LMTDA
4.3 実機検証（従来熱交換器）
4.3.1 熱交換器仕様及び試験条件
(1) 熱交換器構成
解析対象とする熱交換器は電気自動車用の空調機器で使われることが予想される室内凝 縮器，室内蒸発器及び室外熱交換器である．各熱交換器の概略図を図 4.3.1から図 4.3.3 に
示す．図4.3.1はヒータとして用いられる室内凝縮器であり，熱交換器は空気流れに対して
前面と背面の 2 つのパスに分かれる構造としている．冷媒は背面側から流入し，ディスト リビュータタンク部でターンして前面側に流入し熱交換器出口へと向かう．図4.3.2はクー ラーとして用いられる室内蒸発器であり，熱交換器は室内凝縮器と同様に前面と背面に分 かれている．さらに室内蒸発器では，前面，背面が 2 つのパスに分かれる構造となってい る．冷媒は背面から流入し，ディストリビュータタンク部でターンして背面の他方のパス へと流れた後，タンク部を介して前面側へ移動する．前面側でも同様に 2 つのパスを流れ た後，熱交換器出口へと向かう．図4.3.3は室外熱交換器であり，熱交換器のコアは4つの パスに分かれる構造となっている．冷媒は熱交換器入口から流入し，ディストリビュータ タンク部でターンを繰り返して熱交換器出口から流出する．また，各熱交換器の詳細な仕 様は表4.3.1～表4.3.3に示す通りである．このうち室外熱交換器については，蒸発・凝縮の 両方で用いるが，冷媒の流れ方向は蒸発時と凝縮時で逆の流れとなる．
図4.3.1 室内凝縮器構成概略 図4.3.2 室内蒸発器構成概略
図4.3.3 室外熱交換器構成概略 表4.3.1 室内凝縮器諸元
HTR-A HTR-B
コアサイズ(H×W×D) mm 191×179×27 144×186×27
パス数 2 2
菅本数 (Pass1/Pass2) 18/18 24/24
菅長さ mm 191 144
菅高さ mm 1.5 1.5
菅内流路断面積 mm2 8.29 8.29 菅内相当直径 mm 0.896 0.896 冷媒側総伝熱面積 mm2 0.254 0.256 ルーバピッチ mm 1.0 0.9 フィンピッチ mm 0.75 0.7
ルーバ角度 deg 27 27
フィン厚さ mm 0.115 0.08 フィン幅 mm 27.0 27.0 フィン高さ mm 8.0 6.0
表4.3.2 室内蒸発器諸元
EVA-A EVA-B
コアサイズ(H×W×D) mm 161×197×38 196×259×50
パス数 4 4
菅本数
(Pass1/Pass2/Pass3/Pass4) 11/11/11/11 12/11/11/12
菅長さ mm 161 196
菅高さ mm 2.7 2.9
菅内流路断面積 mm2 26.4 39.2 菅内相当直径 mm 1.22 1.09
冷媒側総伝熱面積 mm2 0.550 1.175
ルーバピッチ mm 1.0 1.3
フィンピッチ mm 1.5 1.69
ルーバ角度 deg 24.0 24.0
フィン厚さ mm 0.08 0.1
フィン幅mm mm 38.0 50.0
フィン高さ mm 6.0 8.0
空気側総伝熱面積 mm2 1.371 2.617
冷媒 HFC-134a HFC-134a
表4.3.3 室外熱交換器諸元
OHX-A OHX-B
コアサイズ (H×W×D) mm 312×647×16 288×725.5×16
パス数 4 4
菅本数
(Pass1/Pass2/Pass3/Pass4) (Pass1/Pass2)
17/17/17/17 24/24/24/24
菅長さ mm 312 288
菅高さ mm 1.4 2.0
菅内流路断面積 mm2 7.85 12.14 菅内相当直径 mm 0.675 1.09 冷媒側総伝熱面積 mm2 1.23 0.99
ルーバピッチ mm 1.05 0.9
フィンピッチ mm 1.2 1.2
ルーバ角度 deg 24 24
フィン厚さ mm 0.1 0.07
フィン幅 mm 16.0 16.0
フィン高さ mm 8.0 5.5
空気側総伝熱面積 mm2 5.05 5.28
冷媒 HFO-1234yf HFO-1234yf
(2) 試験条件及び試験方法
熱交換器の単体性能試験では，熱交換器の出入口の冷媒状態点を規定し，空気風速（風 量）をパラメータとした試験を行う．本研究で用いた蒸発試験条件，凝縮試験条件をそれ ぞれ表4.3.4及び表4.3.5に示す．凝縮試験に関しては，規定値として凝縮器入口の過熱度，
凝縮器出口の過冷却度，凝縮器の平均凝縮圧力を定める．パラメータとして室外熱交換器 では前面空気風速を 1～4m/s の間で変化させ，室内熱交換器では流入空気風量を 100～
める．パラメータは凝縮器試験と同様で，吸熱能力，冷媒側圧力損失及び通風抵抗を計測 する．
試験装置はサンデン㈱の試験設備を用いて行った．その概略図を図4.3.4に示す．試験室 は，室内側・室外側の恒温室に分かれており，各部屋で温度・湿度の制御が可能である．
試験装置は主に圧縮機，凝縮器，膨張弁，蒸発器及びそれらを連結する配管類で構成され ており，各コンポーネント出入口には冷媒の状態点を計測するための圧力センサー，温度 センサー及び質量流量計が設置されている．テストセクションとなる凝縮器，蒸発器は，
各恒温室内のチャンバーに設置され，熱交換器前後の乾球温度，湿球温度及び差圧が計測 される．実験では，熱交換器出入口の冷媒状態点を圧縮機回転数，膨張弁開度，冷媒充填 量を調整することで，各既定条件に設定して実施した．なお，回路内を流れるオイルはオ イルセパレータにより分離され，OCRは0の状態としている．
表4.3.4 蒸発試験条件
OHX-A OHX-B EVA-A EVA-B
蒸発器出口圧力 MPaG 0.20 0.20 0.189 0.197 蒸発器出口過熱度 deg 5.0 5.0 5.0 5.0 膨張弁前圧力 MPaG 1.56 1.56 1.40 1.47 膨張弁前過冷却度 deg 5.0 5.0 5.0 5.0 流入空気乾球温度 (D.B.) ℃ 7.0 7.0 27.0 27.0 流入空気湿球温度 (W.B.) ℃ 3.9 5.5 19.5 19.5 前面風速 m/s 1.0 - 4.0 1.0 - 4.0 - -
流入空気風量 m3/h - - 250 - 400 250 - 400
冷媒 HFO-1234yf HFO-1234yf HFC-134a HFC-134a
表4.3.5 凝縮試験条件
HTR-A HTR-B OHX-A，OHX-B
平均凝縮圧力 MPaG 1.54 1.47 1.54 凝縮器入口過熱度 deg 25.0 25.0 25.0 凝縮器出口過冷却度 deg 5.0 5.0 5.0 流入空気乾球温度 (D.B.) ℃ 20.0 20.0 35.0 流入空気湿球温度 (W.B.) ℃ 13.8 13.8 21.5 前面風速 m/s - - 1.0 – 3.5 流入空気風量 m3/h 310 - 620 150 - 400 -
冷媒 HFC-134a HFO-1234yf HFC-134a
P
P T T
3 4
5 6 11
2 T
T
P T
1 P P 10
P 7
8
9 12
T P
T
1 圧縮機
4凝縮器チャンバー
7膨張弁
2オイルセパレータ 5気液分離器
8蒸発器
3凝縮器
6質量流量計 9蒸発器チャンバー 10冷媒タンク 11 凝縮器側恒温室 12 蒸発器側恒温室
P
P T T
3 4
5 6 11
2 T
T
P T
1 P P 10
P 7
8
9 12
T P
T
1 圧縮機
4凝縮器チャンバー
7膨張弁
2オイルセパレータ 5気液分離器
8蒸発器
3凝縮器
6質量流量計 9蒸発器チャンバー 10冷媒タンク 11 凝縮器側恒温室 12 蒸発器側恒温室
図4.3.4 試験装置概略図