JP3143990B2 - 蒸発器 - Google Patents
蒸発器Info
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- JP3143990B2 JP3143990B2 JP03267900A JP26790091A JP3143990B2 JP 3143990 B2 JP3143990 B2 JP 3143990B2 JP 03267900 A JP03267900 A JP 03267900A JP 26790091 A JP26790091 A JP 26790091A JP 3143990 B2 JP3143990 B2 JP 3143990B2
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- JP
- Japan
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- refrigerant
- flow path
- inlet
- evaporator
- outlet
- Prior art date
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は蒸発器に関し、詳しくは
自動車用空気調和装置等の冷凍サイクルに用いる蒸発器
に関する。
自動車用空気調和装置等の冷凍サイクルに用いる蒸発器
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、自動車用空気調和装置等の冷凍
サイクルは、圧縮機、凝縮器、受液器、膨張弁、および
蒸発器により構成され閉回路を構成する。そして、その
閉回路に冷媒を循環させ、蒸発器において室内空気との
間で熱交換し、室内空気を冷却する。すなわち、膨張弁
を通り断熱膨張した冷媒は、ガスと液との二相流の状態
(気液二相状態)となって蒸発器に入り、外部(室内空
気等)から熱を吸収して気化(蒸発)し、等温膨張を続
け室内空気等を冷却する。その後、冷媒は過熱蒸気とな
って圧縮機に吸入される。その際、膨張弁は蒸発器から
流出する冷媒の気化状態に基づき冷媒の流量を調整して
いる。
サイクルは、圧縮機、凝縮器、受液器、膨張弁、および
蒸発器により構成され閉回路を構成する。そして、その
閉回路に冷媒を循環させ、蒸発器において室内空気との
間で熱交換し、室内空気を冷却する。すなわち、膨張弁
を通り断熱膨張した冷媒は、ガスと液との二相流の状態
(気液二相状態)となって蒸発器に入り、外部(室内空
気等)から熱を吸収して気化(蒸発)し、等温膨張を続
け室内空気等を冷却する。その後、冷媒は過熱蒸気とな
って圧縮機に吸入される。その際、膨張弁は蒸発器から
流出する冷媒の気化状態に基づき冷媒の流量を調整して
いる。
【0003】ところで、冷媒流路を複数設け冷媒を分配
する積層型蒸発器では、蒸発器の入口の冷媒が気液二相
状態となっていることから、冷媒を各流路に均一に分配
することができず熱交換性能が低下していた。そのた
め、従来、例えば各蒸発部毎に固定の絞りを設け、凝縮
器で凝縮液化された液体の冷媒をそのまま(膨張弁を通
過させずに)各蒸発部に導入し、冷媒を均一に分配する
積層型蒸発器があった。
する積層型蒸発器では、蒸発器の入口の冷媒が気液二相
状態となっていることから、冷媒を各流路に均一に分配
することができず熱交換性能が低下していた。そのた
め、従来、例えば各蒸発部毎に固定の絞りを設け、凝縮
器で凝縮液化された液体の冷媒をそのまま(膨張弁を通
過させずに)各蒸発部に導入し、冷媒を均一に分配する
積層型蒸発器があった。
【0004】また一般に、圧縮機の保護のため、蒸発器
において冷媒を完全に気化させる必要があり、蒸発器出
口の冷媒が一定の過熱度(スーパヒート)を持つよう、
冷媒が過熱蒸気になるまで蒸発器で熱交換させている。
冷媒は蒸発している間、温度変化しないが、蒸発が終わ
り過熱蒸気になると温度上昇してしまう。そのため、冷
媒が蒸発している蒸発器入口側と、冷媒が過熱蒸気にな
る蒸発器出口側とでは、冷媒との間で熱交換する空気の
温度に差が生じ、空気が均一に冷却されないので、使用
者に不快感を与えていた。そこで、従来、例えば実開昭
57年第14770号公報に開示されているように、凝
縮器上流側の高温配管と蒸発器出口部分の低温配管との
間で熱交換を行ない、蒸発器内でのスーパヒートを抑え
た蒸発装置があった。
において冷媒を完全に気化させる必要があり、蒸発器出
口の冷媒が一定の過熱度(スーパヒート)を持つよう、
冷媒が過熱蒸気になるまで蒸発器で熱交換させている。
冷媒は蒸発している間、温度変化しないが、蒸発が終わ
り過熱蒸気になると温度上昇してしまう。そのため、冷
媒が蒸発している蒸発器入口側と、冷媒が過熱蒸気にな
る蒸発器出口側とでは、冷媒との間で熱交換する空気の
温度に差が生じ、空気が均一に冷却されないので、使用
者に不快感を与えていた。そこで、従来、例えば実開昭
57年第14770号公報に開示されているように、凝
縮器上流側の高温配管と蒸発器出口部分の低温配管との
間で熱交換を行ない、蒸発器内でのスーパヒートを抑え
た蒸発装置があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷媒を
均一に分配する上記前者の積層型蒸発器では、凝縮器で
凝縮液化された高圧の冷媒をそのまま蒸発器に導入して
いるので、蒸発器を構成する各部品を高耐圧仕様にする
必要があり大がかりな構造となるという問題があった。
また、その積層型蒸発器においては、凝縮器で凝縮液化
された冷媒をそのまま蒸発器に導入しているので、膨張
させる際に膨張弁のような制御機構が無く、そのため負
荷変動に対応できないという問題があった。
均一に分配する上記前者の積層型蒸発器では、凝縮器で
凝縮液化された高圧の冷媒をそのまま蒸発器に導入して
いるので、蒸発器を構成する各部品を高耐圧仕様にする
必要があり大がかりな構造となるという問題があった。
また、その積層型蒸発器においては、凝縮器で凝縮液化
された冷媒をそのまま蒸発器に導入しているので、膨張
させる際に膨張弁のような制御機構が無く、そのため負
荷変動に対応できないという問題があった。
【0006】一方、蒸発器内におけるスーパヒートを抑
えた上記後者の蒸発装置では、凝縮器上流側の高温配管
と蒸発器出口部分の低温配管との間で熱交換させるた
め、その配管等により全体の構造が複雑になるという問
題があった。また、その熱交換は制御機構としての膨張
弁の上流である凝縮器上流側と蒸発器出口部分とで行わ
れるので、例えば膨張弁の制御により冷媒の流量を増加
したとき、蒸発器出口の冷媒流量の増分に応じて膨張弁
上流の冷媒の流量が増加し熱交換が安定して行なわれる
に至るまでの時間遅れが大きく、制御が困難で不安定に
なり易いという問題があった。
えた上記後者の蒸発装置では、凝縮器上流側の高温配管
と蒸発器出口部分の低温配管との間で熱交換させるた
め、その配管等により全体の構造が複雑になるという問
題があった。また、その熱交換は制御機構としての膨張
弁の上流である凝縮器上流側と蒸発器出口部分とで行わ
れるので、例えば膨張弁の制御により冷媒の流量を増加
したとき、蒸発器出口の冷媒流量の増分に応じて膨張弁
上流の冷媒の流量が増加し熱交換が安定して行なわれる
に至るまでの時間遅れが大きく、制御が困難で不安定に
なり易いという問題があった。
【0007】そのような問題を解決するため本出願人が
先に提案した蒸発器(特願平3ー113432号)は、
相互間に密着して設けられたフィンを有し冷媒の蒸発領
域となる複数の分岐流路と、その各両端に各々接続され
た入口流路及び出口流路とを備え、入口流路と出口流路
とを近接配置して両流路の冷媒の間で熱交換させると共
に、入口流路と分岐流路との間の冷媒の流路を絞って冷
媒を減圧するための絞り部を設けている。
先に提案した蒸発器(特願平3ー113432号)は、
相互間に密着して設けられたフィンを有し冷媒の蒸発領
域となる複数の分岐流路と、その各両端に各々接続され
た入口流路及び出口流路とを備え、入口流路と出口流路
とを近接配置して両流路の冷媒の間で熱交換させると共
に、入口流路と分岐流路との間の冷媒の流路を絞って冷
媒を減圧するための絞り部を設けている。
【0008】その蒸発器においては、膨張弁から気液二
相状態で流出した冷媒は、入口流路において出口流路の
冷媒と熱交換して冷却され一旦液化して各分岐流路に均
一に導かれ易くなる。また、絞り部で減圧され低温化し
気液二相状態となった冷媒は、各分岐流路でフィンを介
して空気等と熱交換し蒸発して等温膨張を続けた後、出
口流路に至り入口流路の冷媒との熱交換によってスーパ
ヒートを得て過熱蒸気となる。
相状態で流出した冷媒は、入口流路において出口流路の
冷媒と熱交換して冷却され一旦液化して各分岐流路に均
一に導かれ易くなる。また、絞り部で減圧され低温化し
気液二相状態となった冷媒は、各分岐流路でフィンを介
して空気等と熱交換し蒸発して等温膨張を続けた後、出
口流路に至り入口流路の冷媒との熱交換によってスーパ
ヒートを得て過熱蒸気となる。
【0009】しかも、その蒸発器は、膨張弁の下流に設
けられるので、通常の構造であれば良く(高耐圧仕様に
する必要もなく)、また膨張弁による制御によって負荷
変動にも対応することができる。さらに、絞り部を設け
ると共に蒸発器の入口部分と出口部分とを近接配置して
熱交換させているので、全体の構造も簡易であり、膨張
弁による制御も容易で安定した熱交換を行なうことがで
きる。
けられるので、通常の構造であれば良く(高耐圧仕様に
する必要もなく)、また膨張弁による制御によって負荷
変動にも対応することができる。さらに、絞り部を設け
ると共に蒸発器の入口部分と出口部分とを近接配置して
熱交換させているので、全体の構造も簡易であり、膨張
弁による制御も容易で安定した熱交換を行なうことがで
きる。
【0010】ただ、その蒸発器は、絞り部が入口流路と
分岐流路との間に設けられ流路を絞っているため、例え
ば車両の始動時又は負荷の大きな時など膨張弁から入口
流路へ供給される冷媒の流量が増加した場合に、その増
加に応じ冷媒の蒸発領域となる分岐流路に導かれる冷媒
の流量も増加するという追随性に不十分な点が存在し
た。
分岐流路との間に設けられ流路を絞っているため、例え
ば車両の始動時又は負荷の大きな時など膨張弁から入口
流路へ供給される冷媒の流量が増加した場合に、その増
加に応じ冷媒の蒸発領域となる分岐流路に導かれる冷媒
の流量も増加するという追随性に不十分な点が存在し
た。
【0011】本発明にかかる蒸発器は、簡易な構成で熱
交換性能を向上させると共に、膨張弁から供給される冷
媒の流量増加に十分追随させて蒸発器へ導かれる冷媒の
流量を増加させることを目的とする。
交換性能を向上させると共に、膨張弁から供給される冷
媒の流量増加に十分追随させて蒸発器へ導かれる冷媒の
流量を増加させることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる蒸発器の
構成は、冷媒を循環させる冷凍サイクルで膨張弁の下流
に設けられる蒸発器において、前記膨張弁から流出する
冷媒を導入して所定距離通過させる入口流路と、前記入
口流路の下流端側から複数に分岐し、冷媒の蒸発領域と
なる複数の分岐流路と、前記入口流路と前記分岐流路と
の間の冷媒の流路に設けられ、該流路を絞って該流路面
積を狭くすると共に、前記入口流路側の冷媒の圧力が高
くなるほど前記流路の絞り量を減らす可変絞り手段と、
前記各分岐流路の間に各々密着して設けられるフィン
と、前記各分岐流路の下流端から流出した冷媒を所定距
離通過させて送り出す出口流路と、を備えると共に、前
記入口流路と前記出口流路とを近接配置して、前記入口
流路の冷媒と前記出口流路の冷媒とを熱交換させること
を特徴とする。
構成は、冷媒を循環させる冷凍サイクルで膨張弁の下流
に設けられる蒸発器において、前記膨張弁から流出する
冷媒を導入して所定距離通過させる入口流路と、前記入
口流路の下流端側から複数に分岐し、冷媒の蒸発領域と
なる複数の分岐流路と、前記入口流路と前記分岐流路と
の間の冷媒の流路に設けられ、該流路を絞って該流路面
積を狭くすると共に、前記入口流路側の冷媒の圧力が高
くなるほど前記流路の絞り量を減らす可変絞り手段と、
前記各分岐流路の間に各々密着して設けられるフィン
と、前記各分岐流路の下流端から流出した冷媒を所定距
離通過させて送り出す出口流路と、を備えると共に、前
記入口流路と前記出口流路とを近接配置して、前記入口
流路の冷媒と前記出口流路の冷媒とを熱交換させること
を特徴とする。
【0013】
【作用および発明の効果】本発明にかかる蒸発器にあっ
ては、膨張弁から気液二相状態で流出した冷媒は、入口
流路を所定距離通過して各分岐流路に分配される。その
入口流路における冷媒は出口流路の冷媒と熱交換して冷
却され一旦液化することにより、各分岐流路に均一に分
配され易くなる。また、可変絞り手段によって減圧され
低温化し気液二相状態となった冷媒は、各分岐流路でフ
ィンを介して空気等と熱交換し蒸発して等温膨張を続け
た後、出口流路に至り入口流路の冷媒との熱交換によっ
てスーパヒートを得て過熱蒸気となる。しかも、膨張弁
から入口流路に供給される冷媒の流量が増え、入口流路
側の冷媒の圧力が高くなった場合、可変絞り手段による
入口流路と分岐流路との間の冷媒の流路の絞り量が減る
ため、膨張弁から入口流路に導かれる冷媒の流量が増え
るに伴い各分岐流路へ供給される冷媒の流量も増える。
ては、膨張弁から気液二相状態で流出した冷媒は、入口
流路を所定距離通過して各分岐流路に分配される。その
入口流路における冷媒は出口流路の冷媒と熱交換して冷
却され一旦液化することにより、各分岐流路に均一に分
配され易くなる。また、可変絞り手段によって減圧され
低温化し気液二相状態となった冷媒は、各分岐流路でフ
ィンを介して空気等と熱交換し蒸発して等温膨張を続け
た後、出口流路に至り入口流路の冷媒との熱交換によっ
てスーパヒートを得て過熱蒸気となる。しかも、膨張弁
から入口流路に供給される冷媒の流量が増え、入口流路
側の冷媒の圧力が高くなった場合、可変絞り手段による
入口流路と分岐流路との間の冷媒の流路の絞り量が減る
ため、膨張弁から入口流路に導かれる冷媒の流量が増え
るに伴い各分岐流路へ供給される冷媒の流量も増える。
【0014】従って、本発明にかかる蒸発器では、入口
流路で一旦液単相化した冷媒を分岐流路へと導くため、
各分岐流路へ冷媒を均一に分配し易くなり、分岐流路に
おける室内空気等の冷却性能を向上させることができ
る。また、出口流路で冷媒を過熱蒸気とするため、各分
岐流路における冷媒の温度を一定に維持し熱交換する空
気等を均一に冷却することができる。さらに、本発明に
かかる蒸発器は、膨張弁の下流に設けられ、分岐流路の
前後に各々連なる入口流路と出口流路とで熱交換してい
るため、簡易な構成で膨張弁による制御の下に安定した
熱交換性能を得ることができる。
流路で一旦液単相化した冷媒を分岐流路へと導くため、
各分岐流路へ冷媒を均一に分配し易くなり、分岐流路に
おける室内空気等の冷却性能を向上させることができ
る。また、出口流路で冷媒を過熱蒸気とするため、各分
岐流路における冷媒の温度を一定に維持し熱交換する空
気等を均一に冷却することができる。さらに、本発明に
かかる蒸発器は、膨張弁の下流に設けられ、分岐流路の
前後に各々連なる入口流路と出口流路とで熱交換してい
るため、簡易な構成で膨張弁による制御の下に安定した
熱交換性能を得ることができる。
【0015】その上、本発明にかかる蒸発器は、可変絞
り手段を設けて、入口流路と分岐流路との間の流路の絞
り量を入口側の冷媒の圧力の変化に追随させているの
で、例えば車両の始動時または高負荷時など冷媒の流量
を多くする必要がある場合にも、その要求に応え、本来
の良好な熱交換性能を発揮することができる。
り手段を設けて、入口流路と分岐流路との間の流路の絞
り量を入口側の冷媒の圧力の変化に追随させているの
で、例えば車両の始動時または高負荷時など冷媒の流量
を多くする必要がある場合にも、その要求に応え、本来
の良好な熱交換性能を発揮することができる。
【0016】
【実施例】図面に基づき本発明の実施例を説明する。但
し、本発明は以下に詳述する実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、当業者が想
到し得る全ての実施例を含む。
し、本発明は以下に詳述する実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、当業者が想
到し得る全ての実施例を含む。
【0017】図1に模式的に示すように、本発明の第一
実施例である積層型蒸発器1は、膨張弁100の下流に
設けられ、自動車用空気調和装置の冷凍サイクルを構成
する。積層型蒸発器1と、その下流に設けられた圧縮機
(図示しない)との間には、感温筒101が設けられ、
そこで検出された冷媒の気化状態に基づき膨張弁100
が冷媒の流量を調節している。
実施例である積層型蒸発器1は、膨張弁100の下流に
設けられ、自動車用空気調和装置の冷凍サイクルを構成
する。積層型蒸発器1と、その下流に設けられた圧縮機
(図示しない)との間には、感温筒101が設けられ、
そこで検出された冷媒の気化状態に基づき膨張弁100
が冷媒の流量を調節している。
【0018】この積層型蒸発器1は、その外観の平面図
及び正面図を、図2及び図3として各々示すように、大
別して三つの構成部分であるジョイントブロック10、
熱交換部20、及び冷媒蒸発部50から成る。ジョイン
トブロック10は、膨張弁100から流出する気液二相
状態の冷媒の入口である流入口11と気化した冷媒の出
口である流出口12とを備えて成る。また、熱交換部2
0は、下入口冷媒タンク部42、入口冷媒流路44及び
上入口冷媒タンク部40の順に連接されて入口流路を構
成する部分と、上出口冷媒タンク部41、出口冷媒流路
45及び下出口冷媒タンク部43の順に連接されて出口
流路を構成する部分とを近接配置して成り、入口流路と
出口流路との冷媒間で熱交換させている。さらに、冷媒
蒸発部50は、熱交換部20から冷媒を導く入口タンク
部70、冷媒を熱交換部20へ送り出す出口タンク部7
1、両タンク部70、71の間に設けられた分岐流路と
しての複数の蒸発流路80、及び各蒸発流路間に密着し
て設けられたコルゲートフィン51(以下、フィン51
と呼ぶ)から成り、冷媒の蒸発領域として構成されてい
る。すなわち、入口タンク部70から蒸発流路80を経
て出口タンク部71から送り出される冷媒は、蒸発流路
80でフィン51を介し外気(車室内空気)と熱交換し
て外気を冷却しつつ蒸発し等温膨張する。
及び正面図を、図2及び図3として各々示すように、大
別して三つの構成部分であるジョイントブロック10、
熱交換部20、及び冷媒蒸発部50から成る。ジョイン
トブロック10は、膨張弁100から流出する気液二相
状態の冷媒の入口である流入口11と気化した冷媒の出
口である流出口12とを備えて成る。また、熱交換部2
0は、下入口冷媒タンク部42、入口冷媒流路44及び
上入口冷媒タンク部40の順に連接されて入口流路を構
成する部分と、上出口冷媒タンク部41、出口冷媒流路
45及び下出口冷媒タンク部43の順に連接されて出口
流路を構成する部分とを近接配置して成り、入口流路と
出口流路との冷媒間で熱交換させている。さらに、冷媒
蒸発部50は、熱交換部20から冷媒を導く入口タンク
部70、冷媒を熱交換部20へ送り出す出口タンク部7
1、両タンク部70、71の間に設けられた分岐流路と
しての複数の蒸発流路80、及び各蒸発流路間に密着し
て設けられたコルゲートフィン51(以下、フィン51
と呼ぶ)から成り、冷媒の蒸発領域として構成されてい
る。すなわち、入口タンク部70から蒸発流路80を経
て出口タンク部71から送り出される冷媒は、蒸発流路
80でフィン51を介し外気(車室内空気)と熱交換し
て外気を冷却しつつ蒸発し等温膨張する。
【0019】そして、熱交換部20の片側にはジョイン
トブロック10が接続され、流入口11の一端が下入口
冷媒タンク部42の一端に、流出口12の一端が下出口
冷媒タンク部43の一端に、それぞれ接続されている。
また、熱交換部20の他の片側には冷媒蒸発部50が隣
接して設けられている。
トブロック10が接続され、流入口11の一端が下入口
冷媒タンク部42の一端に、流出口12の一端が下出口
冷媒タンク部43の一端に、それぞれ接続されている。
また、熱交換部20の他の片側には冷媒蒸発部50が隣
接して設けられている。
【0020】上入口冷媒タンク部40の一端は、可変絞
り手段としての可変絞り部110を介して入口タンク部
70に接続され、上出口冷媒タンク部41の他端は出口
タンク部71に接続されている。可変絞り部110は、
上入口冷媒タンク部40と入口タンク部70との間の冷
媒の流路を絞ると共に、その絞り量が上入口冷媒タンク
部40の冷媒の圧力(膨張弁100から熱交換部20へ
流れ込む冷媒の流量)によって変化する差圧弁112か
ら成る。
り手段としての可変絞り部110を介して入口タンク部
70に接続され、上出口冷媒タンク部41の他端は出口
タンク部71に接続されている。可変絞り部110は、
上入口冷媒タンク部40と入口タンク部70との間の冷
媒の流路を絞ると共に、その絞り量が上入口冷媒タンク
部40の冷媒の圧力(膨張弁100から熱交換部20へ
流れ込む冷媒の流量)によって変化する差圧弁112か
ら成る。
【0021】なお、図1において、斜線を付して冷媒が
液状態にあることを模式的に示すように、膨張弁100
から気液二相状態で熱交換部20へ流入した冷媒(以
下、入口冷媒と呼ぶ)は、下入口冷媒タンク部42→入
口冷媒流路44→上入口冷媒タンク部40を通過するこ
とにより、上出口冷媒タンク部41→出口冷媒流路45
→下出口冷媒タンク部43を通過する冷媒(以下、出口
冷媒と呼ぶ)と熱交換して冷却・液化され、液単相とな
る。その液単相の入口冷媒は差圧弁112を通過するこ
とによって減圧され、低温の気液二相状態で冷媒蒸発部
50へ送り込まれる。冷媒蒸発部50において冷媒は、
各蒸発流路80に導かれ、フィン51を介して空気と熱
交換し、空気を冷却すると共に、気化して等温膨張を続
ける。そして、気化した(又は気化直前の)冷媒は、前
述した出口冷媒として冷媒蒸発部50から熱交換部20
へ送り込まれ、そこで前述の入口冷媒と熱交換し、スー
パヒートを得て過熱蒸気となり、感温筒101を経て図
示しない圧縮機へ導かれる。
液状態にあることを模式的に示すように、膨張弁100
から気液二相状態で熱交換部20へ流入した冷媒(以
下、入口冷媒と呼ぶ)は、下入口冷媒タンク部42→入
口冷媒流路44→上入口冷媒タンク部40を通過するこ
とにより、上出口冷媒タンク部41→出口冷媒流路45
→下出口冷媒タンク部43を通過する冷媒(以下、出口
冷媒と呼ぶ)と熱交換して冷却・液化され、液単相とな
る。その液単相の入口冷媒は差圧弁112を通過するこ
とによって減圧され、低温の気液二相状態で冷媒蒸発部
50へ送り込まれる。冷媒蒸発部50において冷媒は、
各蒸発流路80に導かれ、フィン51を介して空気と熱
交換し、空気を冷却すると共に、気化して等温膨張を続
ける。そして、気化した(又は気化直前の)冷媒は、前
述した出口冷媒として冷媒蒸発部50から熱交換部20
へ送り込まれ、そこで前述の入口冷媒と熱交換し、スー
パヒートを得て過熱蒸気となり、感温筒101を経て図
示しない圧縮機へ導かれる。
【0022】熱交換部20及び冷媒蒸発部50の具体的
な構造を図4乃至図16に基づき以下詳細に説明する。
熱交換部20は、図4に示す板状のプレート21をろう
付けにより複数積層し、その積層によって形成された空
隙に冷媒を流すように構成される。図5は図4のC−C
線矢視断面図であり、図6は図4のB−B線矢視断面図
である。なお、図4のA−A線矢視断面の形状は、その
C−C線矢視断面と同一であるので、そのA−A線矢視
断面における各部の符号を図5に括弧を付して示す。
な構造を図4乃至図16に基づき以下詳細に説明する。
熱交換部20は、図4に示す板状のプレート21をろう
付けにより複数積層し、その積層によって形成された空
隙に冷媒を流すように構成される。図5は図4のC−C
線矢視断面図であり、図6は図4のB−B線矢視断面図
である。なお、図4のA−A線矢視断面の形状は、その
C−C線矢視断面と同一であるので、そのA−A線矢視
断面における各部の符号を図5に括弧を付して示す。
【0023】プレート21は、積層したときに冷媒の流
路が形成されるように平板に凹凸を形成したものであり
上下対称である。プレート21の中央には、縦方向に複
数の溝22が形成される。従って、プレート21の裏面
では、この溝22が形成されていない部位で図6に示す
ように複数の溝23が形成されている。プレート21の
下部の一方には、凹面部24が形成され、この凹面部2
4に、ジョイントブロック10の流入口11を介して送
られてきた入口冷媒を導くための円孔25が穿設されて
いる。一方、プレート21下部の他方には、凸面部26
が形成され、この凸面部26に、出口冷媒をジョイント
ブロック10の流出口12に送る横長の円孔27が穿設
されている。
路が形成されるように平板に凹凸を形成したものであり
上下対称である。プレート21の中央には、縦方向に複
数の溝22が形成される。従って、プレート21の裏面
では、この溝22が形成されていない部位で図6に示す
ように複数の溝23が形成されている。プレート21の
下部の一方には、凹面部24が形成され、この凹面部2
4に、ジョイントブロック10の流入口11を介して送
られてきた入口冷媒を導くための円孔25が穿設されて
いる。一方、プレート21下部の他方には、凸面部26
が形成され、この凸面部26に、出口冷媒をジョイント
ブロック10の流出口12に送る横長の円孔27が穿設
されている。
【0024】同様に、プレート21の上部には、凹面部
28および凸面部29が形成され、それぞれ円孔25,
27と同一形状の円孔30,31が穿設されている。こ
のプレート21の積層状態の断面を図7,図8に示す。
図7は図4A−A線矢視での積層状態断面図であり、図
8は図4B−B線矢視での積層状態断面図である。な
お、プレート21の下部(円孔25,27が形成される
部位)の積層状態も、図7と同一である。図示するよう
に、熱交換部20は、両端に位置する二枚のエンドプレ
ート32,33間に、複数のプレート21を、表面同士
および裏面同士が向い合わせになるように積層して形成
される。冷媒蒸発部50に面するエンドプレート32に
は、プレート21の上部の円孔30,31と向かい合う
位置に、それらと同一形状の円孔34,35が穿設さ
れ、ジョイントブロック10に面するエンドプレート3
3には、プレート21の下部の円孔25,27と向かい
合う位置に、それらと同一形状の円孔36,37が穿設
されている。
28および凸面部29が形成され、それぞれ円孔25,
27と同一形状の円孔30,31が穿設されている。こ
のプレート21の積層状態の断面を図7,図8に示す。
図7は図4A−A線矢視での積層状態断面図であり、図
8は図4B−B線矢視での積層状態断面図である。な
お、プレート21の下部(円孔25,27が形成される
部位)の積層状態も、図7と同一である。図示するよう
に、熱交換部20は、両端に位置する二枚のエンドプレ
ート32,33間に、複数のプレート21を、表面同士
および裏面同士が向い合わせになるように積層して形成
される。冷媒蒸発部50に面するエンドプレート32に
は、プレート21の上部の円孔30,31と向かい合う
位置に、それらと同一形状の円孔34,35が穿設さ
れ、ジョイントブロック10に面するエンドプレート3
3には、プレート21の下部の円孔25,27と向かい
合う位置に、それらと同一形状の円孔36,37が穿設
されている。
【0025】このように積層することで、図7に示すよ
うに、熱交換部20の上部には、二枚のプレート21の
円孔30を穿設した凹面部28が向かい合って、複数連
なった空洞状の上入口冷媒タンク部40と、二枚のプレ
ート21の円孔31を穿設した凸面部29が背中合わせ
になって、複数連なった空洞状の上出口冷媒タンク部4
1とが形成される。同様に、熱交換部20の下部には、
後に説明する図13に示すように、二枚のプレート21
の円孔25を穿設した凹面部24が向い合って、複数連
なった空洞状の下入口冷媒タンク部42と、二枚のプレ
ート21の円孔27を穿設した凸面部26が背中合わせ
になって、複数連なった空洞状の下出口冷媒タンク部4
3とが形成される。また、図8に示すように、熱交換部
20の中央には、二枚のプレート21の溝22が向かい
合うことにより、上入口冷媒タンク部40と下入口冷媒
タンク部42とを結ぶ複数の流路である入口冷媒流路4
4と、二枚のプレート21の溝23が向かい合うことに
より、上出口冷媒タンク部41と下出口冷媒タンク部4
3とを結ぶ複数の流路である出口冷媒流路45とが形成
されている。
うに、熱交換部20の上部には、二枚のプレート21の
円孔30を穿設した凹面部28が向かい合って、複数連
なった空洞状の上入口冷媒タンク部40と、二枚のプレ
ート21の円孔31を穿設した凸面部29が背中合わせ
になって、複数連なった空洞状の上出口冷媒タンク部4
1とが形成される。同様に、熱交換部20の下部には、
後に説明する図13に示すように、二枚のプレート21
の円孔25を穿設した凹面部24が向い合って、複数連
なった空洞状の下入口冷媒タンク部42と、二枚のプレ
ート21の円孔27を穿設した凸面部26が背中合わせ
になって、複数連なった空洞状の下出口冷媒タンク部4
3とが形成される。また、図8に示すように、熱交換部
20の中央には、二枚のプレート21の溝22が向かい
合うことにより、上入口冷媒タンク部40と下入口冷媒
タンク部42とを結ぶ複数の流路である入口冷媒流路4
4と、二枚のプレート21の溝23が向かい合うことに
より、上出口冷媒タンク部41と下出口冷媒タンク部4
3とを結ぶ複数の流路である出口冷媒流路45とが形成
されている。
【0026】すなわち、熱交換部20では、図8に示す
ように、列状に並んだ複数の入口冷媒流路44と複数の
出口冷媒流路45とが交互に配設されることによって、
入口冷媒流路44を流れる入口冷媒と出口冷媒流路45
を流れる出口冷媒との熱交換の促進が図られている。
ように、列状に並んだ複数の入口冷媒流路44と複数の
出口冷媒流路45とが交互に配設されることによって、
入口冷媒流路44を流れる入口冷媒と出口冷媒流路45
を流れる出口冷媒との熱交換の促進が図られている。
【0027】また、図7に示すように、冷媒蒸発部50
に面するエンドプレート32に穿設された円孔34(上
入口冷媒タンク部40からの冷媒の出口に相当する)及
びエンドプレート32に隣接するプレート21の円孔3
0には差圧弁112が差し込まれろう付けされている。
この差圧弁112は、図9に拡大して示すように、通
常、ばね114で付勢された弁球116が弁入口120
の開度を制限する位置に保持されている。その状態にお
いて、弁入口120から弁出口122へ流れる冷媒の流
路は、弁入口120を構成するケース部材124と弁球
116との隙間である。
に面するエンドプレート32に穿設された円孔34(上
入口冷媒タンク部40からの冷媒の出口に相当する)及
びエンドプレート32に隣接するプレート21の円孔3
0には差圧弁112が差し込まれろう付けされている。
この差圧弁112は、図9に拡大して示すように、通
常、ばね114で付勢された弁球116が弁入口120
の開度を制限する位置に保持されている。その状態にお
いて、弁入口120から弁出口122へ流れる冷媒の流
路は、弁入口120を構成するケース部材124と弁球
116との隙間である。
【0028】そして、弁入口120側への冷媒の供給量
が増え、弁入口120側から弁球116に対して加わる
冷媒の圧力が高まると、差圧弁112が作用して、弁入
口120から弁出口122へ流れる冷媒の流路が広が
り、冷媒の流量が増える。すなわち、弁入口120側か
ら弁球116に加わる冷媒の圧力により、ばね114の
付勢力に抗して弁球116がばね114側に移動して、
弁出口122を徐々に大きく開いてゆき、冷媒流量が1
50l/hを超えると弁球116は図9に点線で示す位
置まで押し込まれ弁出口122は全開状態となる。図1
0に、差圧弁112を通過する冷媒の流量と差圧弁11
2が設けられた部位における冷媒の流路面積との関係を
示す。図10に示すように、負荷の変動等によって膨張
弁から流出する冷媒の流量が増え冷媒の供給量がAを超
えると、弁入口120側からの冷媒の圧力によって弁球
116がばね114側へ移動し始める。すると、流路面
積は、ケース部材124と弁球116との隙間分の流路
面積Pから徐々に大きくなって、冷媒の供給量がBを超
えたとき、弁球116が図9に点線で示す位置まで押し
込まれた状態に至り、弁入口120又は弁出口122の
開口面積である最大流路面積Qとなる。
が増え、弁入口120側から弁球116に対して加わる
冷媒の圧力が高まると、差圧弁112が作用して、弁入
口120から弁出口122へ流れる冷媒の流路が広が
り、冷媒の流量が増える。すなわち、弁入口120側か
ら弁球116に加わる冷媒の圧力により、ばね114の
付勢力に抗して弁球116がばね114側に移動して、
弁出口122を徐々に大きく開いてゆき、冷媒流量が1
50l/hを超えると弁球116は図9に点線で示す位
置まで押し込まれ弁出口122は全開状態となる。図1
0に、差圧弁112を通過する冷媒の流量と差圧弁11
2が設けられた部位における冷媒の流路面積との関係を
示す。図10に示すように、負荷の変動等によって膨張
弁から流出する冷媒の流量が増え冷媒の供給量がAを超
えると、弁入口120側からの冷媒の圧力によって弁球
116がばね114側へ移動し始める。すると、流路面
積は、ケース部材124と弁球116との隙間分の流路
面積Pから徐々に大きくなって、冷媒の供給量がBを超
えたとき、弁球116が図9に点線で示す位置まで押し
込まれた状態に至り、弁入口120又は弁出口122の
開口面積である最大流路面積Qとなる。
【0029】従って、負荷が大きい時や始動時など多量
の冷媒を冷媒蒸発部50へ供給する必要がある場合、膨
張弁100から熱交換部20の上入口冷媒タンク部40
へ送り込まれる冷媒の流量が増え、それによって図9及
び図10に基づき前述したように差圧弁112が働き、
冷媒蒸発部50の入口(即ち上入口冷媒タンク部40の
出口)の冷媒の流路面積が広がって、冷媒蒸発部50へ
導かれる冷媒の流量も増える。
の冷媒を冷媒蒸発部50へ供給する必要がある場合、膨
張弁100から熱交換部20の上入口冷媒タンク部40
へ送り込まれる冷媒の流量が増え、それによって図9及
び図10に基づき前述したように差圧弁112が働き、
冷媒蒸発部50の入口(即ち上入口冷媒タンク部40の
出口)の冷媒の流路面積が広がって、冷媒蒸発部50へ
導かれる冷媒の流量も増える。
【0030】もっとも、差圧弁112が全開した状態
(図10の流路面積Qの状態)においてもなお、差圧弁
112は、上入口冷媒タンク部40から冷媒蒸発部50
へと流れる冷媒の流路を絞って流路面積を狭め、冷媒を
減圧し低温化して気液二相状態で冷媒蒸発部50へと導
いている。
(図10の流路面積Qの状態)においてもなお、差圧弁
112は、上入口冷媒タンク部40から冷媒蒸発部50
へと流れる冷媒の流路を絞って流路面積を狭め、冷媒を
減圧し低温化して気液二相状態で冷媒蒸発部50へと導
いている。
【0031】ここで、冷媒の流れについて、図11、図
12、図13に基づき詳述する。図11は、図3のD−
E線矢視図(一部破断している)、図12はD−F線矢
視図、図13はD−G線矢視図である。ジョイントブロ
ック10の流入口11から流入した冷媒(入口冷媒)
は、図13の矢印aに示すように、下入口冷媒タンク部
42に導かれ、図12に示す各プレート21間に形成さ
れた複数の入口冷媒流路44に分配されて流れ込み、上
方に送られる。その上方において、入口冷媒は、図11
の矢印bに示すように、入口冷媒流路44から上入口冷
媒タンク部40へと流れ込み合流して、差圧弁112を
介して冷媒蒸発部50へ送られる。冷媒蒸発部50での
冷媒の流れについては後述する。
12、図13に基づき詳述する。図11は、図3のD−
E線矢視図(一部破断している)、図12はD−F線矢
視図、図13はD−G線矢視図である。ジョイントブロ
ック10の流入口11から流入した冷媒(入口冷媒)
は、図13の矢印aに示すように、下入口冷媒タンク部
42に導かれ、図12に示す各プレート21間に形成さ
れた複数の入口冷媒流路44に分配されて流れ込み、上
方に送られる。その上方において、入口冷媒は、図11
の矢印bに示すように、入口冷媒流路44から上入口冷
媒タンク部40へと流れ込み合流して、差圧弁112を
介して冷媒蒸発部50へ送られる。冷媒蒸発部50での
冷媒の流れについては後述する。
【0032】冷媒蒸発部50で気化された冷媒(出口冷
媒)は、図11の矢印cに示すように、熱交換部20の
上出口冷媒タンク部41に送られ、図12に示す各プレ
ート21の積層により形成された複数の出口冷媒流路4
5に分配されて流れ込み、下方に送られる。そして、各
出口冷媒流路45を流れる出口冷媒は、図13の矢印d
に示すように、下出口冷媒タンク部43に流れ込み合流
し、ジョイントブロック10の流出口12から流出し、
図1に示す感温筒101を経て圧縮機(図示略)へ送ら
れる。
媒)は、図11の矢印cに示すように、熱交換部20の
上出口冷媒タンク部41に送られ、図12に示す各プレ
ート21の積層により形成された複数の出口冷媒流路4
5に分配されて流れ込み、下方に送られる。そして、各
出口冷媒流路45を流れる出口冷媒は、図13の矢印d
に示すように、下出口冷媒タンク部43に流れ込み合流
し、ジョイントブロック10の流出口12から流出し、
図1に示す感温筒101を経て圧縮機(図示略)へ送ら
れる。
【0033】さらに、図14乃至図16に基づき冷媒蒸
発部50について説明する。冷媒蒸発部50は、空気を
冷却するための波板状のフィン51と、図14に示すプ
レート52とをろう付けにより積層したもので、その積
層状態の断面を図15(図2のH−H線での断面正面
図)、及び図16(図14、図15のJ−J線での断面
平面図)に示す。
発部50について説明する。冷媒蒸発部50は、空気を
冷却するための波板状のフィン51と、図14に示すプ
レート52とをろう付けにより積層したもので、その積
層状態の断面を図15(図2のH−H線での断面正面
図)、及び図16(図14、図15のJ−J線での断面
平面図)に示す。
【0034】プレート52は、図14に示すように、略
長方形の板状で、その上部に略円筒形の入口タンク53
と出口タンク54とが形成されている。入口タンク53
は、熱交換部20の上入口冷媒タンク部40に整合する
位置に設けられ、その中央に円孔55が穿設されてお
り、熱交換部20から送られてきた冷媒が導入される部
位となる。出口タンク54は、熱交換部20の上出口冷
媒タンク部41に整合する位置に設けられ、その中央に
横長の円孔56が穿設されており、熱交換部20の上出
口冷媒タンク部41に冷媒を送り出す部位となる。
長方形の板状で、その上部に略円筒形の入口タンク53
と出口タンク54とが形成されている。入口タンク53
は、熱交換部20の上入口冷媒タンク部40に整合する
位置に設けられ、その中央に円孔55が穿設されてお
り、熱交換部20から送られてきた冷媒が導入される部
位となる。出口タンク54は、熱交換部20の上出口冷
媒タンク部41に整合する位置に設けられ、その中央に
横長の円孔56が穿設されており、熱交換部20の上出
口冷媒タンク部41に冷媒を送り出す部位となる。
【0035】このプレート52は、積層したときにプレ
ート52間に冷媒の流路が形成されるように、外周に対
して中央部がくぼんでいる。この中央部である中央凹面
部57には、冷媒の伝熱促進のための複数のクロスリブ
58と、冷媒を下方に導き更に方向転換して出口タンク
54に導く中央隔壁59が凸状に形成されている。この
中央隔壁59は、圧力損失を均一にするために冷媒の蒸
発による膨張に合わせて斜め方向に形成されている。
ート52間に冷媒の流路が形成されるように、外周に対
して中央部がくぼんでいる。この中央部である中央凹面
部57には、冷媒の伝熱促進のための複数のクロスリブ
58と、冷媒を下方に導き更に方向転換して出口タンク
54に導く中央隔壁59が凸状に形成されている。この
中央隔壁59は、圧力損失を均一にするために冷媒の蒸
発による膨張に合わせて斜め方向に形成されている。
【0036】図15、図16に示すように、冷媒蒸発部
50は、端面となるエンドプレート61と熱交換部20
のエンドプレート32との間で、プレート52を向かい
合わせて積層し冷媒の流路を形成するとともに、各プレ
ート52の裏面の間に波板状のフィン51を装着し、ろ
う付けして形成される。その冷媒蒸発部50では、プレ
ート52の入口タンク53及び出口タンク54が各々向
かい合うと共に複数連なって空洞状の入口タンク部70
及び出口タンク部71が形成され、また、二枚のプレー
ト52の各々の中央凹面部57が向かい合って冷媒の流
路となる蒸発流路80が形成されている。そして、複数
の蒸発流路80の列と列との間に配設されたフィン51
を介し、蒸発流路80を流れる冷媒とフィン51の隙間
を通過する空気との間での熱交換が促進され、空気が冷
却されると同時に冷媒は気化し等温膨張を続ける。ま
た、各フィン51には細い溝62が複数形成され、冷媒
と空気との熱交換の促進が図られている。なお、向かい
合わせてろう付けされるプレート52の形状は、左右反
対、つまり一方のプレート52に対して他方のプレート
52の形状を鏡に映した形状とされる。但し、向かい合
うクロスリブ58は、互いに交差する方向に形成されて
いる。
50は、端面となるエンドプレート61と熱交換部20
のエンドプレート32との間で、プレート52を向かい
合わせて積層し冷媒の流路を形成するとともに、各プレ
ート52の裏面の間に波板状のフィン51を装着し、ろ
う付けして形成される。その冷媒蒸発部50では、プレ
ート52の入口タンク53及び出口タンク54が各々向
かい合うと共に複数連なって空洞状の入口タンク部70
及び出口タンク部71が形成され、また、二枚のプレー
ト52の各々の中央凹面部57が向かい合って冷媒の流
路となる蒸発流路80が形成されている。そして、複数
の蒸発流路80の列と列との間に配設されたフィン51
を介し、蒸発流路80を流れる冷媒とフィン51の隙間
を通過する空気との間での熱交換が促進され、空気が冷
却されると同時に冷媒は気化し等温膨張を続ける。ま
た、各フィン51には細い溝62が複数形成され、冷媒
と空気との熱交換の促進が図られている。なお、向かい
合わせてろう付けされるプレート52の形状は、左右反
対、つまり一方のプレート52に対して他方のプレート
52の形状を鏡に映した形状とされる。但し、向かい合
うクロスリブ58は、互いに交差する方向に形成されて
いる。
【0037】このようにプレート52を積層したときの
プレート52内での冷媒の流れの概略を図14の矢印
e、f、及びgで示す。熱交換部20から差圧弁112
を介して、入口タンク部70に送られた冷媒は、各蒸発
流路80に分配されて下方に向かって流れ(矢印e)、
更に下部で方向転換して上方に向い(矢印f)、出口タ
ンク部71に流れ込み(矢印g)、合流して熱交換部2
0の上出口冷媒タンク部41に送られる。冷媒は、入口
タンク部70から各蒸発流路80を経て出口タンク部7
1へと送られる際、二枚のプレート52が向かい合うこ
とにより交差したクロスリブ58により、冷媒が分散さ
せられて各蒸発流路80の全体に広く行き渡る。それに
よって、フィン51を介した空気と冷媒との熱交換は、
一層促進される。なお、図16に示すように、各蒸発流
路80のうちには、上方から下方に向かう冷媒の流路8
1と下方から上方に向かう冷媒の流路82とが存在す
る。
プレート52内での冷媒の流れの概略を図14の矢印
e、f、及びgで示す。熱交換部20から差圧弁112
を介して、入口タンク部70に送られた冷媒は、各蒸発
流路80に分配されて下方に向かって流れ(矢印e)、
更に下部で方向転換して上方に向い(矢印f)、出口タ
ンク部71に流れ込み(矢印g)、合流して熱交換部2
0の上出口冷媒タンク部41に送られる。冷媒は、入口
タンク部70から各蒸発流路80を経て出口タンク部7
1へと送られる際、二枚のプレート52が向かい合うこ
とにより交差したクロスリブ58により、冷媒が分散さ
せられて各蒸発流路80の全体に広く行き渡る。それに
よって、フィン51を介した空気と冷媒との熱交換は、
一層促進される。なお、図16に示すように、各蒸発流
路80のうちには、上方から下方に向かう冷媒の流路8
1と下方から上方に向かう冷媒の流路82とが存在す
る。
【0038】次に、以上のように構成された蒸発器での
冷媒の状態を、冷凍サイクル上での冷媒の状態を表すモ
リエル線図である図17を用いて説明する。図示しない
圧縮機により圧縮(線m部分)された高温・高圧の冷媒
は、図示しない凝縮器で放熱(線n部分)し、ガス冷媒
から液冷媒へと相変化する。そして、通常の冷凍サイク
ルでは、膨張弁により、線o上を点Wまで膨張させてい
るため、冷媒は蒸発器の入口でガスと液との気液二相状
態となり、蒸発器内全体への冷媒の分配が均等に行なわ
れない。そこで、第一実施例の蒸発器においては、熱交
換部20で入口冷媒と、それより低温の出口冷媒とを熱
交換させることによって、冷媒を線p上に沿って点Xま
で変化させ液化している。このように熱交換部20で一
旦液化した入口冷媒は、冷媒蒸発部50に送り込まれる
前に差圧弁112を通過することによって、線q上に沿
って点Yまで減圧され低温化し気液二相状態となる。そ
して、気液二相状態となった入口冷媒が冷媒蒸発部50
へ導かれたとき、液冷媒の上方に位置するガス冷媒は、
差圧弁112に近い側の蒸発流路80に全て流れ込むた
め、その他の多くの蒸発流路80には液単相の入口冷媒
が導かれ、それによって冷媒蒸発部50全体への入口冷
媒の分配は略均等に行なわれる。冷媒蒸発部50におい
て、冷媒は各蒸発流路80を通過する際フィン51を介
して空気と熱交換し蒸発(線r部分)して等温膨張す
る。蒸発流路80を経て出口タンク部71で合流した出
口冷媒は、蒸発を終了または終了直前(線s部分)の状
態で、熱交換部20へ送り込まれる。その出口冷媒は、
熱交換部20で入口冷媒と熱交換してスーパヒートを得
て過熱蒸気となり(線s部分)、感温筒101を経て図
示しない圧縮機へと送られる。
冷媒の状態を、冷凍サイクル上での冷媒の状態を表すモ
リエル線図である図17を用いて説明する。図示しない
圧縮機により圧縮(線m部分)された高温・高圧の冷媒
は、図示しない凝縮器で放熱(線n部分)し、ガス冷媒
から液冷媒へと相変化する。そして、通常の冷凍サイク
ルでは、膨張弁により、線o上を点Wまで膨張させてい
るため、冷媒は蒸発器の入口でガスと液との気液二相状
態となり、蒸発器内全体への冷媒の分配が均等に行なわ
れない。そこで、第一実施例の蒸発器においては、熱交
換部20で入口冷媒と、それより低温の出口冷媒とを熱
交換させることによって、冷媒を線p上に沿って点Xま
で変化させ液化している。このように熱交換部20で一
旦液化した入口冷媒は、冷媒蒸発部50に送り込まれる
前に差圧弁112を通過することによって、線q上に沿
って点Yまで減圧され低温化し気液二相状態となる。そ
して、気液二相状態となった入口冷媒が冷媒蒸発部50
へ導かれたとき、液冷媒の上方に位置するガス冷媒は、
差圧弁112に近い側の蒸発流路80に全て流れ込むた
め、その他の多くの蒸発流路80には液単相の入口冷媒
が導かれ、それによって冷媒蒸発部50全体への入口冷
媒の分配は略均等に行なわれる。冷媒蒸発部50におい
て、冷媒は各蒸発流路80を通過する際フィン51を介
して空気と熱交換し蒸発(線r部分)して等温膨張す
る。蒸発流路80を経て出口タンク部71で合流した出
口冷媒は、蒸発を終了または終了直前(線s部分)の状
態で、熱交換部20へ送り込まれる。その出口冷媒は、
熱交換部20で入口冷媒と熱交換してスーパヒートを得
て過熱蒸気となり(線s部分)、感温筒101を経て図
示しない圧縮機へと送られる。
【0039】結局、図17の線pにおける入口冷媒と線
sにおける出口冷媒とを熱交換している。即ち、冷媒蒸
発部50においては、冷媒が過熱蒸気になるまで空気と
の間で熱交換させる必要がないので、冷媒蒸発部50の
入口側から出口側までの間の冷媒の温度を略一定に保つ
ことができる。そして、その代わりに、冷媒蒸発部50
から送り出された出口冷媒を熱交換部20において入口
冷媒と熱交換させることによって、出口冷媒にスーパヒ
ートを与えている。
sにおける出口冷媒とを熱交換している。即ち、冷媒蒸
発部50においては、冷媒が過熱蒸気になるまで空気と
の間で熱交換させる必要がないので、冷媒蒸発部50の
入口側から出口側までの間の冷媒の温度を略一定に保つ
ことができる。そして、その代わりに、冷媒蒸発部50
から送り出された出口冷媒を熱交換部20において入口
冷媒と熱交換させることによって、出口冷媒にスーパヒ
ートを与えている。
【0040】以上詳述したように、第一実施例の積層型
蒸発器1によれば、熱交換部20および差圧弁112を
設け、入口冷媒と低温化した出口冷媒とを熱交換部20
で熱交換させ入口冷媒を一旦液化することによって、各
蒸発流路80への冷媒の分配を略均一に行っている。従
って、冷媒蒸発部50での冷媒と車室内空気との間にお
ける熱交換性能を向上させることができる。
蒸発器1によれば、熱交換部20および差圧弁112を
設け、入口冷媒と低温化した出口冷媒とを熱交換部20
で熱交換させ入口冷媒を一旦液化することによって、各
蒸発流路80への冷媒の分配を略均一に行っている。従
って、冷媒蒸発部50での冷媒と車室内空気との間にお
ける熱交換性能を向上させることができる。
【0041】しかも、そのように熱交換部20で入口冷
媒と出口冷媒とを熱交換させて出口冷媒にスーパヒート
を与え過熱蒸気としているので、冷媒蒸発部50では冷
媒が過熱蒸気になるまで空気と熱交換させる必要がな
い。従って、冷媒蒸発部50の入口側から出口側までの
間で冷媒の温度を一定に維持し、その冷媒とフィン51
を介して熱交換し冷却される車室内空気の温度を均一に
して使用者に不快感を与えないようにすることができ
る。
媒と出口冷媒とを熱交換させて出口冷媒にスーパヒート
を与え過熱蒸気としているので、冷媒蒸発部50では冷
媒が過熱蒸気になるまで空気と熱交換させる必要がな
い。従って、冷媒蒸発部50の入口側から出口側までの
間で冷媒の温度を一定に維持し、その冷媒とフィン51
を介して熱交換し冷却される車室内空気の温度を均一に
して使用者に不快感を与えないようにすることができ
る。
【0042】また、第一実施例の積層型蒸発器1の装置
構成は、従来の積層型蒸発器である冷媒蒸発部50の横
に熱交換部20を設け、その横に膨張弁100,感温筒
101を設けるという簡明なものとなっている。それ
故、従来の冷凍システムに第一実施例を用いても、ほと
んどシステムの変更を必要としない。さらに、積層型蒸
発器1は膨張弁100の下流に設けられるので、積層型
蒸発器1の各構成部品を高耐圧仕様とする必要もない。
構成は、従来の積層型蒸発器である冷媒蒸発部50の横
に熱交換部20を設け、その横に膨張弁100,感温筒
101を設けるという簡明なものとなっている。それ
故、従来の冷凍システムに第一実施例を用いても、ほと
んどシステムの変更を必要としない。さらに、積層型蒸
発器1は膨張弁100の下流に設けられるので、積層型
蒸発器1の各構成部品を高耐圧仕様とする必要もない。
【0043】加えて、第一実施例の積層型蒸発器1で
は、膨張弁100と感温筒101との間である熱交換部
20において熱交換を行なうため、膨張弁100による
制御の下で安定した熱交換を行うことにより、良好な制
御性を維持することができる。さらに加えて、第一実施
例の積層型蒸発器1では、可変絞り手段としての差圧弁
112を設けているので、膨張弁100から熱交換部2
0へ導かれる冷媒の流量が増えた場合(熱交換部20に
導かれる冷媒の圧力が高くなった場合)には、差圧弁1
12による冷媒の流路の絞り量が減り流路面積が広がっ
て、熱交換部20の上入口冷媒タンク部40から冷媒蒸
発部50へ送り込まれる冷媒の流量が増える。従って、
例えば車両の始動時や、高温の車室内を急速に冷やした
いといった高負荷のときなど、膨張弁100から流出す
る冷媒の流量が通常時に比べて増えた場合であっても、
その増量に応じ差圧弁112が機能し冷媒蒸発部50へ
送り込まれる冷媒の流量も増加するため、積層型蒸発器
1の性能が十分発揮される。
は、膨張弁100と感温筒101との間である熱交換部
20において熱交換を行なうため、膨張弁100による
制御の下で安定した熱交換を行うことにより、良好な制
御性を維持することができる。さらに加えて、第一実施
例の積層型蒸発器1では、可変絞り手段としての差圧弁
112を設けているので、膨張弁100から熱交換部2
0へ導かれる冷媒の流量が増えた場合(熱交換部20に
導かれる冷媒の圧力が高くなった場合)には、差圧弁1
12による冷媒の流路の絞り量が減り流路面積が広がっ
て、熱交換部20の上入口冷媒タンク部40から冷媒蒸
発部50へ送り込まれる冷媒の流量が増える。従って、
例えば車両の始動時や、高温の車室内を急速に冷やした
いといった高負荷のときなど、膨張弁100から流出す
る冷媒の流量が通常時に比べて増えた場合であっても、
その増量に応じ差圧弁112が機能し冷媒蒸発部50へ
送り込まれる冷媒の流量も増加するため、積層型蒸発器
1の性能が十分発揮される。
【0044】しかも、積層型蒸発器1の熱交換部20に
おいて、入口冷媒が入口冷媒流路44を下から上へ流れ
るのに対し、出口冷媒は出口冷媒流路45を上から下へ
入口冷媒と逆方向に流れるため、入口冷媒と出口冷媒と
の間での熱交換は一層促進される。
おいて、入口冷媒が入口冷媒流路44を下から上へ流れ
るのに対し、出口冷媒は出口冷媒流路45を上から下へ
入口冷媒と逆方向に流れるため、入口冷媒と出口冷媒と
の間での熱交換は一層促進される。
【0045】なお、第一実施例において、熱交換部20
の各冷媒タンク部40,41,42,43の任意な円孔
25,27,30,31を盲プレート等を用いて塞ぎ、
入口冷媒と出口冷媒との流路を変更することによって、
熱交換部20における熱交換量を調整して、出口冷媒が
得るスーパヒートの調整等を図ることも可能である。
の各冷媒タンク部40,41,42,43の任意な円孔
25,27,30,31を盲プレート等を用いて塞ぎ、
入口冷媒と出口冷媒との流路を変更することによって、
熱交換部20における熱交換量を調整して、出口冷媒が
得るスーパヒートの調整等を図ることも可能である。
【0046】図3D−E線矢視図である図11に対応す
る図18に本発明の第二実施例を示す。第一実施例で
は、予め差圧弁112をろう付けした熱交換部20を冷
媒蒸発部50にろう付けしていたが、第二実施例とし
て、熱交換部20と冷媒蒸発部50とを一体としてろう
付けしてから差圧弁を組み付ける場合を示す。すなわ
ち、熱交換部20と冷媒蒸発部50とを一体としてろう
付けした後、エンドプレート33の上方に予め設けた孔
130から、積層されたプレート21の円孔30を通し
てエンドプレート32の位置まで、差圧弁112を差し
込んでろう付けしても良い。その場合、エンドプレート
33の孔130は、シール部材132及びシール部材1
32と螺合する蓋134によって閉じ、熱交換部20内
の気密が保持されるようにする。蓋134はシール部材
132から容易に外すことができるので、蓋134を外
した孔を介して、古くなった冷媒の交換等を行うことも
容易である。また、シール部材132をも孔130から
外すことによって性能の悪くなった差圧弁112を交換
することも容易である。なお、以上説明した点以外の部
分において第二実施例は第一実施例と同様であるので、
図18中に第一実施例において付した符号と同一の符号
を付し説明を省略する。
る図18に本発明の第二実施例を示す。第一実施例で
は、予め差圧弁112をろう付けした熱交換部20を冷
媒蒸発部50にろう付けしていたが、第二実施例とし
て、熱交換部20と冷媒蒸発部50とを一体としてろう
付けしてから差圧弁を組み付ける場合を示す。すなわ
ち、熱交換部20と冷媒蒸発部50とを一体としてろう
付けした後、エンドプレート33の上方に予め設けた孔
130から、積層されたプレート21の円孔30を通し
てエンドプレート32の位置まで、差圧弁112を差し
込んでろう付けしても良い。その場合、エンドプレート
33の孔130は、シール部材132及びシール部材1
32と螺合する蓋134によって閉じ、熱交換部20内
の気密が保持されるようにする。蓋134はシール部材
132から容易に外すことができるので、蓋134を外
した孔を介して、古くなった冷媒の交換等を行うことも
容易である。また、シール部材132をも孔130から
外すことによって性能の悪くなった差圧弁112を交換
することも容易である。なお、以上説明した点以外の部
分において第二実施例は第一実施例と同様であるので、
図18中に第一実施例において付した符号と同一の符号
を付し説明を省略する。
【0047】第一実施例を模式的に示した図1に対応す
る図19に本発明の第三実施例を示す。第三実施例につ
いて以下に説明する点以外は第一実施例に関して前述し
たところと略同様であるので説明を省略する。第三実施
例の積層型蒸発器199は、第一実施例の差圧弁112
に代えて、熱交換部220から冷媒蒸発部250へ送り
込まれる冷媒の流路を絞る固定絞り310、その流路を
バイパスするバイパス流路312、及びバイパス流路3
12を通過する冷媒の流量を調節する流量制御弁314
を設けている。流量制御弁314は、前述の第一実施例
の差圧弁112のようなものでも良いし、電気的に開度
を制御することができる電磁弁のようなものでも良い。
なお、流量制御弁314に電磁弁を用いた場合には、膨
張弁200に連動した制御、圧縮機の回転数のモニタリ
ング結果に基づく制御、又は熱交換部220へ供給され
る冷媒の流量をセンサで検出した結果に基づく制御等に
よって開度を調整すれば良い。結局、流量制御弁314
は、熱交換部220から冷媒蒸発部250へと導かれる
冷媒の減圧割合を、常に略一定に保つようにバイパス流
路312に流れる冷媒の流量を調節するものであれば何
でも良い。
る図19に本発明の第三実施例を示す。第三実施例につ
いて以下に説明する点以外は第一実施例に関して前述し
たところと略同様であるので説明を省略する。第三実施
例の積層型蒸発器199は、第一実施例の差圧弁112
に代えて、熱交換部220から冷媒蒸発部250へ送り
込まれる冷媒の流路を絞る固定絞り310、その流路を
バイパスするバイパス流路312、及びバイパス流路3
12を通過する冷媒の流量を調節する流量制御弁314
を設けている。流量制御弁314は、前述の第一実施例
の差圧弁112のようなものでも良いし、電気的に開度
を制御することができる電磁弁のようなものでも良い。
なお、流量制御弁314に電磁弁を用いた場合には、膨
張弁200に連動した制御、圧縮機の回転数のモニタリ
ング結果に基づく制御、又は熱交換部220へ供給され
る冷媒の流量をセンサで検出した結果に基づく制御等に
よって開度を調整すれば良い。結局、流量制御弁314
は、熱交換部220から冷媒蒸発部250へと導かれる
冷媒の減圧割合を、常に略一定に保つようにバイパス流
路312に流れる冷媒の流量を調節するものであれば何
でも良い。
【0048】さらに、第一実施例では差圧弁112を熱
交換部20における入口タンク部70の入口に設けた
が、その代わりに、その入口(エンドプレート32の円
孔34)に差圧弁112を設けないで、その部位では冷
媒の流路を絞らない構成とすると共に、上方から下方へ
冷媒が流れる蒸発流路81への冷媒の入口(入口タンク
部70と各蒸発流路80との接続部)の各々に差圧弁を
設けて、冷媒の流路を絞ると共に、その絞り量を調整す
る構成としても良い。その場合、差圧弁を介して各蒸発
流路81へ導かれる前まで冷媒は液単相状態にあるた
め、各蒸発流路80に分配される冷媒は更に均一となっ
て、冷媒蒸発部50における熱交換性能を一層向上させ
ることができる。
交換部20における入口タンク部70の入口に設けた
が、その代わりに、その入口(エンドプレート32の円
孔34)に差圧弁112を設けないで、その部位では冷
媒の流路を絞らない構成とすると共に、上方から下方へ
冷媒が流れる蒸発流路81への冷媒の入口(入口タンク
部70と各蒸発流路80との接続部)の各々に差圧弁を
設けて、冷媒の流路を絞ると共に、その絞り量を調整す
る構成としても良い。その場合、差圧弁を介して各蒸発
流路81へ導かれる前まで冷媒は液単相状態にあるた
め、各蒸発流路80に分配される冷媒は更に均一となっ
て、冷媒蒸発部50における熱交換性能を一層向上させ
ることができる。
【0049】なお、本実施例の積層型蒸発器では、冷媒
蒸発部50及び熱交換部20を一体型としているが、冷
媒蒸発部50と熱交換部20とを分離して配管等により
接続した別置タイプにしてもよい。例えば、自動車用エ
アコンの場合、冷媒蒸発部50を車室内に、熱交換部2
0を車室外に設置して配管接続しても良い。
蒸発部50及び熱交換部20を一体型としているが、冷
媒蒸発部50と熱交換部20とを分離して配管等により
接続した別置タイプにしてもよい。例えば、自動車用エ
アコンの場合、冷媒蒸発部50を車室内に、熱交換部2
0を車室外に設置して配管接続しても良い。
【図1】第一実施例の積層型蒸発器1を模式的に示す説
明図である。
明図である。
【図2】積層型蒸発器1の平面図である。
【図3】積層型蒸発器1の正面図である。
【図4】プレート21の正面図である。
【図5】プレート21の図4C−C線断面図である。
【図6】プレート21の図4B−B線断面図である。
【図7】プレート21の図4A−A線断面での積層状態
を表す断面平面図である。
を表す断面平面図である。
【図8】プレート21の図4B−B線断面での積層状態
を表す断面平面図である。
を表す断面平面図である。
【図9】差圧弁112の拡大断面図である。
【図10】差圧弁112を通る冷媒の流量とその流路面
積との関係を示すグラフである。
積との関係を示すグラフである。
【図11】積層型蒸発器1を図3D−E線から見た矢視
図である。
図である。
【図12】積層型蒸発器1を図3D−F線から見た矢視
図である。
図である。
【図13】積層型蒸発器1を図3D−G線から見た矢視
図である。
図である。
【図14】プレート52の平面図である。
【図15】冷媒蒸発部50の図2H−H線断面での断面
正面図である。
正面図である。
【図16】冷媒蒸発部50の図15J−J線断面での断
面平面図である。
面平面図である。
【図17】積層型蒸発器1を用いた冷凍システムでの冷
媒の状態を表すモリエル線図である。
媒の状態を表すモリエル線図である。
【図18】図11に対応させて第二実施例の特徴部分を
示す図面である。
示す図面である。
【図19】第三実施例の積層型蒸発器199を模式的に
示す説明図である。
示す説明図である。
20…熱交換部、 40…上
入口冷媒タンク部、41…上出口冷媒タンク部、
42…下入口冷媒タンク部、43…下出口冷
媒タンク部、 44…入口冷媒流路,4
5…出口冷媒流路、 50…冷媒蒸発部、 51…
フィン、70…入口タンク部、 71…出口タンク
部、 80…蒸発流路、112…差圧弁、
入口冷媒タンク部、41…上出口冷媒タンク部、
42…下入口冷媒タンク部、43…下出口冷
媒タンク部、 44…入口冷媒流路,4
5…出口冷媒流路、 50…冷媒蒸発部、 51…
フィン、70…入口タンク部、 71…出口タンク
部、 80…蒸発流路、112…差圧弁、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−197855(JP,A) 特開 昭63−80169(JP,A) 実開 昭63−52062(JP,U) 実開 昭56−10260(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 39/02
Claims (1)
- 【請求項1】 冷媒を循環させる冷凍サイクルで膨張弁
の下流に設けられる蒸発器において、 前記膨張弁から流出する冷媒を導入して所定距離通過さ
せる入口流路と、 前記入口流路の下流端側から複数に分岐し、冷媒の蒸発
領域となる複数の分岐流路と、 前記入口流路と前記分岐流路との間の冷媒の流路に設け
られ、該流路を絞って該流路面積を狭くすると共に、前
記入口流路側の冷媒の圧力が高くなるほど前記流路の絞
り量を減らす可変絞り手段と、 前記各分岐流路の間に各々密着して設けられるフィン
と、 前記各分岐流路の下流端から流出した冷媒を所定距離通
過させて送り出す出口流路と、を備えると共に、 前記入口流路と前記出口流路とを近接配置して、前記入
口流路の冷媒と前記出口流路の冷媒とを熱交換させるこ
とを特徴とする蒸発器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03267900A JP3143990B2 (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 蒸発器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03267900A JP3143990B2 (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 蒸発器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05106938A JPH05106938A (ja) | 1993-04-27 |
JP3143990B2 true JP3143990B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=17451185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03267900A Expired - Fee Related JP3143990B2 (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 蒸発器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3143990B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3632248B2 (ja) * | 1995-07-21 | 2005-03-23 | 株式会社デンソー | 冷媒蒸発器 |
EP2223023A1 (en) * | 2007-11-14 | 2010-09-01 | SWEP International AB | Suction gas heat exchanger |
-
1991
- 1991-10-16 JP JP03267900A patent/JP3143990B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05106938A (ja) | 1993-04-27 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |