JPH0120705B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷凍装置の膨脹弁入口において適度に
過冷却された液冷媒を得られるように凝縮器を改
良することにより、冷凍能力の向上をはかつた冷
凍装置に関する。

冷凍装置の冷凍能力を向上させる方法として、
従来より知られている一方法は、冷凍装置の膨脹
弁入口において冷媒に過冷却度を持たせることに
より、蒸発器における冷媒の蒸発前後のエンタル
ピ差をより大きくする方法がある。しかし従来こ
の方法を実行するには、受液器の下流に更に別の
凝縮器を設け受液器から出てくる液冷媒を再度冷
却し、過冷却冷媒を得ていた。しかしこの実行方
法は、凝縮器の数が多くなり、従つて高価なもの
となるほか、自動車用冷房装置などにおいてはそ
の設置場所にも困難が伴うという欠点をもつてい
る。

本発明は上述した先行技術の欠点を克服して、
凝縮器を一個使用するだけで膨脹弁入口において
過冷却された冷媒を得られる凝縮器を提供するこ
とを目的としている。

本発明の端緒となつたのは、近年自動車冷房装
置において、冷媒通路を２分割し、並列に冷媒を
流す凝縮器が現れて来たことである。すなわち、
冷房に必要な動力を低減させるため、あるいは冷
房能力を向上させるために、凝縮器は大型化しそ
れに伴つて冷媒側圧力損失も増大した。この圧力
損失を減少させるために前記冷媒通路を２分割し
並列に通すことが考えられたのである。本発明は
後述するように、このような２本の並列な冷媒通
路管を有する凝縮器に関している。このことは２
本の並列な冷媒通路管を有することが、本願発明
の過冷却冷媒を得るのに役立つているだけではな
く、上述の冷媒側圧力損失を減少させることにも
役立つており、本願発明の欠点には全くなつてい
ないことを意味している。

本願発明の要点は、冷凍装置の凝縮器におい
て、２本の並列な冷媒通路管を設け、各通路管の
長さを互いに適当な程度異らせることにより、凝
縮器下流に設けられている受液器内に、適度に過
冷媒された液冷媒を得ることにある。通常の１本
の冷媒通路管を使用した凝縮器と受液器との組合
せにおいては、受液器内には気液両相の冷媒が飽
和ガスおよび飽和液として存在している。従つて
受液器から膨脹弁へと送られる液冷媒は過冷却状
態にあることはほとんどなく、その過冷却度は通
常2゜〜３℃以下である。いまこのような状態にあ
る受液器内に、数十度の過冷却度をもつ液冷媒を
注入したとすると、当然受液器内において、気液
両相の冷媒間に熱交換が始まるが、熱交換は気液
境界面においてのみ行われるので熱的平衡に達す
るには時間を要し、普通の使用状態においては、
過冷却状態の液冷媒がそのまま受液器から蒸発器
へと送られることになる。上述した受液器内に注
入すべき過冷却液媒を得る方法として、凝縮器内
にさらに１本冷媒通路管を追加し、その長さを他
の通路管に比して長くしていることが本願発明の
要点である。

以下図面を参照しつゝ本願発明の実施例を説明
する。

第１図において、蒸発器５において気化した冷
媒は、圧縮器１に送られ、圧縮されて、さらに配
管６を通り凝縮器２に送られる。送られて来た気
相冷媒は凝縮器２により冷却され液化して配管９
を通り受液器３に貯蔵され、受液器３内の液相冷
媒は膨脹弁４を通り膨脹し、低温低圧の冷媒とな
つて蒸発器５に送られる。蒸発器において冷凍作
用を行つた気相冷媒は再び圧縮器１に送られこの
循環行程を繰返す。この行程のうち凝縮器２に関
してつぎに詳しく説明する。

第２図において、圧縮器より来た配管６は分岐
部７において分岐し、延べ長さが短い方の冷媒通
路管より成る小凝縮器部２ａ、延べ長さが長い方
の冷媒通路管より成る大凝縮器部２ｂとに分れ、
分岐部８において再び合流し、配管９を通つて受
液器３に送られる。上記２個の凝縮器部２ａ，２
ｂの冷媒通路管は凝縮器内を蛇行して往復し、本
実施例においては、平行して走る直線部分を、小
凝縮器部は５本、大凝縮器部は７本有している。
冷媒通路管はアルミニウム材料でつくられ、偏平
な断面形状をもつている。また平行に走る冷媒通
路管の間には同じくアルミニウム材料でつくられ
た多数のコルゲートフインが介在し、冷媒通路管
に溶着されている。受液器３には配管１０が接続
されていて、受液器３内の液相冷媒だけを膨脹弁
４に送るようになつている。

第３図により冷媒の気液相の推移状態を説明す
る。点で填めた部分が気相、破線で填めた部分が
液相である。先づ小凝縮器部２ａについて見る
と、受液器３からは液相冷媒だけが蒸発器５へ送
られるので、気相冷媒が受液器に連続して流入し
て来ることは不可能である。従つて小凝縮器２ａ
の出口において冷媒はほぼ凝縮を完了した状態と
なつている。つぎに大凝縮器部２ｂについて見る
と、その出口において少くとも冷媒がほぼ凝縮を
完了していなければならぬことは小凝縮器２ａの
場合と同じである。しかしながら両凝縮器２ａ，
２ｂの各々を通れる冷媒流量を検討すると、大凝
縮器２ｂにおいて凝縮完了の位置が更に限定され
ることが判る。すなわち、各凝縮器を流れる冷媒
流量の割合は、各凝縮器における冷媒圧力損失の
大きさの比に依存し、冷媒圧力損失は主に気相域
で大きく凝縮するに従い小さくなり、液相域では
その値はほとんど無視できる程度になる。今仮り
に、大凝縮器２ｂにおいても小凝縮器２ａと同じ
く、丁度その出口において凝縮を完了するとする
と、大凝縮器２ｂにおいては管長が長いだけ、気
相域も長く、冷媒圧力損失は大となり、従つて大
凝縮器２ｂを流れる冷媒は、小凝縮器２ａを流れ
る冷媒より少くなる。一方凝縮を完了する地点
は、気相冷媒流量と、伝熱面の断面長さに関係す
る。従つて大凝縮器２ｂを流れる流量が小凝縮器
２ａを流れる流量より少なければ、凝縮を完了す
るまでの気相域の長さはより短かくなり上述の仮
定と矛盾してくる。かくて冷媒の流れは、両凝縮
器を流れる流量が相等しく、かつ両凝縮器中の気
相域の長さが相等しくなつている状態で平衡を保
つことが理解されよう。この状態を示したのが第
３図である。図において大凝縮器２ｂの（ｙ―
ｘ）の部分においても放熱が行われるためその出
口において過冷却冷媒が得られるのである。

本願発明の効果は、実験によつて確認されてお
り、その結果を第４図に定量的に示している。実
験は両凝縮器部の冷媒通路管の合計延べ長さ（ｘ
＋ｙ）を一定に保ち、すなわち凝縮器部の放熱面
積を一定にしその比ｙ／ｘだけを変化させて、
各々対応する冷凍能力の比を、ｘ＝ｙの場合を基
準にして示したものである。図から判るように約
ｙ／ｘ＝1.5において冷凍能力比は最大となり、
約1.7を越すと、基準価より低くなつている。こ
れはｙ／ｘを余り大きくとると、小凝縮器の冷媒
通路管の延べ長さが短かくなり、ｘ＝ｙの場合に
比して充分な伝熱面積が得られず凝縮圧力が上昇
することに起因するものと思われる。

以上述べたように、本願発明は延べ長さを異に
する２本の並列な冷媒通路管を有する凝縮器と、
その下流近くに受液器を配置することにより、冷
媒圧力損失を約1/8にする効果に加え、蒸発器に
供給する液冷媒に適度の過冷却度を持たせること
が可能となり、冷凍能力が向上するというすぐれ
た効果をもつている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す冷凍装置系統
図、第２図は第１図の凝縮器と受液器部分を示す
部分断面図、第３図は第２図の冷媒の気液状態を
示す模式図、第４図は２本の冷媒通路管の長さの
比に対応して変化する冷凍能力向上率を示す特性
図である。 図において、１……圧縮器、２……凝縮器、３
……受液器、４……膨脹弁、５……蒸発器、２ａ
……小凝縮器部、２ｂ……大凝縮器部、ｘ……小
凝縮器部の冷媒通路管の延べ長さ、ｙ……大凝縮
器部の冷媒通路管の延べ長さ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機能的に並列にして、かつ断面形状がほぼ相
   似な２本の冷媒通路管にして、該通路管の各々が
   凝縮器内において繰返し往復する形状を備えた２
   本の冷媒通路管と、該通路管の下流に設けられた
   受液器とを有する冷凍装置において、 前記２本の冷媒通路管のうち１本が前記凝縮器
   内において往復する回数が、他の１本が往復する
   回数よりも大きく、しかも前記２本の冷媒通路管
   のうち延べ長さが大きい方の冷媒通路管の延べ長
   さが、他の冷媒通路管の延べ長さに比して1.7倍
   以下である凝縮器と、前記凝縮器の下流近くに配
   置された受液器とを有することを特徴とする冷凍
   装置。