JPH02279964A - 冷凍冷房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は冷凍冷房装置に関するもので、より詳しくいえ
ば、圧縮式の冷凍サイクルにおける、膨張弁から蒸発器
に至る冷媒の通路に関するものである。

〔従来の技術〕

第１図に従来からある圧縮式冷凍サイクルの一部である
膨張弁と蒸発器とそれらの配管が例示されている。１は
、図示されない圧縮機によって圧縮され、凝縮器におい
て放熱して凝縮した液体状の冷媒を、受液器等を介して
受入れる人口管、２は液体冷媒を減圧させる膨張弁で、
０リングジヨイント３により人口管１と連結される。膨
張弁２には、別の○リングジヨイント４によって、減圧
された冷媒を蒸発器の方へ導びく太い出口管５が連結さ
れており、その先端はサーペンタイン式の蒸発器６の人
口側ヘッダ一部７に接続されている。

なお、第１図中、８は蒸発器６の冷媒通路、９はフィン
、１０は出口側のヘッダ一部、１１は気体状となった冷
媒を前記の圧縮機の方へ送る管を示している。

冷凍サイクルが運転されると、加圧された液体状の冷媒
は入口管１を通って膨張弁２に入り、蒸発器６内の気化
状態に応じた量が減圧されて断熱膨張し、霧状、つまり
気体と粒状の液体の混合流体となって出口管５を通り、
蒸発器６の人口側ヘッダ一部７に入り、細かく分流して
蒸発器６の冷媒通路８内の細い多数の管路を通過する間
に、通路８の表面やフィン９から熱を吸収し、自らは気
化して気体状冷媒となり、出口側ヘッダ一部１゜で合流
して管１１により再び圧縮機の方へ送られる。

このように、膨張弁２の上流側の人口管１には液体冷媒
が流れると共に、下流側の出口管５には減圧されて膨張
し霧状となった冷媒が流れるので、入口管１の径が８＋
ｎ＋ｎとずれば出口管５の径を１２７ｍａｎにするとい
うように、入口管１に対して出口管５を格段に太くする
のが通例であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の冷凍サイクルにおいては、冷媒が膨張弁から蒸発
器へ流れる過程で異音を発するのが普通であるが、その
原因は、膨張弁がら蒸発器へ流入する霧状の冷媒が不均
質であって、一部は気相と液相に分離しており、間欠的
に液相が気相を巻き込むことによって生じるものである
。

また、従来のものでは、霧状冷媒の不均質さのために、
蒸発器の多数の細い管路に冷媒が均等に分配されず、さ
らに蒸発器内における冷媒の流れ方が脈動状態となり、
これが一つの異音発生原因となったり、均等な分配を更
に妨げたりするほか、蒸発器が部分的に温度の異なる状
態を生じ、効率的に冷却能力を発揮することができない
という問題もあった。

本発明は、これら従来の冷凍サイクルが有する問題点の
原因となる膨張弁から蒸発器へ流れる霧状の冷媒の気液
分離を阻げ、より微粒化、均質化させる有効な手段を得
ることを、発明が解決すべき課題とする。

〔課題を解決するた必の手段〕

本発明の冷凍冷房装置は、圧縮式冷凍サイクルにおいて
、膨張弁から蒸発器へ気液混合状態の冷媒を導びく出口
管の内径を、前記膨張弁へ液状の冷媒を導びく入口管の
内径の１０倍〜１．３倍としたことを特徴とする。

〔作　用〕

膨張弁へ人口管によって流入する液状の冷媒は、膨張弁
の細孔を通過することによって減圧されて膨張し、霧状
となって出口管を通り蒸発器へ流入する。しかし出口管
を流れる霧状の冷媒は液体き気体に分離し易く、分離し
た気液が膨張弁の出口管内を流れ蒸発器に流入すること
が異音の発生原因となっていた。出口管を流れる冷媒は
液体と気体とに分離して体積が膨張しているので出口管
の管径を太くするのが常識的手段であるが、本発明にお
いては逆に膨張弁の出口管を従来よりも細くしたので、
出口管内を流れる霧状の冷媒の流速が高まり、気液分離
のいとまを与えず、むしろ微粒化が促進され、粗大な液
粒が発生しなくなる。また、高速の流れによる撹乱作用
もあって均質化が進み、高速であるから気液分離が起こ
る前に蒸発器内へ流入して均等に分配されるので、異音
が発生しない。さらに、冷媒の分配が均等に行なわれる
ので、蒸発器内の温度分布も一様化して冷却効率が向上
する。

〔実施例〕

車両空調装置の冷凍サイクルにおける本発明の実施例と
して、基本的な構造は前述の第１図に示した従来のサー
ペンタイン式のものと同様とし、入口管１も径８ｍｍの
ものを使用したが、出口管５としては従来用いられてい
た１２．７ｍｍ径の太いものを廃して、はるかに細い１
０ｍｍ径のものを使用した。

また他の実施例として、その構造自体はよく知られてい
るドロンカップ式の蒸発器に本発明を適用した例を第２
図に示す。この例の場合、２１は液体冷媒の入口管（径
８ｍｍのものを使用）、２２は膨張弁、２３及び２４は
０リングジヨイント、２５は減圧された冷媒をドロンカ
ップ式の蒸発器２６へ導びく出口管（径１０ｍｍのもの
を使用）、２７は入口側ヘッダ一部、２８は蒸発器２６
の冷媒通路、２９はフィン、３０は出口側のヘッダー部
、３１は気体状となった冷媒を圧縮機の方へ送る管を示
している。

いずれの場合も蒸発器６又は２６の温度分布には著しい
改善が認められた。第３図及び第４図は前記性の実施例
であるドロンカップ式の蒸発器２６に実施した場合の温
度分布を示したものである。これらの線図は蒸発器２６
を正面からみたときの蒸発器２６上の各点の位置を横軸
にとり、縦軸に蒸発器からの空気温度をとったもので、
第３図は冷媒の流量が少ない低流量域において測定した
温度分布を示し、第４図は冷媒の流量が大きい高流量域
において測定した温度分布を示している。

実線は従来の通り１２．７ｍｍ径の出口管２５を用いた
場合、破線は１０ｍｍ径の出口管２５を用いた場合であ
る。いずれの場合も線図の左の方、つまり蒸発器２６の
人口側配管から遠いところにおける本発明によるものの
温度の低下が著しい。これは蒸発器２６に流入する冷媒
が、本発明の実施例では気液分離を起こしておらず、微
粒化しているために霧状の冷媒が遠くまでとどき、蒸発
器２６の人口から遠いところでも活発に蒸発して良く熱
を奪っていることを物語るものである。

この結果、従来のものに対して、本実施例の蒸発器の平
均温度は４℃も低下することが判明した。

これは同程度の条件としたときに、単純計算であるが約
２０％の冷房能力向上を可能とする数値である。とくに
、冷媒の流量の少ない低流量域での改善が著しい。この
ことは、低流量域では膨張弁２２の出口管２５内におけ
る霧状冷媒の流速が低くなるため一般に気液分離が起こ
りやすいところ、本発明の実施例では細い径の出口管２
５を用いたために流速が高まって、気液分離しなくなっ
た結果であると解することができる。

出口管の内径をどの程度細くすればよいかということに
ついては、多くの実験をくり返した結果、入口管の内径
を基準にしてそれよりは大であるが、その１．３倍より
も小さい値がよいことを見出した。

〔発明の効果〕

本発明の手段により、膨張弁において減圧され膨張した
霧状の冷媒は、気液分離することなく均質な微粒の状態
で蒸発器に高速で流入し、均等に分配されるので、気液
分離した冷媒による異音の発生が防止され、蒸発器の全
域が有効に利用されるようになって冷却能力を増大させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はサーペンタイン式の蒸発器及び膨張弁の付近を
示す斜視図、第２図はドロン力・ツブ式の蒸発器及び膨
張弁の付近を示す正面図、第３図及び第４図は本発明の
効果を示す温度分布線図である。 １．２１・・・人口管、　　　２３２２・・・膨張弁、
５．２５・・・出口管、　　　６，２６・・・蒸発器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧縮式冷凍サイクルにおいて、膨張弁から蒸発器へ気
   液混合状態の冷媒を導びく出口管の内径を、前記膨張弁
   へ液状の冷媒を導びく入口管の内径の１．０倍〜１．３
   倍としたことを特徴とする冷凍冷房装置。