２ヘッダタンクの左右方向外側に配置されているので、第１ヘッダタンクがラジエータ設置の邪魔になることはなく、エンジンルーム内での無駄なスペースが生じることはない。その結果、省スペース化を図ることが可能になる。また、第１ヘッダタンクにおける熱交換管が接続された部分よりも上方に空間が存在するので、重力による気液分離効果が優れたものになる。

また、第１ヘッダタンクに接続された第１熱交換管からなる熱交換パスのうちの上端の熱交換パスと、第２ヘッダタンクに接続された第２熱交換管からなる熱交換パスとが、冷媒を凝縮させる冷媒凝縮パスであり、第１ヘッダタンクに接続された第１熱交換管からなる熱交換パスのうち上端の熱交換パスを除いた熱交換パスが、冷媒を過冷却する冷媒過冷却パスであり、第１ヘッダタンク内に、第１熱交換管からなる冷媒凝縮パスから第１ヘッダタンク内への液相冷媒の流れを促進する分流制御手段が設けられているので、冷媒封入の際に、液相冷媒が冷媒凝縮パスを構成する第１熱交換管から第１ヘッダタンク内に速やかに流入し、冷媒凝縮パスを構成する第１熱交換管内に溜まる液相冷媒の量が少なくなる。したがって、冷媒過冷却パスの第１熱交換管内を早い段階で液相冷媒で満たすことが可能になって、冷凍サイクルにおける冷媒封入量を、早い段階で、過冷度が一定となる適正封入量とすることが可能になる。しかも、過冷度が一定となる安定化域の幅、すなわち過冷度が一定となる冷媒封入量の幅が広くなるので、負荷変動や冷媒洩れに対してより安定した過冷特性が得られる。

特に、分流制御手段の仕切部に形成された絞り機能を有する開口の働きによって、冷媒流入空間内の圧力が気液分離空間内の圧力よりも大きくなり、その結果冷媒流入空間内の液相冷媒が下方へと押し下げられる。したがって、液相冷媒が冷媒凝縮パスを構成する第１熱交換管から第１ヘッダタンク内に速やかに流入し、冷媒凝縮パスを構成する第１熱交換管内に溜まる液相冷媒の量が少なくなる。

しかも、第１ヘッダタンク内に設けられ、かつ第１熱交換管からなる冷媒凝縮パスから第１ヘッダタンク内への液相冷媒の流れを促進する分流制御手段の構成が比較的簡単になる。

さらに、上記3)のコンデンサによれば、第１熱交換管からなる冷媒凝縮パスから第１ヘッダタンク内への液相冷媒の流れを効果的に促進することができる。

上記7)のコンデンサによれば、たとえば分流制御手段の構成が上記5)および6)のような構成である場合、コンデンサの製造時に、第１ヘッダタンクの筒状本体のみを他の部品と同時に一括してろう付しておき、分流制御手段を筒状本体内に入れた後に閉鎖部材を筒状本体の開口端部に着脱自在に取り付けることができる。

上記8)のコンデンサによれば、下端に位置する冷媒凝縮パスを構成する複数の熱交換管から第１ヘッダタンク内に冷媒が流入し、第１ヘッダタンク内で気液を分離するので、圧力降下の発生を抑制して液相冷媒の再気化を防止することができる。

また、上記8)のコンデンサによれば、下端に位置する冷媒凝縮パスを構成する複数の熱交換管から第１ヘッダタンク内に冷媒が流入し、第１ヘッダタンク内で気液を分離するので、第１ヘッダタンク内で気液分離を効率良く行うことができる。すなわち、冷媒凝縮パスを構成する複数の熱交換管のうちの上側の熱交換管内には気相成分の多い気液混相冷媒が流れ、同じく下側の熱交換管内には液相成分の多い気液混相冷媒が流れるが、これらの気液混相冷媒が混じり合うことなく第１ヘッダタンク内に流入するので、気液分離を効率良く行うことができる。

この発明によるコンデンサの全体構成を具体的に示す正面図である。図１に示すコンデンサを模式的に示す正面図である。図１に示すコンデンサの第１ヘッダタンク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のＡ−Ａ線断面図である。図１に示すコンデンサの第１ヘッダタンクの一部分と冷媒通過用筒状体とを示す分解斜視図である。図１に示すコンデンサを有するカーエアコンに冷媒を封入する際のコンデンサにおける冷媒の流れを模式的に示す図２の一部に相当する図である。図１に示すコンデンサを用いて行った実験結果を示すグラフである。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

以下の説明において、図１の紙面裏側（図２の上側）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はこの発明によるコンデンサの全体構成を具体的に示し、図２はこの発明によるコンデンサを模式的に示す。図２においては、個々の熱交換管の図示は省略されるとともに、コルゲートフィン、サイドプレート、冷媒入口部材および冷媒出口部材の図示も省略されている。また、図３〜図５は図１のコンデンサの要部の構成を示す。

図１において、コンデンサ(1)は、幅方向を前後方向に向けるとともに長さ方向を左右方向に向けた状態で上下方向に間隔をおいて配置された複数のアルミニウム製扁平状熱交換管(2A)(2B)と、熱交換管(2A)(2B)の左右両端部がろう付により接続された上下方向にのびる３つのアルミニウム製ヘッダタンク(3)(4)(5)と、隣り合う熱交換管(2A)(2B)どうしの間および上下両端の熱交換管(2A)(2B)の外側に配置されて熱交換管(2A)(2B)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(6A)(6B)と、上下両端のコルゲートフィン(6A)(6B)の外側に配置されてコルゲートフィン(6A)(6B)にろう付されたアルミニウム製サイドプレート(7)とを備えており、上下に連続して並んだ複数の熱交換管(2A)(2B)からなる熱交換パス(P1)(P2)(P3)(P4)が上下に並んで３以上、ここでは４つ設けられている。４つの熱交換パスを、上から順に第１〜第４熱交換パス(P1)(P2)(P3)(P4)というものとする。各熱交換パス(P1)(P2)(P3)(P4)を構成する全ての熱交換管(2A)(2B)の冷媒流れ方向が同一となっているとともに、隣り合う２つの熱交換パスの熱交換管(2A)(2B)の冷媒流れ方向が異なっている。熱交換管(2A)(2B)の左右両端部はヘッダタンク(3)(4)(5)に形成された管挿通穴(3a)（図３および図５参照）に通された状態でヘッダタンク(3)(4)(5)にろう付されている。

図１および図２に示すように、コンデンサ(1)の左端側には、下端の熱交換パスを含みかつ連続して並んだ少なくとも２つの熱交換パス、ここでは第３および第４熱交換パス(P3)(P4)を構成する熱交換管(2A)がろう付により接続された第１ヘッダタンク(3)と、第１および第２熱交換パス(P1)(P2)を構成する熱交換管(2B)がろう付により接続された第２ヘッダタンク(4)とが別個に設けられている。ここで、第１ヘッダタンク(3)に接続された熱交換管(2A)が第１熱交換管であり、第２ヘッダタンク(4)に接続された熱交換管(2B)が第２熱交換管である。なお、隣り合う第１熱交換管(2A)どうしの間および下端の第１熱交換管(2A)と下側サイドプレート(7)との間に配置されたコルゲートフィン(6A)を第１コルゲートフィンといい、隣り合う第２熱交換管(2B)どうしの間および上端の第２熱交換管(2B)と上側サイドプレート(7)との間に配置されたコルゲートフィン(6B)を第２コルゲートフィンというものとする。

第１ヘッダタンク(3)と第２ヘッダタンク(4)との前後方向の寸法はほぼ等しくなっているが、水平断面積は第１ヘッダタンク(3)の方が第２ヘッダタンク(4)よりも大きくなっている。第１ヘッダタンク(3)は第２ヘッダタンク(4)よりも左方（左右方向外側）に配置されており、第１ヘッダタンク(3)の左右方向の中心が第２ヘッダタンク(4)の左右方向の中心よりも左右方向外側に位置しているとともに、第１および第２ヘッダタンク(3)(4)の前後方向の中心は左右方向にのびる同一垂直平面上に位置している。したがって、第１ヘッダタンク(3)と第２ヘッダタンク(4)とは、平面から見て重なることなくずれている。また、第１ヘッダタンク(3)の上端は第２ヘッダタンク(4)の下端よりも上方、ここでは第２ヘッダタンク(4)の上端とほぼ同一高さ位置にあり、第１ヘッダタンク(3)が、重力を利用して気液を分離しかつ液を溜める受液部としての機能を有している。すなわち、第１ヘッダタンク(3)の内容積は、第１ヘッダタンク(3)内に流入した気液混相冷媒のうち液相主体混相冷媒が重力により第１ヘッダタンク(3)内の下部に溜まるとともに、気液混相冷媒のうちの気相成分が重力により第１ヘッダタンク(3)内の上部に溜まり、これにより第４熱交換パス(P4)の第１熱交換管(2A)内には液相主体混相冷媒が流入するような内容積となっている。

コンデンサ(1)の右端部側には、第１〜第４熱交換パス(P1)〜(P4)を構成するすべての熱交換管(2A)(2B)が接続される第３ヘッダタンク(5)が配置されている。第３ヘッダタンク(5)の横断面形状は第２ヘッダタンク(4)と同一である。第３ヘッダタンク(5)内は、第１熱交換パス(P1)と第２熱交換パス(P2)との間の高さ位置、および第３熱交換パス(P3)と第４熱交換パス(P4)との間の高さ位置にそれぞれ設けられたアルミニウム製仕切板(8)(9)により上側ヘッダ部(11)と、中間ヘッダ部(12)と、下側ヘッダ部(13)とに区画されている。第１熱交換パス(P1)の第２熱交換管(2B)の左端部は第２ヘッダタンク(4)に、同右端部は第３ヘッダタンク(5)の上側ヘッダ部(11)にそれぞれ接続され、第２熱交換パス(P2)の第２熱交換管(2B)の左端部は第２ヘッダタンク(4)に、同右端部は第３ヘッダタンク(5)の中間ヘッダ部(12)にそれぞれ接続され、第３熱交換パス(P3)の第１熱交換管(2A)の左端部は第１ヘッダタンク(3)に、同右端部は第３ヘッダタンク(5)の中間ヘッダ部(12)にそれぞれ接続され、第４熱交換パス(P4)の第１熱交換管(2A)の左端部は第１ヘッダタンク(3)に、同右端部は第３ヘッダタンク(5)の下側ヘッダ部(13)にそれぞれ接続されている。

そして、第２ヘッダタンク(4)、第１ヘッダタンク(3)における第３熱交換パス(P3)の第１熱交換管(2A)が接続された部分、第３ヘッダタンク(5)の上側ヘッダ部(11)および中間ヘッダ部(12)、ならびに第１〜第３熱交換パス(P1)〜(P3)により冷媒を凝縮させる凝縮部(1A)が形成され、第１ヘッダタンク(3)における第４熱交換パス(P4)の第１熱交換管(2A)が接続された部分、第３ヘッダタンク(5)の下側ヘッダ部(13)および第４熱交換パス(P4)により冷媒を過冷却する過冷却部(1B)が形成され、第１〜第３熱交換パス(P1)〜(P3)が冷媒を凝縮させる冷媒凝縮パスとなっているとともに、第４熱交換パス(P4)が冷媒を過冷却する冷媒過冷却パスとなっている。

凝縮部(1A)を構成する第３ヘッダタンク(5)の上側ヘッダ部(11)に冷媒入口(14)が形成され、過冷却部(1B)を構成する第３ヘッダタンク(5)の下側ヘッダ部(13)に冷媒出口(15)が形成されている。そして、第３ヘッダタンク(5)に、冷媒入口(14)に通じる冷媒入口部材(16)および冷媒出口(15)に通じる冷媒出口部材(17)が接合されている。

第３熱交換パス(P3)の上端の第１熱交換管(2A)と第２熱交換パス(P2)の下端の第２熱交換管(2B)との間に、これらの熱交換管(2A)(2B)と離隔するとともに、両熱交換管(2A)(2B)とほぼ平行になるように、左右方向にのびるアルミニウム製中間部材(18)が配置されている。第３熱交換パス(P3)の上端の第１熱交換管(2A)と中間部材(18)との間には第１コルゲートフィン(6A)が配置されて第１熱交換管(2A)および中間部材(18)にろう付され、第２熱交換パス(P2)の下端の第２熱交換管(2B)と中間部材(18)との間には第２コルゲートフィン(6B)が配置されて第２熱交換管(2B)および中間部材(18)にろう付されている。中間部材(18)の左右両端部は、第１ヘッダタンク(3)および第３ヘッダタンク(5)に近接した位置にあって第１ヘッダタンク(3)および第３ヘッダタンク(5)内には挿入されていない。中間部材(18)としては、第２熱交換管(2B)と同一構成の管が用いられている。中間部材(18)の両端部は第１ヘッダタンク(3)内および第３ヘッダタンク(5)内に挿入されていないので、第２熱交換管(2B)と同一構成の管を用いることが可能になっている。

第１ヘッダタンク(3)は、両端が開口した円筒状体および円筒状体の下端部にろう付された底部材からなり、かつ上端が開口するとともに下端が閉鎖されたアルミニウム製筒状本体(21)と、筒状本体(21)の上端部に着脱自在に取り付けられて筒状本体(21)の上端開口を閉鎖する閉鎖部材(22)とにより構成されている。

図３〜図５に示すように、第１ヘッダタンク(3)内に、第３熱交換パス(P3)（第１熱交換管(2A)からなる冷媒凝縮パス）から第１ヘッダタンク(3)内への液相冷媒の流れを促進する分流制御手段(23)が設けられている。分流制御手段(23)は、第１ヘッダタンク(3)内を、第３熱交換パス(P3)の少なくとも一部の第１熱交換管(2A)、ここではすべての第１熱交換管(2A)が通じる密閉状の冷媒流入空間(24)と、残りの気液分離空間(25)とに区画する仕切部(26)を備えており、仕切部(26)の下部に、絞り機能を有しかつ冷媒流入空間(24)と気液分離空間(25)とを通じさせる開口(27)が、冷媒流入空間(24)に通じる第３熱交換パス(P3)の第１熱交換管(2A)が配置されている上下方向の範囲の上下方向の中央部よりも下方に設けられている。当該開口(27)の流路断面積は、冷媒流入空間(24)に通じる第３熱交換パス(P3)の全第１熱交換管(2A)の総流路断面積の７０％以下であることが好ましい。その理由は、冷媒凝縮パスである第３熱交換パス(P3)の全第１熱交換管(2A)から第１ヘッダタンク(3)内への液相冷媒の流れを効果的に促進することができるからである。

仕切部(26)は、長さ方向を上下方向に向けるとともに、通風方向の両側縁が第１ヘッダタンク(3)の筒状本体(21)の周壁(21a)内周面における管挿通穴(3a)の通風方向の両側部分に接触した囲繞壁(28)と、囲繞壁(28)の上下両端に設けられ、かつ第１ヘッダタンク(3)の筒状本体(21)の周壁(21a)と囲繞壁(28)とに囲まれた冷媒流入空間(24)の上下両端開口を閉鎖する頂壁(29)および底壁(31)とよりなり、囲繞壁(28)の下部に開口(27)が形成されている。

仕切部(26)の囲繞壁(28)の両側縁部どうしは、第１ヘッダタンク(3)の筒状本体(21)の周壁(21a)内周面に沿う連結部(32)を介して一体に連結されており、囲繞壁(28)および連結部(32)により上下両端が開口した冷媒通過用筒状体(33)が形成されている。筒状体(33)の形状は、円筒状周壁の周方向の一部分を全長にわたって内方に凹ませたような形状である。冷媒通過用筒状体(33)の下端には内方張り出し部(34)が一体に形成されている。内方張り出し部(34)の内周縁部に、上端が開口するとともに下端が閉鎖され、かつ下方に突出した有底筒状の延長部(35)が一体に設けられている。延長部(35)は、第１ヘッダタンク(3)内における第４熱交パス(P4)（下端の冷媒凝縮パスに隣接する冷媒過冷却パス）の第１熱交換管(2A)が通じる部分に位置している。たとえば、仕切部(26)の囲繞壁(28)および連結部(32)よりなる冷媒通過用筒状体(33)、頂壁(29)および延長部(35)は、合成樹脂により一体に成形されている。

第１ヘッダタンク(3)の筒状本体(21)の周壁(21a)と冷媒通過用筒状体(33)の間に、第１ヘッダタンク(3)内を、第４熱交換パス(P4)の第１熱交換管(2A)が通じている第１部分(36)と、第１部分(36)よりも上方の第２部分(37)とに仕切る区画部(38)が設けられている。冷媒通過用筒状体(23)の延長部(35)の周壁に、第１ヘッダタンク(3)内の区画部(38)よりも下方の第１部分(36)に開口した上下方向に長い第１連通口(39)が周方向に間隔をおいて複数形成されており、第１連通口(39)がメッシュ状のフィルタ(41)により塞がれている。また、冷媒通過用筒状体(33)の上端開口が、第１ヘッダタンク(3)内の第２部分(37)に開口した第２連通口(42)となっている。ここでは、第２連通口(42)はフィルタにより塞がれてはいないが、第１連通口(39)に代えて第２連通口(42)がフィルタにより塞がれていてもよく、あるいは両連通口(39)(42)がフィルタにより塞がれていてもよい。メッシュ状のフィルタ(41)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。フィルタ(41)は、冷媒通過用筒状体(33)の延長部(35)の周壁と一体に形成されていてもよいし、あるいは延長部(35)の周壁とは別個に形成されたものが周壁に固着されていてもよい。

仕切部(26)の底壁(31)、および第１ヘッダタンク(3)内を第１部分(36)と第２部分(37)とに区画する区画部(38)は、第１ヘッダタンク(3)の筒状本体(21)の周壁(21a)に形成されたスリット(43)に外側から挿入されて周壁(21a)にろう付されたアルミニウム製板状体(44)からなる。板状体(44)には冷媒通過用筒状体(33)の延長部(35)を通す貫通穴(45)が形成されており、延長部(35)が貫通穴(45)に密に通されるとともに、板状体(44)における貫通穴(45)の周囲の部分に冷媒通過用筒状体(33)の囲繞壁(28)および連結部(32)の下端が接触している。そして、板状体(44)における冷媒通過用筒状体(33)の囲繞壁(28)よりも第１熱交換管(2A)側の部分が、仕切部(26)の底壁(31)となっており、板状体(44)の第１ヘッダタンク(3)内に存在する部分における貫通穴(45)の周囲の部分が区画部(38)となっている。ここでは、底壁(31)は区画部(38)と同じである。

なお、図示は省略したが、第１ヘッダタンク(3)内の分流制御手段(23)よりも上方の部分には、乾燥剤が配置されていてもよい。

コンデンサ(1)は、仕切部(26)の囲繞壁(28)および連結部(32)よりなる冷媒通過用筒状体(33)、冷媒通過用筒状体(33)に一体に設けられた頂壁(29)および延長部(35)、ならびに閉鎖部材(22)を除く全部品を一括してろう付した後、第１ヘッダタンク(3)の筒状本体(21)内に上方から冷媒通過用筒状体(33)を入れるとともに、冷媒通過用筒状体(33)の延長部(35)を板状体(44)の貫通穴(45)に通し、ついで閉鎖部材(22)を筒状本体(21)に取り付けることにより製造される。

コンデンサ(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。

上述した構成のコンデンサ(1)において、圧縮機により圧縮された高温高圧の気相冷媒が、冷媒入口部材(16)および冷媒入口(14)を通って第３ヘッダタンク(5)の上側ヘッダ部(11)内に流入し、第１熱交換パス(P1)の第２熱交換管(2B)内を左方に流れる間に凝縮させられて第２ヘッダタンク(4)内に流入する。第２ヘッダタンク(4)内に流入した冷媒は、第２熱交換パス(P2)の第２熱交換管(2B)内を右方に流れる間に凝縮させられて第３ヘッダタンク(5)の中間ヘッダ部(12)内に流入する。第３ヘッダタンク(5)の中間ヘッダ部(12)内に流入した冷媒は第３熱交換パス(P3)の第１熱交換管(2A)内を左方に流れる間に凝縮させられて第１ヘッダタンク(3)内の冷媒流入空間(24)に流入する。

第１ヘッダタンク(3)内の冷媒流入空間(24)に流入した冷媒は開口(27)を通って冷媒通過用筒状体(33)内に入る。冷媒通過用筒状体(33)内に入った冷媒は気液混相冷媒であり、当該気液混相冷媒のうち液相主体混相冷媒は重力により第１ヘッダタンク(3)内の下部に溜まり、第１連通口(39)を経て第４熱交換パス(P4)の第１熱交換管(2A)内に入る。

第４熱交換パス(P4)の第１熱交換管(2A)内に入った液相主体混相冷媒は第１熱交換管(2A)内を右方に流れる間に過冷却された後、第３ヘッダタンク(5)の下側ヘッダ部(13)内に入り、冷媒出口(15)および冷媒出口部材(17)を通って流出し、膨張弁を経てエバポレータに送られる。

一方、冷媒通過用筒状体(33)内に流入した気液混相冷媒のうちの気相成分は、第１ヘッダタンク(3)内の上部に溜まる。

上述したカーエアコンに冷媒を封入する際には、分流制御手段(23)の仕切部(26)に設けられた絞り機能を有する開口(27)の働きによって、冷媒流入空間(24)内の圧力が気液分離空間(25)内の圧力よりも高くなるので、図６に示すように、冷媒流入空間(24)内の液相冷媒(L)が下方へと押し下げられる。したがって、液相冷媒(L)が第３熱交換パス(P3)の第１熱交換管(2A)（冷媒凝縮パスを構成する第１熱交換管）から第１ヘッダタンク(3)内の気液分離空間(25)に速やかに流入し、第３熱交換パス(P3)を構成する第１熱交換管(2A)内に溜まる液相冷媒(L)の量が少なくなる。その結果、第４熱交換パス(P4)（冷媒過冷却パス）の第１熱交換管(2A)内を早い段階で液相冷媒(L)で満たすことが可能となって、冷凍サイクルにおける冷媒封入量を、早い段階で、過冷度が一定となる適正封入量とすることが可能になる。しかも、過冷度が一定となる安定化域の幅、すなわち過冷度が一定となる冷媒封入量の幅が広くなるので、負荷変動や冷媒洩れに対してより安定した過冷特性が得られる。

次に、上述した構成のコンデンサ(1)を用いて行った実験例について説明する。

すなわち、コンデンサ(1)、圧縮機、膨張弁およびエバポレータを用いて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７に示す。図７に示すチャージグラフにおいて、Ａ点がコンデンサ(1)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点がコンデンサ(1)の第４熱交換パス(P4)の第１熱交換管(2A)内が液相冷媒(L)で満たされた点であり、Ｃ点がコンデンサ(1)の第１ヘッダタンク(3)内が液相冷媒(L)で満たされた点である。そして、図７を見ると、冷凍サイクルにおける冷媒封入量を、早い段階で、過冷度が一定となる適正封入量とすることが可能になる。しかも、過冷度が一定となる安定化域の幅、すなわち過冷度が一定となる冷媒封入量の幅が広くなるので、負荷変動や冷媒洩れに対してより安定した過冷特性が得られる。

この発明によるコンデンサは、自動車に搭載されるカーエアコンに好適に用いられる。

(1)：コンデンサ
(1A)：凝縮部
(1B)：過冷却部
(2A)：第１熱交換管
(2B)：第２熱交換管
(3)：第１ヘッダタンク
(4)：第２ヘッダタンク
(5)：第３ヘッダタンク
(21)：筒状本体
(21a)：周壁
(22)：閉鎖部材
(23)：分流制御手段
(24)：冷媒流入空間
(25)：気液分離空間
(26)：仕切部
(27)：絞り機能を有する開口
(28)：囲繞壁
(29)：頂壁
(31)：底壁
(32)：連結部
(33)：冷媒通過用筒状体
(35)：延長部
(36)：第１部分
(37)：第２部分
(38)：区画部
(39)：第１連通口
(41)：フィルタ
(42)：第２連通口
(44)：板状体
(45)：貫通穴
(P1)：第１熱交換パス
(P2)：第２熱交換パス
(P3)：第３熱交換パス
(P4)：第４熱交換パス

Claims

上下方向に間隔をおいて並列状に配置された左右方向にのびる複数の熱交換管と、熱交換管の左右両端部が接続された上下方向にのびるヘッダタンクとを備え、上下に連続して並んだ複数の熱交換管からなる熱交換パスが上下に並んで３以上設けられ、各熱交換パスを構成する全ての熱交換管の冷媒流れ方向が同一となっているとともに、隣り合う２つの熱交換パスの熱交換管の冷媒流れ方向が異なっているコンデンサであって、
左右いずれか一端部側に、下端の熱交換パスを含みかつ連続して並んだ少なくとも２つの熱交換パスを構成する第１の熱交換管が接続される第１ヘッダタンクと、第１ヘッダタンクに接続された第１熱交換管からなる熱交換パスよりも上方に設けられた熱交換パスを構成する第２の熱交換管が接続される第２ヘッダタンクとが設けられ、第１ヘッダタンクの全体が、第２ヘッダタンクよりも左右方向外側に配置されるとともに、第１ヘッダタンクに接続された第１熱交換管の第１ヘッダタンク側端部が、第２ヘッダタンクに接続された第２熱交換管の第２ヘッダタンク側端部よりも左右方向外方にのびており、第１ヘッダタンクの上端が第２ヘッダタンクの下端よりも上方に位置するとともに、第１ヘッダタンクの下端が第２ヘッダタンクの下端よりも下方に位置しており、第１ヘッダタンクにおける第２ヘッダタンクの下端よりも下方に突出した部分に第１熱交換管が接続され、第１ヘッダタンクが重力を利用して気液を分離しかつ液を溜める機能を有し、第１ヘッダタンクに接続された第１熱交換管からなる熱交換パスのうちの上端の熱交換パスと、第２ヘッダタンクに接続された第２熱交換管からなる熱交換パスとが、冷媒を凝縮させる冷媒凝縮パスであり、第１ヘッダタンクに接続された第１熱交換管からなる熱交換パスのうち上端の熱交換パスを除いた熱交換パスが、冷媒を過冷却する冷媒過冷却パスであり、第１ヘッダタンク内に、冷媒凝縮パスを構成する第１熱交換管から第１ヘッダタンク内への液相冷媒の流れを促進する分流制御手段が設けられており、分流制御手段が、第１ヘッダタンク内を、第１熱交換管からなる上端の熱交換パスである冷媒凝縮パスの第１熱交換管が通じる密閉状の冷媒流入空間と、残りの気液分離空間とに区画する仕切部を備えており、仕切部における冷媒流入空間に通じる第１熱交換管が配置されている上下方向の範囲の上下方向中央部よりも下方の部分に、絞り機能を有しかつ冷媒流入空間と気液分離空間とを通じさせる開口が形成されているコンデンサ。
冷媒流入空間に、冷媒凝縮パスのすべての第１熱交換管が通じている請求項１記載のコンデンサ。
絞り機能を有する開口の流路断面積が、冷媒流入空間に通じる全第１熱交換管の総流路断面積の７０％以下である請求項１または２記載のコンデンサ。
仕切部が、長さ方向を上下方向に向けるとともに通風方向の両側縁が第１ヘッダタンクの周壁内周面における管挿通穴よりも通風方向外側部分に接触し、かつ第１ヘッダタンクの周壁とともに冷媒流入空間の周囲を囲む囲繞壁と、囲繞壁の上下両端に設けられ、かつ冷媒流入空間の上下両端を閉鎖する頂壁および底壁とよりなり、囲繞壁に開口が形成されている請求項１〜３のうちのいずれかに記載のコンデンサ。
仕切部の囲繞壁の両側縁部どうしが連結部により連結されるとともに、囲繞壁と連結部とにより冷媒通過用筒状体が形成され、当該冷媒通過用筒状体に、冷媒流入空間の底壁よりも下方にのび、かつ第１ヘッダタンク内における冷媒凝縮パスの下方に隣接する冷媒過冷却パスの第１熱交換管が通じている部分に位置した延長部が設けられ、第１ヘッダタンクの周壁と冷媒通過用筒状体の間に、第１ヘッダタンク内を、冷媒凝縮パスの下方に隣接する冷媒過冷却パスの第１熱交換管が通じている第１部分と、第１部分よりも上方の第２部分とに仕切る区画部が設けられ、冷媒通過用筒状体の延長部に第１ヘッダタンク内の第１部分に開口した第１連通口が形成されるとともに、冷媒通過用筒状体における冷媒流入空間の底壁よりも上方の部分に第１ヘッダタンク内の第２部分に開口した第２連通口が形成され、第１および第２連通口のうち少なくともいずれか一方の連通口がフィルタにより塞がれている請求項４記載のコンデンサ。
仕切部における冷媒流入空間の下端を閉鎖する底壁、および第１ヘッダタンクの周壁と冷媒通過用筒状体の間に設けられた区画部が、第１ヘッダタンクの周壁に接合された１つの板状体からなり、冷媒通過用筒状体の延長部が板状体に形成された貫通穴に通されるとともに、冷媒通過用筒状体の囲繞壁および連結部の下端が板状体の上面に接触させられ、板状体における冷媒通過用筒状体の囲繞壁よりも第１熱交換管側の部分が、仕切部の冷媒流入空間の下端を閉鎖する底壁となっている請求項５記載のコンデンサ。
第１ヘッダタンクが、上端および下端のうち少なくともいずれか一端が開口した筒状本体と、当該筒状本体の開口端部に着脱自在に取り付けられた閉鎖部材とよりなる請求項１〜６のうちのいずれかに記載のコンデンサ。
第１ヘッダタンクに少なくとも２つの熱交換パスを構成する第１熱交換管が接続され、第２ヘッダタンクに少なくとも１つの熱交換パスを構成する第２熱交換管が接続されている請求項１〜７のうちのいずれかに記載のコンデンサ。