JP2000179959A - 減圧器一体型熱交換器 - Google Patents
減圧器一体型熱交換器Info
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超臨界冷凍サイクルの圧力制御部と、高圧冷
媒と低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを一体化す
る。 【解決手段】 低圧チューブ６２０が高圧チューブ６１
０と圧力制御弁３００のケーシング３３０との間に位置
するようにして両チューブ６１０、６２０を接触させた
状態で、両チューブ６１０、６２０をケーシング３３０
の周りに巻き付けるとともに、互いの接触面にて両者６
１０、６２０をろう付け接合する。また、両チューブ６
１０、６２０が互いに接触する部位の肉厚ｔ1 をその他
の部位の肉厚ｔ2 に比べて薄くする。
媒と低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを一体化す
る。 【解決手段】 低圧チューブ６２０が高圧チューブ６１
０と圧力制御弁３００のケーシング３３０との間に位置
するようにして両チューブ６１０、６２０を接触させた
状態で、両チューブ６１０、６２０をケーシング３３０
の周りに巻き付けるとともに、互いの接触面にて両者６
１０、６２０をろう付け接合する。また、両チューブ６
１０、６２０が互いに接触する部位の肉厚ｔ1 をその他
の部位の肉厚ｔ2 に比べて薄くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクルの減
圧器と、減圧器にて減圧される前の高圧冷媒と減圧器に
て減圧された低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器とが
一体化された減圧器一体型熱交換器に関するもので、高
圧冷媒の圧力（圧縮機の吐出圧）が冷媒の臨界圧力以上
となる超臨界冷凍サイクルに適用して有効である。
圧器と、減圧器にて減圧される前の高圧冷媒と減圧器に
て減圧された低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器とが
一体化された減圧器一体型熱交換器に関するもので、高
圧冷媒の圧力（圧縮機の吐出圧）が冷媒の臨界圧力以上
となる超臨界冷凍サイクルに適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】超臨界冷凍サイクルによらず、高圧冷媒
と低圧冷媒とを熱交換して蒸発器入口側での冷媒のエン
タルピを小さくし、蒸発器入口側と出口側とのエンタル
ピ差を拡大することにより、冷凍サイクルの冷凍能力の
増大、及び成績係数の向上を図ったものが知られてい
る。
と低圧冷媒とを熱交換して蒸発器入口側での冷媒のエン
タルピを小さくし、蒸発器入口側と出口側とのエンタル
ピ差を拡大することにより、冷凍サイクルの冷凍能力の
増大、及び成績係数の向上を図ったものが知られてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記手段で
は、高圧冷媒と低圧冷媒とを熱交換するための内部熱交
換器を必要とするため、新たに内部熱交換器を搭載する
スペース及び手間を必要とするという問題がある。そこ
で、発明者等は、内部熱交換器と減圧器とを一体化した
減圧器一体型熱交換器を試作検討し、上記問題の解決を
試みた。
は、高圧冷媒と低圧冷媒とを熱交換するための内部熱交
換器を必要とするため、新たに内部熱交換器を搭載する
スペース及び手間を必要とするという問題がある。そこ
で、発明者等は、内部熱交換器と減圧器とを一体化した
減圧器一体型熱交換器を試作検討し、上記問題の解決を
試みた。
【０００４】本発明は、上記点に鑑み、減圧器一体型熱
交換器に適した構造を提供すること目的とする。
交換器に適した構造を提供すること目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の点に着目してなされたものであ
る。すなわち、高圧冷媒が流通する高圧チューブ（６１
０）と低圧冷媒が流通する低圧チューブ（６２０）とを
単純に接触させて内部熱交換器（６００）を構成する
と、両チューブ（６１０、６２０）に外力が作用した際
に、両チューブ（６１０、６２０）が容易に曲がり変形
してしまうおそれが高い。
成するために、以下の点に着目してなされたものであ
る。すなわち、高圧冷媒が流通する高圧チューブ（６１
０）と低圧冷媒が流通する低圧チューブ（６２０）とを
単純に接触させて内部熱交換器（６００）を構成する
と、両チューブ（６１０、６２０）に外力が作用した際
に、両チューブ（６１０、６２０）が容易に曲がり変形
してしまうおそれが高い。
【０００６】これに対して、請求項１〜６に記載の発明
では、高圧冷媒が流通する高圧チューブ（６１０）と低
圧冷媒が流通する低圧チューブ（６２０）とを接触させ
た状態で、両チューブ（６１０、６２０）を減圧器（３
００）のケーシング（３３０）周りに巻き付けたことを
特徴としているので、ケーシング（３３０）が芯材とし
て機能して、両チューブ（６１０、６２０）に外力が作
用しても両チューブ（３１０、６２０）が曲がり変形し
てしまうことを防止できる。
では、高圧冷媒が流通する高圧チューブ（６１０）と低
圧冷媒が流通する低圧チューブ（６２０）とを接触させ
た状態で、両チューブ（６１０、６２０）を減圧器（３
００）のケーシング（３３０）周りに巻き付けたことを
特徴としているので、ケーシング（３３０）が芯材とし
て機能して、両チューブ（６１０、６２０）に外力が作
用しても両チューブ（３１０、６２０）が曲がり変形し
てしまうことを防止できる。
【０００７】請求項３に記載の発明では、低圧チューブ
（６２０）は、ケーシング（３３０）と高圧チューブ
（６１０）との間に位置していることを特徴とする。こ
れにより、低圧チューブ（６２０）を流通する冷媒は、
高圧チューブ（６１０）を流通する冷媒に加えて、減圧
器（３００）を流通する冷媒とも熱交換をすることとな
り、冷凍サイクルの冷凍能力及び成績係数をより向上さ
せることができる。
（６２０）は、ケーシング（３３０）と高圧チューブ
（６１０）との間に位置していることを特徴とする。こ
れにより、低圧チューブ（６２０）を流通する冷媒は、
高圧チューブ（６１０）を流通する冷媒に加えて、減圧
器（３００）を流通する冷媒とも熱交換をすることとな
り、冷凍サイクルの冷凍能力及び成績係数をより向上さ
せることができる。
【０００８】ところで、各チューブ（６１０、６２０）
の肉厚は、内部を流通する冷媒の圧力に加えて、腐食を
考慮して決定する必要があるため、各チューブ（６１
０、６２０）の肉厚は、必要とする耐圧強度（機械的強
度）以上となってしまう。これに対して、請求項４に記
載の発明では、高圧チューブ（６１０）のうち低圧チュ
ーブ（６２０）と接触する部位は、前記低圧チューブ
（６２０）に接合されているとともに、その他の部位に
比べて肉厚が薄いので、高圧チューブ（６１０）、つま
り内部熱交換器（６００）の軽量化を図ることができ
る。
の肉厚は、内部を流通する冷媒の圧力に加えて、腐食を
考慮して決定する必要があるため、各チューブ（６１
０、６２０）の肉厚は、必要とする耐圧強度（機械的強
度）以上となってしまう。これに対して、請求項４に記
載の発明では、高圧チューブ（６１０）のうち低圧チュ
ーブ（６２０）と接触する部位は、前記低圧チューブ
（６２０）に接合されているとともに、その他の部位に
比べて肉厚が薄いので、高圧チューブ（６１０）、つま
り内部熱交換器（６００）の軽量化を図ることができ
る。
【０００９】請求項５に記載の発明では、低圧チューブ
（６２０）のうち高圧チューブ（６１０）と接触する部
位は、高圧チューブ（６１０）に接合されているととも
に、その他の部位に比べて肉厚が薄いことを特徴とす
る。これにより、請求項４に記載の発明のごとく、内部
熱交換器（６００）の軽量化を図ることができる。
（６２０）のうち高圧チューブ（６１０）と接触する部
位は、高圧チューブ（６１０）に接合されているととも
に、その他の部位に比べて肉厚が薄いことを特徴とす
る。これにより、請求項４に記載の発明のごとく、内部
熱交換器（６００）の軽量化を図ることができる。
【００１０】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
【００１１】
【発明の実施の形態】本実施形態は、本発明に係る減圧
器一体型熱交換器（以下、一体型熱交換器と略す。）を
車両用空調装置の超臨界冷凍サイクル（以下、サイクル
と略す。）に適用したものであって、図１は、超臨界冷
凍サイクルの模式図である。図１中、１００は車両走行
用エンジン（内燃機関）から駆動力を得て冷媒（本実施
形態では、二酸化炭素）を吸入圧縮する圧縮機であり、
２００は大気（室外空気）と冷媒とを熱交換し、冷媒を
冷却する放熱器（ガスクーラ）である。
器一体型熱交換器（以下、一体型熱交換器と略す。）を
車両用空調装置の超臨界冷凍サイクル（以下、サイクル
と略す。）に適用したものであって、図１は、超臨界冷
凍サイクルの模式図である。図１中、１００は車両走行
用エンジン（内燃機関）から駆動力を得て冷媒（本実施
形態では、二酸化炭素）を吸入圧縮する圧縮機であり、
２００は大気（室外空気）と冷媒とを熱交換し、冷媒を
冷却する放熱器（ガスクーラ）である。
【００１２】なお、１１０は、圧縮機１００から吐出す
る冷媒中から潤滑油（冷凍機油）を分離するオイルセパ
レータであり、このオイルセパレータ１１０は、分離し
た潤滑油を圧縮機１００の吸入側に戻し、冷媒を放熱器
２００に向けて流出する。３００は、放熱器２００から
流出する冷媒を減圧するとともに、放熱器２００出口側
の冷媒温度に基づいて開度を調節することにより、放熱
器２００出口側の冷媒圧力（圧縮機１００の吐出圧）を
制御する圧力制御弁（減圧器）であり、４００は圧力制
御弁３００にて減圧された冷媒を蒸発させて車室内に吹
き出す空気を冷却する蒸発器（エバポレータ）である。
る冷媒中から潤滑油（冷凍機油）を分離するオイルセパ
レータであり、このオイルセパレータ１１０は、分離し
た潤滑油を圧縮機１００の吸入側に戻し、冷媒を放熱器
２００に向けて流出する。３００は、放熱器２００から
流出する冷媒を減圧するとともに、放熱器２００出口側
の冷媒温度に基づいて開度を調節することにより、放熱
器２００出口側の冷媒圧力（圧縮機１００の吐出圧）を
制御する圧力制御弁（減圧器）であり、４００は圧力制
御弁３００にて減圧された冷媒を蒸発させて車室内に吹
き出す空気を冷却する蒸発器（エバポレータ）である。
【００１３】５００は蒸発器４００から流出する冷媒を
液相冷媒と気相冷媒とに分離して気相冷媒を流出すると
ともに、サイクル中の余剰冷媒を蓄えるアキュムレータ
であり、６００は、アキュムレータ５００から流出する
（圧力制御弁３００にて減圧された）低圧冷媒と、圧力
制御弁３００にて減圧される前の高圧冷媒とを熱交換す
る内部熱交換器である。
液相冷媒と気相冷媒とに分離して気相冷媒を流出すると
ともに、サイクル中の余剰冷媒を蓄えるアキュムレータ
であり、６００は、アキュムレータ５００から流出する
（圧力制御弁３００にて減圧された）低圧冷媒と、圧力
制御弁３００にて減圧される前の高圧冷媒とを熱交換す
る内部熱交換器である。
【００１４】そして、本実施形態では、図２に示すよう
に、内部熱交換器６００と圧力制御弁３００とを一体化
して一体型熱交換器を構成している。以下、一体型熱交
換器について述べる。図２中、３１０は、放熱器２００
出口側の冷媒温度に応じて内圧が変化する感温部３１１
を有し、感温部３１１の内圧の変化にて機械的に連動し
て圧力制御弁３００の弁口３１２の開度を調節する制御
弁本体（エレメント）であり、３３０は制御弁本体３１
０を収納する略円筒状のケーシングである。
に、内部熱交換器６００と圧力制御弁３００とを一体化
して一体型熱交換器を構成している。以下、一体型熱交
換器について述べる。図２中、３１０は、放熱器２００
出口側の冷媒温度に応じて内圧が変化する感温部３１１
を有し、感温部３１１の内圧の変化にて機械的に連動し
て圧力制御弁３００の弁口３１２の開度を調節する制御
弁本体（エレメント）であり、３３０は制御弁本体３１
０を収納する略円筒状のケーシングである。
【００１５】なお、ケーシング３３０は、制御弁本体３
１０が固定されるとともに、蒸発器４００の入口側に接
続される第１冷媒出口３３１が形成されたケーシング本
体部３３２と、ケーシング本体部３３２に制御弁本体３
１０を挿入組み付けするための開口部を閉塞するととも
に、放熱器２００出口側に接続される第１冷媒入口３３
３が形成された蓋体３３４とから構成されている。
１０が固定されるとともに、蒸発器４００の入口側に接
続される第１冷媒出口３３１が形成されたケーシング本
体部３３２と、ケーシング本体部３３２に制御弁本体３
１０を挿入組み付けするための開口部を閉塞するととも
に、放熱器２００出口側に接続される第１冷媒入口３３
３が形成された蓋体３３４とから構成されている。
【００１６】また、ケーシング３３０（蓋体３３４）に
は、内部熱交換器６００の冷媒入口側に接続される第２
冷媒出口３３５、及び内部熱交換器６００の冷媒出口側
に接続される第２冷媒入口３３６が形成されている。そ
して、第２冷媒出口３３５は第１冷媒入口３３３に連通
し、第２冷媒入口３３６は、制御弁本体３１０の弁口３
１２の冷媒流れ上流側に連通している。
は、内部熱交換器６００の冷媒入口側に接続される第２
冷媒出口３３５、及び内部熱交換器６００の冷媒出口側
に接続される第２冷媒入口３３６が形成されている。そ
して、第２冷媒出口３３５は第１冷媒入口３３３に連通
し、第２冷媒入口３３６は、制御弁本体３１０の弁口３
１２の冷媒流れ上流側に連通している。
【００１７】なお、以下、第１冷媒入口３３３から第２
冷媒出口３３５までの冷媒通路を第１冷媒通路（感温
室）３３７と呼び、第２冷媒入口３３６から弁口３１２
までの冷媒通路を第２冷媒通路３３８と呼ぶ。ところ
で、制御弁本体３１０の感温部３１１は、第１冷媒通路
３３７内に位置して放熱器２００出口側の冷媒温度を感
知するものであり、この感温部３１１は、薄膜状のダイ
ヤフラム（圧力応動部材）３１１ａ、ダイヤフラム３１
１ａと共に密閉空間（制御室）３１１ｃを形成するダイ
ヤフラムカバー３１１ｂ、及びダイヤフラムカバー３１
１ｂと共にダイヤフラム３１１ａを挟み込むようにして
ダイヤフラム３１１ａを固定すダイヤフラムサポート３
１１ｄから構成されている。
冷媒出口３３５までの冷媒通路を第１冷媒通路（感温
室）３３７と呼び、第２冷媒入口３３６から弁口３１２
までの冷媒通路を第２冷媒通路３３８と呼ぶ。ところ
で、制御弁本体３１０の感温部３１１は、第１冷媒通路
３３７内に位置して放熱器２００出口側の冷媒温度を感
知するものであり、この感温部３１１は、薄膜状のダイ
ヤフラム（圧力応動部材）３１１ａ、ダイヤフラム３１
１ａと共に密閉空間（制御室）３１１ｃを形成するダイ
ヤフラムカバー３１１ｂ、及びダイヤフラムカバー３１
１ｂと共にダイヤフラム３１１ａを挟み込むようにして
ダイヤフラム３１１ａを固定すダイヤフラムサポート３
１１ｄから構成されている。
【００１８】なお、密閉空間３１１ｃ内には、冷媒の温
度が０℃での飽和液密度から冷媒の臨界点での飽和液密
度に至る範囲の密度（本実施形態では約６２５ｋｇ／ｍ
3 ）で封入されており、ダイヤフラム３１１ａを挟んで
密閉空間３１１ｃの反対側には、導圧通路３１１ｅを介
して第２冷媒通路３３８の圧力が導かれている。また、
３１１ｆは感温部３１１（密閉空間３１１ｃ）に冷媒を
封入する封入管であり、この封入管３１１ｆは、第１冷
媒通路３３７内の冷媒温度に対して密閉空間３１１ｃ内
の冷媒温度を時間差無く追従させるべく、銅などの熱伝
導率の高い金属製である。
度が０℃での飽和液密度から冷媒の臨界点での飽和液密
度に至る範囲の密度（本実施形態では約６２５ｋｇ／ｍ
3 ）で封入されており、ダイヤフラム３１１ａを挟んで
密閉空間３１１ｃの反対側には、導圧通路３１１ｅを介
して第２冷媒通路３３８の圧力が導かれている。また、
３１１ｆは感温部３１１（密閉空間３１１ｃ）に冷媒を
封入する封入管であり、この封入管３１１ｆは、第１冷
媒通路３３７内の冷媒温度に対して密閉空間３１１ｃ内
の冷媒温度を時間差無く追従させるべく、銅などの熱伝
導率の高い金属製である。
【００１９】３１３は弁口３１２の開度を調節するニー
ドル弁体（以下、弁体と略す。）であり、この弁体３１
３は、ダイヤフラム３１１ａに接合されて密閉空間３１
１ｃの内圧上昇に機械的に連動して弁口３１２の開度を
縮小させる向きに可動するように構成されている。ま
た、３１４は、弁口３１２の開度を縮小させる向きの弾
性力を弁体３１３に作用させるバネ（弾性体）であり、
弁体３１３はバネ３１４の弾性力（以下、この弾性力を
閉弁力と呼ぶ。）と、密閉空間３１１ｃ内外の差圧によ
る力（以下、この力を開弁力と呼ぶ。）との釣り合いに
応じて可動する。
ドル弁体（以下、弁体と略す。）であり、この弁体３１
３は、ダイヤフラム３１１ａに接合されて密閉空間３１
１ｃの内圧上昇に機械的に連動して弁口３１２の開度を
縮小させる向きに可動するように構成されている。ま
た、３１４は、弁口３１２の開度を縮小させる向きの弾
性力を弁体３１３に作用させるバネ（弾性体）であり、
弁体３１３はバネ３１４の弾性力（以下、この弾性力を
閉弁力と呼ぶ。）と、密閉空間３１１ｃ内外の差圧によ
る力（以下、この力を開弁力と呼ぶ。）との釣り合いに
応じて可動する。
【００２０】このとき、バネ３１４の初期設定荷重は、
調整ナット３１５を回すことにより調節され、その初期
設定荷重（弁口３１２を閉じた状態での弾性力）は、冷
媒が臨界圧力以下の凝縮域において、所定の過冷却度
（本実施形態では約１０℃）を有するように設定されて
いる。具体的には、初期設定荷重における、密閉空間３
１１ｃ内での圧力換算で約１［ＭＰａ］である。なお、
３１５ａは、調整ナット３１５を回す際にバネ３１４と
調節ナット３１５が直接に擦れることを防止するバネ座
である。
調整ナット３１５を回すことにより調節され、その初期
設定荷重（弁口３１２を閉じた状態での弾性力）は、冷
媒が臨界圧力以下の凝縮域において、所定の過冷却度
（本実施形態では約１０℃）を有するように設定されて
いる。具体的には、初期設定荷重における、密閉空間３
１１ｃ内での圧力換算で約１［ＭＰａ］である。なお、
３１５ａは、調整ナット３１５を回す際にバネ３１４と
調節ナット３１５が直接に擦れることを防止するバネ座
である。
【００２１】以上に述べた構成により、圧力制御弁３０
０は、超臨界領域では、６２５ｋｇ／ｍ3 の等密度線に
沿うように、放熱器２００出口側の冷媒温度に基づい
て、放熱器２００出口側の冷媒圧力を制御し、凝縮域で
は、放熱器２００出口側の冷媒の過冷却度が所定値とな
るように、放熱器２００出口側の冷媒圧力（圧力制御弁
３００の開度）を制御する。
０は、超臨界領域では、６２５ｋｇ／ｍ3 の等密度線に
沿うように、放熱器２００出口側の冷媒温度に基づい
て、放熱器２００出口側の冷媒圧力を制御し、凝縮域で
は、放熱器２００出口側の冷媒の過冷却度が所定値とな
るように、放熱器２００出口側の冷媒圧力（圧力制御弁
３００の開度）を制御する。
【００２２】また、６１０は高圧冷媒が流通する複数本
の通路を有する多穴扁平高圧チューブ（以下、高圧チュ
ーブと略す。）であり、６２０は低圧冷媒が流通する複
数本の通路を有する多穴扁平低圧チューブ（以下、低圧
チューブと略す。）である。そして、両チューブ６１
０、６２０は、図３（ａ）に示すように、ケーシング３
３０の径方向に重なるように接触した状態で、ケーシン
グ３３０の周りに巻き付けられているとともに、互いに
その接触面にてろう付け接合されている。
の通路を有する多穴扁平高圧チューブ（以下、高圧チュ
ーブと略す。）であり、６２０は低圧冷媒が流通する複
数本の通路を有する多穴扁平低圧チューブ（以下、低圧
チューブと略す。）である。そして、両チューブ６１
０、６２０は、図３（ａ）に示すように、ケーシング３
３０の径方向に重なるように接触した状態で、ケーシン
グ３３０の周りに巻き付けられているとともに、互いに
その接触面にてろう付け接合されている。
【００２３】また、両チューブ６１０、６２０は、図３
（ｂ）に示すように、両チューブ６１０、６２０のうち
互いに接触する部位の肉厚ｔ1 がその他の部位の肉厚ｔ
2 に比べて薄くなるように、アルミニウム材を押し出し
又は引き抜き加工することにより成形されている。とこ
ろで、高圧チューブ６１０の冷媒入口側は第１ジョイン
トパイプ６３１にろう付け接合され、冷媒出口側は第２
ジョイントパイプ６３２に接合されており、両ジョイン
トパイプ６３１、６３２は、圧力制御弁３００に固定さ
れたジョイントブロック６３０にろう付け接合されてい
る。
（ｂ）に示すように、両チューブ６１０、６２０のうち
互いに接触する部位の肉厚ｔ1 がその他の部位の肉厚ｔ
2 に比べて薄くなるように、アルミニウム材を押し出し
又は引き抜き加工することにより成形されている。とこ
ろで、高圧チューブ６１０の冷媒入口側は第１ジョイン
トパイプ６３１にろう付け接合され、冷媒出口側は第２
ジョイントパイプ６３２に接合されており、両ジョイン
トパイプ６３１、６３２は、圧力制御弁３００に固定さ
れたジョイントブロック６３０にろう付け接合されてい
る。
【００２４】なお、ジョイントブロック６３０は、図２
に示すように、両ジョイントパイプ６３１、６３２が接
合されるブロック本体６３０ａ、並びにブロック本体６
３０ａに形成された第１冷媒通路３３７及び第２冷媒通
路３３８の一部を閉塞するキャップ６３０ｂから構成さ
れており、ブロック本体６３０ａ及びキャップ６３０ｂ
は、六角穴付きボルト６３０ｃによりケーシング３３０
に固定されている。
に示すように、両ジョイントパイプ６３１、６３２が接
合されるブロック本体６３０ａ、並びにブロック本体６
３０ａに形成された第１冷媒通路３３７及び第２冷媒通
路３３８の一部を閉塞するキャップ６３０ｂから構成さ
れており、ブロック本体６３０ａ及びキャップ６３０ｂ
は、六角穴付きボルト６３０ｃによりケーシング３３０
に固定されている。
【００２５】因みに、６３０ｄは冷媒がブロック本体６
３０ａとキャップ６３０ｂとの隙間から漏れ出ることを
防止するＯリング（シール手段）である。また、低圧チ
ューブ６２０の冷媒入口及び冷媒出口側には、図４に示
すように、第３、４ジョイントパイプ６２１、６２２が
ろう付け接合されており、第３、４ジョイントパイプ６
２１、６２２は、低圧チューブ６２０内の冷媒流通方向
と高圧チューブ６１０内の冷媒流通方向とが対抗する
（逆向きとなる）ように、配設されている。
３０ａとキャップ６３０ｂとの隙間から漏れ出ることを
防止するＯリング（シール手段）である。また、低圧チ
ューブ６２０の冷媒入口及び冷媒出口側には、図４に示
すように、第３、４ジョイントパイプ６２１、６２２が
ろう付け接合されており、第３、４ジョイントパイプ６
２１、６２２は、低圧チューブ６２０内の冷媒流通方向
と高圧チューブ６１０内の冷媒流通方向とが対抗する
（逆向きとなる）ように、配設されている。
【００２６】因みに、６２１ａ、６２２ａは、第３、４
ジョイントパイプ６２１、６２２と冷媒配管とを接続す
るためのユニオン（ジョイント）である。次に、本実施
形態の特徴を述べる。ところで、両チューブ６１０、６
２０をケーシング３３０に巻き付けることなく、単純に
両者６１０、６２０を接触させて内部熱交換器６００を
構成すると、内部熱交換器６００（両チューブ６１０、
６２０）に外力が作用した際に、両チューブ６１０、６
２０が容易に曲がり変形してしまうおそれが高い。
ジョイントパイプ６２１、６２２と冷媒配管とを接続す
るためのユニオン（ジョイント）である。次に、本実施
形態の特徴を述べる。ところで、両チューブ６１０、６
２０をケーシング３３０に巻き付けることなく、単純に
両者６１０、６２０を接触させて内部熱交換器６００を
構成すると、内部熱交換器６００（両チューブ６１０、
６２０）に外力が作用した際に、両チューブ６１０、６
２０が容易に曲がり変形してしまうおそれが高い。
【００２７】これに対して、本実施形態では、両チュー
ブ３１０、６２０は、互いに接触した状態でケーシング
３３０の周りに巻き付けられているので、ケーシング３
３０が芯材として機能して、両チューブ６１０、６２０
に外力が作用しても両チューブ３１０、６２０が曲がり
変形してしまうことを防止できる。また、低圧チューブ
６２０は、ケーシング３３０と高圧チューブ６１０との
間に位置しているので、低圧チューブ６２０を流通する
冷媒は、高圧チューブ６１０を流通する冷媒に加えて、
圧力制御弁３００（第１冷媒通路３３７及び第２冷媒通
路３３８）を流通する冷媒とも熱交換をすることとな
る。したがって、蒸発器４００入口側と出口側とのエン
タルピ差を更に拡大することができるので、サイクルの
冷凍能力及び成績係数をより向上させることができる。
ブ３１０、６２０は、互いに接触した状態でケーシング
３３０の周りに巻き付けられているので、ケーシング３
３０が芯材として機能して、両チューブ６１０、６２０
に外力が作用しても両チューブ３１０、６２０が曲がり
変形してしまうことを防止できる。また、低圧チューブ
６２０は、ケーシング３３０と高圧チューブ６１０との
間に位置しているので、低圧チューブ６２０を流通する
冷媒は、高圧チューブ６１０を流通する冷媒に加えて、
圧力制御弁３００（第１冷媒通路３３７及び第２冷媒通
路３３８）を流通する冷媒とも熱交換をすることとな
る。したがって、蒸発器４００入口側と出口側とのエン
タルピ差を更に拡大することができるので、サイクルの
冷凍能力及び成績係数をより向上させることができる。
【００２８】ところで、各チューブ６１０、６２０の肉
厚は、内部を流通する冷媒の圧力に加えて、腐食を考慮
して決定する必要があるため、各チューブ６１０、６２
０の肉厚は、必要とする耐圧強度（機械的強度）以上と
なってしまう。そこで、本実施形態では、両チューブ６
１０、６２０のうち互いに接触する部位（以下、この部
位を接触部位と呼ぶ。）は、直接に大気に晒されること
がなく、腐食のおそれがその他の部位に比べて小さいこ
とに着目して、接触部位の肉厚ｔ1 をその他の部位の肉
厚ｔ2 に比べて薄くしている。これにより、両チューブ
６１０、６２０（内部熱交換器６００）の軽量化をはか
ることができる。
厚は、内部を流通する冷媒の圧力に加えて、腐食を考慮
して決定する必要があるため、各チューブ６１０、６２
０の肉厚は、必要とする耐圧強度（機械的強度）以上と
なってしまう。そこで、本実施形態では、両チューブ６
１０、６２０のうち互いに接触する部位（以下、この部
位を接触部位と呼ぶ。）は、直接に大気に晒されること
がなく、腐食のおそれがその他の部位に比べて小さいこ
とに着目して、接触部位の肉厚ｔ1 をその他の部位の肉
厚ｔ2 に比べて薄くしている。これにより、両チューブ
６１０、６２０（内部熱交換器６００）の軽量化をはか
ることができる。
【００２９】ところで、上述の実施形態では、二酸化炭
素を冷媒とする超臨界冷凍サイクルに本発明を適用した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、
エチレン、エタン、酸化窒素等を冷媒とする超臨界サイ
クル、又はフロンを冷媒とする通常の冷凍サイクル及び
ヒートポンプにも適用することができる。また、上述の
実施形態では、低圧チューブ６２０を高圧チューブ６１
０とケーシング３３０との間に位置させたが、その逆で
もよい。
素を冷媒とする超臨界冷凍サイクルに本発明を適用した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、
エチレン、エタン、酸化窒素等を冷媒とする超臨界サイ
クル、又はフロンを冷媒とする通常の冷凍サイクル及び
ヒートポンプにも適用することができる。また、上述の
実施形態では、低圧チューブ６２０を高圧チューブ６１
０とケーシング３３０との間に位置させたが、その逆で
もよい。
【００３０】また、上述の実施形態では、両チューブ６
１０、６２０をケーシング３３０の径方向に重ねた状態
で接触させたが、両チューブ６１０、６２０をケーシン
グ３３０の軸方向（長手方向）に並列に並ぶように配置
させて接触させてもよい。また、上述の実施形態では、
両チューブ６１０、６２０は、扁平多穴チューブであっ
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、単純な
円管等その他の形状であってもよい。
１０、６２０をケーシング３３０の径方向に重ねた状態
で接触させたが、両チューブ６１０、６２０をケーシン
グ３３０の軸方向（長手方向）に並列に並ぶように配置
させて接触させてもよい。また、上述の実施形態では、
両チューブ６１０、６２０は、扁平多穴チューブであっ
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、単純な
円管等その他の形状であってもよい。
【００３１】また、上述の実施形態では、両チューブ６
１０、６２０のが接触部位の肉厚ｔ 1 をその他の部位の
肉厚ｔ2 より薄くしたが、いずれか一方の接触部位の肉
厚のみをその他の部位より薄くしてもよい。また、圧力
制御弁３００（減圧器）構造は、上記したものに限定さ
れるものではなく、フロンを冷媒とする通常の冷凍サイ
クルに適用される温度式膨張弁等その他のものであって
もよい。
１０、６２０のが接触部位の肉厚ｔ 1 をその他の部位の
肉厚ｔ2 より薄くしたが、いずれか一方の接触部位の肉
厚のみをその他の部位より薄くしてもよい。また、圧力
制御弁３００（減圧器）構造は、上記したものに限定さ
れるものではなく、フロンを冷媒とする通常の冷凍サイ
クルに適用される温度式膨張弁等その他のものであって
もよい。
【図１】超臨界冷凍サイクルの模式図である。
【図２】減圧器一体型熱交換器の断面図である。
【図３】（ａ）は図２のＡ矢視図であり、（ｂ）は両チ
ューブの断面図である。
ューブの断面図である。
【図４】図２のＢ矢視図である。
３００…圧力制御弁（減圧器）、３３０…ケーシング、
６００…内部熱交換器、６１０…高圧チューブ、６２０
…低圧チューブ。
６００…内部熱交換器、６１０…高圧チューブ、６２０
…低圧チューブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 憲 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3L103 AA05 BB33 DD05 DD42 DD62
Claims (6)
- 【請求項１】 冷凍サイクルの減圧器（３００）と、前
記減圧器（３００）にて減圧される前の高圧冷媒と前記
減圧器（３００）にて減圧された低圧冷媒とを熱交換す
る内部熱交換器（６００）とが一体化された減圧器一体
型熱交換器であって、 前記高圧冷媒が流通する高圧チューブ（６１０）と、 前記低圧冷媒が流通する低圧チューブ（６２０）とを有
し、 前記両チューブ（６１０、６２０）を接触させた状態
で、前記両チューブ（６１０、６２０）を前記減圧器
（３００）のケーシング（３３０）周りに巻き付けたこ
とを特徴とする減圧器一体型熱交換器。 - 【請求項２】 圧縮機（１００）の吐出圧が冷媒の臨界
圧力以上となる超臨界冷凍サイクルの減圧器（３００）
と、前記減圧器（３００）にて減圧される前の高圧冷媒
と前記減圧器（３００）にて減圧された低圧冷媒とを熱
交換する内部熱交換器（６００）とが一体化された減圧
器一体型熱交換器であって、 前記高圧冷媒が流通する高圧チューブ（６１０）と、 前記低圧冷媒が流通する低圧チューブ（６２０）とを有
し、 前記両チューブ（６１０、６２０）を接触させた状態
で、前記両チューブ（６１０、６２０）を前記減圧器
（３００）のケーシング（３３０）周りに巻き付けたこ
とを特徴とする減圧器一体型熱交換器。 - 【請求項３】 前記低圧チューブ（６２０）は、前記ケ
ーシング（３３０）と前記高圧チューブ（６１０）との
間に位置していることを特徴とする請求項１または２に
記載の減圧器一体型熱交換器。 - 【請求項４】 前記高圧チューブ（６１０）のうち前記
低圧チューブ（６２０）と接触する部位は、前記低圧チ
ューブ（６２０）に接合されているとともに、その他の
部位に比べて肉厚が薄いことを特徴とする請求項１ない
し３のいずれか１つに記載の減圧器一体型熱交換器。 - 【請求項５】 前記低圧チューブ（６２０）のうち前記
高圧チューブ（６１０）と接触する部位は、前記高圧チ
ューブ（６１０）に接合されているとともに、その他の
部位に比べて肉厚が薄いことを特徴とする請求項１ない
し３のいずれか１つに記載の減圧器一体型熱交換器。 - 【請求項６】 前記ケーシング（３３０）は、略円筒状
に形成されており、さらに、前記両チューブ（６１０、
６２０）は、前記ケーシング（３３０）の径方向に重な
った状態で接触していることを特徴とする請求項１ない
し５のいずれか１つに記載の減圧器一体型熱交換器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35030998A JP4006861B2 (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 減圧器一体型熱交換器 |
| DE19958226A DE19958226A1 (de) | 1998-12-09 | 1999-12-03 | Mit einer Dekompressionsvorrichtung zusammengefasster Wärmetauscher für einen Kühlzyklus |
| US09/457,403 US6233969B1 (en) | 1998-12-09 | 1999-12-08 | Decompression device-integrated heat exchanger for refrigerant cycle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35030998A JP4006861B2 (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 減圧器一体型熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000179959A true JP2000179959A (ja) | 2000-06-30 |
| JP4006861B2 JP4006861B2 (ja) | 2007-11-14 |
Family
ID=18409623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35030998A Expired - Fee Related JP4006861B2 (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 減圧器一体型熱交換器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6233969B1 (ja) |
| JP (1) | JP4006861B2 (ja) |
| DE (1) | DE19958226A1 (ja) |
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| US4259848A (en) | 1979-06-15 | 1981-04-07 | Voigt Carl A | Refrigeration system |
| US5289699A (en) | 1991-09-19 | 1994-03-01 | Mayer Holdings S.A. | Thermal inter-cooler |
| US6105386A (en) | 1997-11-06 | 2000-08-22 | Denso Corporation | Supercritical refrigerating apparatus |
-
1998
- 1998-12-09 JP JP35030998A patent/JP4006861B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-12-03 DE DE19958226A patent/DE19958226A1/de not_active Withdrawn
- 1999-12-08 US US09/457,403 patent/US6233969B1/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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