JPH0461262B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷凍装置の減圧装置入口において適度
に過冷却された液冷媒が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
冷凍装置に関するもので、例えば自動車空調用に
用いて好適である。

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、冷凍装置の減圧
装置である膨張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、従来この方法を実施するには、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。従つて、この方法によれば、凝縮器の数が必
然的に多くなり、従つて高価なものとなるほか、
自動車用空調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、
従来と同等の凝縮器を一個使用するだけで膨張弁
入口において過冷却された冷媒が得られる冷凍装
置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、近年自動車空調装
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、このような複数本の並列な冷媒
通路管を有する凝縮器を備えた冷凍装置を対象と
している。このことは複数本の並列な冷媒通路管
を有することが、本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。

本発明の要点は、冷凍装置の凝縮器において、
複数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ならせることにより、凝
縮器下流に設けられている受液器内に、適度に過
冷却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
受液器から膨張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。一方、このような状態
にある受液器内の液相領域に、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
受液器から膨張弁へと送られることになる。上述
した過冷却液媒を得る方法として、凝縮器内にさ
らに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、この長さの長い冷媒通路管を受
液器下部の液相部もしくは受液器の出口配管に接
続することが本発明の要点である。

以下図面を参照しつつ本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、圧縮機１に送られ、圧縮されて、高温高
圧の状態となり、さらに配管６を通り凝縮器２に
送られる。送られてきた気相冷媒は凝縮器２によ
り冷却され液化して配管９ａ，９ｂを通り受液器
３に貯蔵され、受液器３内の液相冷媒は減圧装置
をなす膨張弁４を通り膨張し、低温低圧の気液２
相状態の冷媒となつて蒸発器５に送られる。蒸発
器５において気化して冷房作用を行つた気相冷媒
は再び圧縮機１に送られこの循環行程を繰返す。
自動車用空調装置では蒸発器５で冷却された冷風
を車室内へ吹出して冷房作用を行うようにしてお
り、また圧縮機１は電磁クラツチ１ａを介して自
動車エンジンにより駆動される。

次に、本発明の要部をなす凝縮器２に関して詳
しく説明する。

第２図において、圧縮機１より来た配管６は分
岐部２ｃ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と、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、小凝縮器２ａは配管９ａにより受液器３の
上部の入口配管３ａに接続されている。また、大
凝縮器部２ｂは受液器３の下部の液相部に接続さ
れている。上記２個の凝縮器部２ａ，２ｂ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
２ａは５本、大凝縮器部２ｂ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２ｄが介在し、冷媒
通路管にろう付されている。受液器３には出口配
管１０が接続されていて、受液器３内の液相冷媒
だけを膨張弁４に送るようになつている。なお、
１１は配管接続部である。

第３図により冷媒の気液相の推移状態を説明す
る。点で示す部分イが気相、破線で示す部分ロが
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膨張弁４へ送
られるので、気相冷媒が受液器３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
部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なくとも冷媒がほ
ぼ凝縮を完了していなければならぬことは小凝縮
器部２ａの場合と同じである。しかしながら両凝
縮器部２ａ，２ｂの各々を通れる冷媒流量を検討
すると、大凝縮器部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
器部２ａ，２ｂを流れる冷媒流量の割合は、各凝
縮器部２ａ，２ｂ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。いま、仮り
に、大凝縮器部２ｂにおいても小凝縮器部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、大凝縮器部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、し
たがつて大凝縮器部２ｂを流れる冷媒は、小凝縮
器部２ａを流れる冷媒より少なくなる。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、大凝縮器部２ｂを
流れる流量が小凝縮器部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、両凝縮器部２ａ，２ｂを流れる
流量が相等しく、かつ両凝縮器部中の気相域の長
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部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。しかも、この
大凝縮器部２ｂで過冷却された液冷媒を配管９ｂ
によつて受液器３下部の液相部に直接混入するよ
うにしているから、この過冷却液冷媒を気相冷媒
との間で熱交換させることなく膨張弁４側に供給
できる。

本発明の効果は、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２ａ，２ｂ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Ｑと、ｘ＝ｙの場
合の能力Q₁との比を示したものである。図から
判るように約ｙ／ｘ＝1.5において冷凍能力比
Ｑ／Q₁は最大となり、約1.7を越すと、基準値よ
り低くなつている。これはｙ／ｘを余り大きくと
ると、小凝縮器部２ａ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。第４図において、SCは膨張弁
入口部における冷媒の過冷却度を示す。

なお、上述の実施例では、大凝縮器部２ｂの出
口を配管９ｂにより受液器３下部の液相部に接続
しているが、配管９ｂにより受液器３の出口配管
１０に接続してもよいことは勿論である。

以上延べたように、本発明は延べ長さを異にす
る複数本の並列な冷媒通路管を凝縮器に設け、延
べ長さの短い冷媒通路管を従来通り受液器の入口
部に接続するとともに、延べ長さの長い冷媒通路
管を受液器下部の液相部もしくは受液器の出口配
管に接続しているから、凝縮器における冷媒圧力
損失の低減できるのみならず、膨張弁等の減圧装
置に供給する冷媒に適度な過冷却度を持たせるこ
とが可能となり、冷凍能力を向上できるという効
果が大である。

しかも、本発明の構成によれば、従来と同等の
大きさの凝縮器を１個使用するだけでよく、安価
であり、取付スペース等の点でも有利であるとい
う効果がある。

【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サイ
クル図、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……圧縮機、２……凝縮器、３
……受液器、４……膨張弁、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 機能的に並列な複数本の冷媒通路管を有し、
   この冷媒通路管の各々が繰返し往復する形状に形
   成された凝縮器と、この凝縮器の下流に設けられ
   た受液器とを有する冷凍装置において、 前記複数本の冷媒通路管の延べ長さを異なら
   せ、延べ長さが大きい冷媒通路管の延べ長さを、
   延べ長さが小さい冷媒通路管の延べ長さに比して
   1.7倍以下とし、 更に前記延べ長さの小さい冷媒通路管の出口を
   前記受液器の入口に接続するとともに、前記延べ
   長さの大きい冷媒通路管を前記受液器下部の液相
   部もしくは前記受液器の出口配管に接続したこと
   を特徴とする冷凍装置。