JPH08159607A - 冷房装置用蒸発器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸発部に接続された熱交換部と、その熱交換
部を迂回して蒸発部に冷媒を導入するバイパス流路とを
備えた冷房装置用蒸発器において、バイパス流路の開閉
を適切に制御して熱交換効率を向上させる。 【構成】 凝縮器２で凝縮した液状の冷媒（圧力Ｐ1 ）
を減圧するレシーバ４と蒸発部１８との間には、熱交換
部２０の被冷却流路２８と、熱交換部２０を迂回するバ
イパス流路３８とが並列に接続されている。バイパス流
路３８には定圧弁４０が設けられている。Ｐ1 ＞０．８
ＭＰａのときは定圧弁４０が閉じており、冷媒は熱交換
部２０で冷却され所望の乾き度ｘ（≦０．２）となる。
Ｐ1 ≦０．８ＭＰａとなると、熱交換部２０で冷却しな
くてもｘ≦０．２となり、Ｐ1 ≦０．６ＭＰａとなると
熱交換部２０で逆熱交換が起こる。そこで、定圧弁４０
をＰ1 ＝０．７±１ＭＰａで開弁し、Ｐ1 の全ての範囲
で良好な熱交換効率を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍サイクルに使用さ
れる冷房装置用蒸発器に関し、特に複数の冷媒流路を並
列に接続した冷房装置用蒸発器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の冷房装置用蒸発器と
して、次のようなものが知られている。すなわち、流入
流路と流出流路とを複数の冷媒流路により並列に接続し
た蒸発部と、冷凍サイクルの減圧弁と連通する被冷却流
路と上記流出流路に連通し冷媒を出口に導く冷却流路と
の間で熱交換可能に形成された熱交換部と、上記被冷却
流路の冷媒を減圧して上記流入流路に導く減圧手段と、
上記熱交換部および上記減圧手段を迂回して上記蒸発部
の流入流路に冷媒を導くバイパス流路と、を備えたもの
がそれである。

【０００３】この種の冷房装置用蒸発器では、冷凍サイ
クルの凝縮器で凝縮され減圧弁により一旦減圧された冷
媒は、熱交換部にて更に冷却される。続いて、減圧手段
にて更に減圧された後蒸発部にて蒸発し、周囲の空気か
ら蒸発熱を吸収して熱交換部の冷却流路に導入される。
冷却流路に導入された冷媒は被冷却流路の冷媒よりも低
温化しており、被冷却流路の冷媒から熱を奪って冷凍サ
イクルに還元される。このように、この種の冷房装置用
蒸発器では、熱交換部（いわゆるスーパークール）を持
たせたことにより、蒸発部に導入される冷媒の乾き度
（冷媒の気体成分の割合）を低減して、熱交換効率を向
上させることができる。

【０００４】また、この種の冷房装置用蒸発器は、熱交
換部および減圧手段を迂回して蒸発部の流入流路に冷媒
を導くバイパス流路を有しており、次のような効果が得
られる。冬期などの低温時や、冷房装置の試運転時のよ
うに、減圧弁上流の冷媒圧力が低くなる場合、熱交換部
の被冷却流路の冷媒温度が冷却流路の冷媒温度以下とな
る。この場合、被冷却流路の冷媒が冷却流路の冷媒によ
って暖められるいわゆる逆熱交換が起こる。すると、被
冷却流路の冷媒の気化が促進され、冷媒が熱交換部を流
れ難くなってしまう。このとき、上記バイパス流路を通
った冷媒は逆熱交換を受けることなく蒸発部に達するこ
とができる。このため、前述のように減圧弁上流の冷媒
圧力が低い場合にも、熱交換効率を保持することができ
る。

【０００５】更に、この種の冷房装置用蒸発器では、例
えば、特開平６−１８５８３１号公報に記載のように、
バイパス流路に、減圧弁上流の冷媒圧力が低下したとき
に開弁する弁体を設けることが考えられている。このよ
うな弁体を設けた場合、減圧弁上流の冷媒圧力が充分に
高く、熱交換部に導入しても逆熱交換が起こらないので
あれば、弁体を閉弁してバイパス流路を閉鎖し、全冷媒
を熱交換部に導入することができる。すると、冷媒の乾
き度を一層低くして一層熱交換効率を向上させることが
できる。また、減圧弁上流の冷媒圧力きわめて低くが逆
熱交換の起こる可能性があれば、弁体を開いてバイパス
流路を開き、逆熱交換を防止することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、減圧弁上流
の冷媒圧力がきわめて低下したときにはじめて上記弁体
が開弁するようにすると、熱交換部で逆熱交換が起って
もバイパス流路が開かず冷房装置用蒸発器の熱交換効率
が低下する可能性がある。また、減圧弁上流の冷媒圧力
が少し低下しただけで上記弁体が開弁するようにする
と、次のような課題が発生する。すなわち、逆熱交換が
起こらない限りバイパス流路を介して蒸発部に導入され
る冷媒の乾き度は、熱交換部を介して導入される冷媒の
乾き度に比べて高い。このため、蒸発部に導入される冷
媒の乾き度が高くなり、蒸発部の各冷媒流路に冷媒が充
分均一に供給されなくなる可能性がある。すると、蒸発
部での熱交換効率を充分に向上させることができない。

【０００７】そこで、本発明は、蒸発部に接続された熱
交換部と、その熱交換部を迂回して蒸発部に冷媒を導入
するバイパス流路とを備えた冷房装置用蒸発器におい
て、バイパス流路の開閉を適切に制御して熱交換効率を
向上させることを目的としてなされた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達するために
なされた請求項１記載の発明は、流入流路と流出流路と
を複数の冷媒流路により並列に接続した蒸発部と、冷凍
サイクルの減圧弁と連通する被冷却流路と、上記蒸発部
の流出流路に連通し冷媒を出口に導く冷却流路との間で
熱交換可能に形成された熱交換部と、上記被冷却流路の
冷媒を減圧して上記流入流路に導く減圧手段と、上記熱
交換部および上記減圧手段を迂回して上記蒸発部の流入
流路に冷媒を導くバイパス流路と、を備えた冷房装置用
蒸発器において、上記バイパス流路に、上記減圧弁上流
の冷媒圧力が、上記熱交換部に導入しても上記被冷却流
路の冷媒温度が上記冷却流路の冷媒温度以下となること
なく、かつ、上記熱交換部へ導入せずに上記蒸発部の冷
媒圧力まで直接減圧しても冷媒の乾き度が所定値以下と
なる所定圧以下となったときに開弁する弁体を設けたこ
とを特徴とする冷房装置用蒸発器を要旨としている。

【０００９】また、請求項２記載の発明は、上記冷媒が
ＨＦＣ−１３４ａであり、上記蒸発部の冷媒圧力が約
０．３ＭＰａ（絶対圧：以下、圧力は全て絶対圧で表示
する）であり、上記所定圧が０．７±０．１ＭＰａであ
ることを特徴とする請求項１記載の冷房装置用蒸発器を
要旨としている。

【００１０】更に、請求項３記載の発明は、上記弁体
が、上記減圧弁上流の冷媒圧力をパイロット圧として開
閉する定圧弁であることを特徴とする請求項１または２
記載の冷房装置用蒸発器を要旨としている。

【００１１】

【作用および発明の効果】このように構成された請求項
１記載の発明は、バイパス流路に、上記減圧弁上流の冷
媒圧力が、熱交換部に導入しても被冷却流路の冷媒温度
が冷却流路の冷媒温度以下となる（すなわち、逆熱交換
が起こる）ことなく、かつ、熱交換部へ導入せずに蒸発
部の冷媒圧力まで直接減圧しても冷媒の乾き度が所定値
以下となる所定圧以下となったときに開弁する弁体を備
えている。

【００１２】蒸発部の各冷媒流路に冷媒がほぼ均一に供
給される上限となる乾き度の所定値は、冷媒によりほぼ
一定している。そして、減圧弁上流の冷媒圧力がある圧
力（以下圧力Ａという）以下であれば、冷媒を熱交換部
へ導入せずに蒸発部の冷媒圧力まで直接減圧しても冷媒
の乾き度は上記所定値以下となる。また、減圧弁上流の
冷媒圧力がある圧力（以下圧力Ｂという）以下であれ
ば、冷媒を熱交換部へ導入したとき逆熱交換が起こるこ
とが知られている。

【００１３】本発明では、減圧弁上流の冷媒圧力がＢ〜
Ａの所定圧以下となったとき、弁体が開弁してバイパス
流路を開く。このため、熱交換部で逆熱交換が起こるの
を防止すると共に、蒸発部へ導入される冷媒の乾き度を
上記所定値以下とすることができる。従って、減圧弁上
流の冷媒圧力がどのような値であっても、熱交換効率を
良好に向上させることができる。

【００１４】また、請求項２記載の発明は、冷媒として
ＨＦＣ−１３４ａを使用している。この場合、乾き度を
０．２以下に収めると蒸発部の冷媒流路に冷媒が均一に
分配されることが経験的に知られている。また、本願出
願人は、冷媒としてＨＦＣ−１３４ａを使用した冷却装
置用蒸発器では、蒸発部の冷媒圧力が約０．３ＭＰａの
場合、減圧弁上流の冷媒圧力が約０．８ＭＰａ以下であ
れば、冷媒を熱交換部へ導入せずに蒸発部の冷媒圧力ま
で直接減圧しても冷媒の乾き度が０．２以下となるこ
と、および、減圧弁上流の冷媒圧力が約０．６ＭＰａ以
下であると冷媒を熱交換部へ導入したとき逆熱交換が起
こることを発見した。本発明では、上記所定圧を０．７
±０．１ＭＰａとしているので、減圧弁上流の冷媒圧力
がどのような値であっても、熱交換効率を良好に向上さ
せることができる。

【００１５】更に、請求項３記載の発明では、上記弁体
を、減圧弁上流の冷媒圧力をパイロット圧として開閉す
る定圧弁によって構成している。このため、減圧弁上流
の冷媒圧力をセンサなどで検出して弁体を開閉駆動する
場合に比べて、部品点数が少なくて済み構成が簡略化す
る。従って、本発明では、請求項１または２記載の発明
の効果に加えて、構成を簡略化して製造コストを低減す
ることができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図１は本発明の第１実施例である冷房装置用
蒸発器を適用した冷凍サイクルの概略構成図である。１
はコンプレッサで、車両用に適用された場合にはコンプ
レッサ１は図示しない内燃機関で回転駆動され、コンプ
レッサ１はガス状の冷媒（本実施例ではＨＦＣ−１３４
ａを使用した）を圧縮して凝縮器２に送り、凝縮器２は
この冷媒を外部の空気により冷却して液状の冷媒として
レシーバ４に送るように接続されている。

【００１７】レシーバ４は冷媒を一時蓄えると共に、冷
媒中の塵や水分を取り除くものである。そして、レシー
バ４を出た冷媒は、膨張弁６に送られ、膨張弁６は、送
られてきた冷媒を減圧させるものである。また、この膨
張弁６は、図２に示すように、弁７の移動により、その
開度を調節可能な構成のものである。なお、本実施例で
は、膨張弁６が減圧弁として働くが、減圧弁は開度が調
節可能なものに限らず、固定絞り弁であっても実施可能
である。

【００１８】膨張弁６は、弁７が、ばね１０により閉弁
方向に付勢力Ｐs により付勢されると共に、弁７の一端
がダイヤフラム１２に係合している。更に、後述する冷
房装置用蒸発器（以下、単に蒸発器という）１６の下流
側に設けられた感温筒８を備え、蒸発器１６の下流側の
冷媒温度が上昇すると、感温筒８内の圧力Ｐf が上昇
し、すなわち冷房負荷が増加すると、この圧力Ｐf がキ
ャピラリチューブ１４を介してダイヤフラム１２の一側
に作用して、弁７を開弁方向に移動して、冷媒の量を大
きくするように開度が調節されるよう構成されている。

【００１９】また、膨張弁６には、蒸発器１６の下流側
の冷媒圧力Ｐ0 をダイヤフラム１２の他側に導入する外
均管１７が設けられており、弁７による開度は、上記ば
ね１０の付勢力Ｐs と外均管１７からの圧力Ｐ0 および
キャピラリチューブ１４からの圧力Ｐf の釣合（Ｐf ＝
Ｐs ＋Ｐ0 ）により、蒸発器１６の下流側での冷媒圧力
と冷媒温度を補償するように構成されている。

【００２０】上記膨張弁６から出た冷媒は、蒸発器１６
に送られた後、ガス状の冷媒となってコンプレッサ１に
吸い込まれるように接続されている。蒸発器１６は、図
３に示すように蒸発部１８と熱交換部２０とを備えてお
り、蒸発部１８は、図４に示すように、流入流路２２と
流出流路２４とを備えている。そして、両流路２２，２
４は複数の並列に接続された冷媒流路２６により連通さ
れており、冷媒流路２６を通る冷媒と、車室内に供給さ
れる空気との間で熱交換が行われるように構成されてい
る。

【００２１】一方、熱交換部２０は、入口孔２７を介し
て上記膨張弁６と連通する複数の被冷却流路２８を備
え、この被冷却流路２８の下流側は合流した後、減圧手
段としての絞り部３０（図１）を介して流入流路２２と
連通している。また、熱交換部２０は、蒸発部１８の流
出流路２４に連通する複数の冷却流路３２を備えてお
り、冷却流路３２の他端は合流した後、出口孔３４を介
して排出流路３６（図１）に連通している。熱交換部２
０では、被冷却流路２８と冷却流路３２とが交互に配設
され、各流路２８，３２内の冷媒の間で熱交換が可能に
されている。

【００２２】図２に戻って、排出流路３６には、上記感
温筒８、および外均管１７が取り付けられており、図１
に示すように、排出流路３６は出口孔３４から排出され
た冷媒をコンプレッサ１に導入するように接続されてい
る。更に、レシーバ４と熱交換部２０との間の流路に、
バイパス流路３８の一端が接続されて分岐されており、
このバイパス流路３８の他端は、絞り部３０の下流側に
連通している。また、バイパス流路３８の入口には、定
圧弁４０が設けられている。この定圧弁４０は、膨張弁
６上流の冷媒圧力をパイロット圧として、その圧力が
０．７±０．１ＭＰａ以下となったときに開弁するもの
である。また、定圧弁４０は、前述の入口孔２７，出口
孔３４と共に、一つのブロックジョイント４１（図４）
に収められている。

【００２３】次に、前述した蒸発器１６の具体的な構成
について図４〜９によって説明する。図４に示すよう
に、冷媒流路２６を形成する複数のコアプレート４２，
４３がフィン４４を挟んで交互に積層されて蒸発部１８
が形成されている。また、側板４６とセンタプレート４
８との間に複数組の第１，第２プレート５０，５２が積
層されており、１組の両プレート５０，５２は対称の形
状をしている。

【００２４】第１，第２プレート５０，５２には、図５
に示すように、被冷却流路２８および冷却流路３２を形
成する波型の凹凸が多数形成されており、更に、第１，
第２プレート５０，５２の上部には、入口孔２７と各被
冷却流路２８とを連通する冷媒流路を形成する上側流入
孔５４、定圧弁４０と連通し後述のキャピラリプレート
５６に至る冷媒流路を形成するバイパス孔５８、およ
び、出口孔３４と各冷却流路３２とを連通する上側流出
孔６０が形成されている。また、第１，第２プレート５
０，５２の下部には、各被冷却流路２８とキャピラリプ
レート５６とを連通する下側流入孔６２、キャピラリプ
レート５６と流入流路２２とを連通する一対の貫通孔６
４，６６、および流出流路２４と各冷却流路３２とを連
通する下側流出孔６８が形成されている。

【００２５】側板４６には、図６に示すように、ブロッ
クジョイント４１の入口孔２７，出口孔３４，定圧弁４
０と対向する位置に、それぞれ貫通孔７０，７２，７４
が形成され、第１，第２プレート５０，５２の貫通孔６
４，６６と対向する位置にはボルト７６によって封止さ
れる検査孔７８が、下側流出孔６８と対向する位置には
補強用リブ８０が、それぞれ形成されている。

【００２６】センタプレート４８は平板状に形成され、
図７に示すように、バイパス孔５８，下側流入孔６２，
下側流出孔６８，および貫通孔６４，６６と対向する位
置に、それぞれ貫通孔８２，８４，８６，８８，９０が
形成されている。センタプレート４８を挟んで第１，第
２プレート５０，５２と対向配置されるキャピラリプレ
ート５６は、図８に示すように構成されている。すなわ
ち、センタプレート４８を介して第１，第２プレート５
０，５２の下側流入孔６２と対向する部分から、センタ
プレート４８を介して貫通孔６４と対向する部分に至っ
て細溝９４により絞り部３０が形成されている。センタ
プレート４８を介してバイパス孔５８と対向する部分か
らセンタプレート４８を介して貫通孔６４と対向する部
分に至って広幅の凹部９６が形成され、この凹部９６表
面には多数の補強用リブ９８が形成されている。なお、
凹部９６と細溝９４との合流位置は、凹部９６の補強用
リブ９８配設位置より下流側（貫通孔６４側）に配設さ
れている。

【００２７】このため、キャピラリプレート５６をセン
タプレート４８に接合すると、細溝９４とセンタプレー
ト４８との間に絞り部３０としてのキャピラリ流路１０
０（図４）が形成され、凹部９６とセンタプレート４８
との間に前述のバイパス流路３８が形成される。なお、
凹部９６には補強用リブ９８が形成されているので、バ
イパス流路３８を広幅に形成しても充分な強度を保持す
ることができる。また、バイパス流路３８とキャピラリ
流路１００との合流位置は、補強用リブ９８の配設位置
より下流側に配設される。このため、キャピラリ流路１
００を介して冷媒のジェット噴流２００が形成されて
も、そのジェット噴流２００が補強用リブ９８に衝突し
て騒音を発生したりしない。

【００２８】更に、キャピラリプレート５６の下部に
は、センタプレート４８の貫通孔９０および第１，第２
プレート５０，５２の貫通孔６６と蒸発部１８の流入流
路２２とを連通する貫通孔１０２、並びに、センタプレ
ート４８の貫通孔８６および第１，第２プレート５０，
５２の下側流出孔６８と蒸発部１８の流出流路２４とを
連通する貫通孔１０４がそれぞれ形成されている。

【００２９】キャピラリプレート５６と蒸発部１８との
間に配設される補強プレート１０６には、図９に示すよ
うに、凹部９６や細溝９４の形状に応じた凹凸が形成さ
れている。このため、この補強プレート１０６をキャピ
ラリプレート５６と接合することにより、バイパス流路
３８やキャピラリ流路１００を補強することができる。
また、補強プレート１０６は他のプレート４６，４８，
５０，５２，５６より短く形成され、蒸発部１８の流入
流路２２，流出流路２４とキャピラリプレート５６の貫
通孔１０２，１０４とは、補強プレート１０６の下部を
通って連通している。

【００３０】蒸発部１８を形成するコアプレート４２，
４３は、図１０に示すように構成されている。すなわ
ち、各コアプレート４２，４３の下側には、流入孔１１
２と流出孔１１４とが形成されており、両コアプレート
４２，４３は対称の形状である。この流入孔１１２によ
り流入流路２２が形成されると共に、流出孔１１４によ
り流出流路２４が形成される。各コアプレート４２，４
３には、流入孔１１２と流出孔１１４とを連通する逆Ｕ
字状の凹部１１６が形成され、この凹部１１６を対向さ
せてコアプレート４２，４３を接合することにより、前
述の冷媒流路２６が形成される。本実施例の蒸発器１６
は、これらの各プレート４２，４３，４６，４８，５
０，５２，５６，１０６をろう付けにより接合して作成
される。

【００３１】次に、前述した本実施例の蒸発器１６の動
作について、冷凍サイクルの動作と共に説明する。ま
ず、夏期における冷凍サイクルを、図１１に例示するモ
リエル線図と共に説明する。コンプレッサ１の駆動によ
り、ガス状の冷媒が吸入されて圧縮され（ｆ点−ｇ点
間）、凝縮器２に送られる。凝縮器２では、冷媒と空気
との間で熱交換を行い、高温の冷媒を空気により冷却し
て（ｇ点−ａ点間）、液状の冷媒としてレシーバ４に送
る。

【００３２】レシーバ４に送られた冷媒は、一時蓄えら
れて、定圧弁４０および膨張弁６に送られる。夏期には
膨張弁６上流（ｇ点−ａ点間）の冷媒圧力Ｐ1 が通常
０．７ＭＰａより充分に高くなるので、定圧弁４０はほ
ぼ閉弁している。このため、ほぼ全量の冷媒が膨張弁６
に流入する。膨張弁６は、蒸発器１６の下流側のキャピ
ラリチューブ１４を介して検出される感温筒８の圧力Ｐ
f と、ばね１０の付勢力Ｐs および外均管１７を介して
検出される蒸発器１６の下流の冷媒圧力Ｐ0 との釣合に
より、その開度が調節される。

【００３３】膨張弁６を通過した冷媒は、その開度に応
じて流量が調節されると共に減圧されて（ａ点−ｂ点
間）、蒸発器１６の入口孔２７に送られる。冷媒は、被
冷却流路２８を介して更に冷却され、下側流入孔６２を
介してキャピラリ流路１００に達する（ｂ点−ｃ点
間）。その後、キャピラリ流路１００を介して減圧さ
れ、貫通孔６４，６６を介して蒸発部１８の流入流路２
２に送られる（ｃ点−ｄ点間）。流入流路２２に送られ
た冷媒は、各冷媒流路２６に分岐される。冷媒が冷媒流
路２６内にあるときには、冷媒と空気との間で各コアプ
レート４２，４３およびフィン４４を介して熱交換が行
われて、車室内へ供給される空気が冷却される（ｄ点−
ｅ点間）。

【００３４】各冷媒流路２６を通って流出流路２４に送
られた冷媒は、下側流出孔６８を介して冷却流路３２を
通り、被冷却流路２８の冷媒から熱を奪った後、上側流
出孔６０，出口孔３４を介して排出流路３６に排出され
る（ｅ点−ｆ点間）。すなわち、冷媒が冷却流路３２を
流れる際、被冷却流路２８内の冷媒との間で熱交換が行
われる。このため、冷却流路３２を通過する冷媒は加熱
されて（ｅ点−ｆ点間）過熱蒸気となり、また、被冷却
流路２８を通過する冷媒は冷却されて（ｂ点−ｃ点
間）、膨張弁６の通過により気液二相状態となっている
冷媒が、液状の冷媒にされる。

【００３５】これにより、被冷却流路２８を流れる冷媒
の液化が促進され液状の単相の冷媒となって、キャピラ
リ流路１００を介して蒸発部１８の流入流路２２に送ら
れる。このため、図１１のｄ点における冷媒の乾き度ｘ
が０．２以下となる。ここで、冷媒としてＨＦＣ−１３
４ａを使用した場合、ｘ≦０．２とすると、各冷媒流路
２６に冷媒が均等に分配されることが経験的に知られて
いる。このため、各コアプレート４２，４３の間を通る
空気に冷却むらが生じるのが防止される。すなわち、冷
媒はほぼ液状の単相の状態であり、分配のための絞り等
を設けなくても、流入流路２２から各冷媒流路２６に冷
媒がほぼ均等に分配される。

【００３６】そして、冷却流路３２から出口孔３４に送
られた冷媒は、排出流路３６からコンプレッサ１に送ら
れる。なお、図１１の例では、凝縮器２の圧力Ｐ1 ＝
１．０ＭＰａ、蒸発部１８の圧力Ｐ3 ＝０．３ＭＰａと
しており、このとき、被冷却流路２８の圧力Ｐ2 は０．
６ＭＰａとなる。

【００３７】一方、近年の車両の空調にあっては、冬期
であっても、冷凍サイクルを実行し、空気を除湿した
後、図示しないヒータにより加熱する。冬期の場合のよ
うに、凝縮器２を通過する空気温度が０〜１０℃と低い
場合には、コンプレッサ１で圧縮（ｆ点−ｇ点間）され
た冷媒は、凝縮器２に送られ、熱交換により冷却されて
液状の冷媒となる（ｇ点−ａ点間）。しかし、凝縮器２
では外気温度が低いために液化が促進され、冷媒が溜る
傾向になる。このため、凝縮器２の出口の圧力Ｐ1 が低
くなる。すると、図１２のモリエル線図に例示するよう
に、レシーバ４から供給された冷媒を、熱交換部２０へ
導入せず、定圧弁４０にて直接Ｐ3 まで減圧しても冷媒
の乾き度ｘは０．２以下となる（ａ点−ｄ点間）。この
ため、全量の冷媒をバイパス流路３８を介して蒸発部１
８に導入しても良好な熱交換効率が得られる。

【００３８】また、凝縮器２の圧力Ｐ1 が更に低下した
とき、冷媒が熱交換部２０を通過すると、次のような逆
熱交換が起こる。すなわち、図１３のモリエル線図に例
示するように、液化された冷媒はレシーバ４を通り、膨
張弁６により減圧され（ａ点−ｂ点間）、熱交換部２０
の被冷却流路２８に送られる。その後、絞り部３０（キ
ャピラリ流路１００）を介して蒸発部１８の流入流路２
２に送られる（ｃ点−ｄ点間）。この際、供給される冷
媒の圧力が低く、冷媒の量も少ない。そして、流入流路
２２に送られた冷媒は、各冷媒流路２６に分配されて、
空気との間で熱交換を行う。図示しないヒータにより加
熱されている室内の空気温度は、例えば２５℃と高く、
冷媒は過熱蒸気となって、流出流路２４に送られる（ｄ
点−ｅ点間）。

【００３９】そして、流出流路２４から熱交換部２０の
冷却流路３２に送られた冷媒は、被冷却流路２８の冷媒
との間で熱交換を行うが、その際、冷却流路３２の冷媒
の温度の方が高く、被冷却流路２８の冷媒は加熱されて
しまう（ｂ点−ｃ点間）。また、冷却流路３２の冷媒は
冷却されてしまう（ｅ点−ｆ点間）。

【００４０】被冷却流路２８の冷媒が加熱されると、冷
媒の気化が促進され、被冷却流路２８を通過し難くな
る。なお、冷却流路３２の冷媒は冷却されるため、感温
筒８により検出される冷媒温度が低下し、膨張弁６の開
度が減少して流量が低下する。このような逆熱交換が起
こると、冷凍サイクルの熱交換効率が低下してしまう。
なお、このような現象は低温時に限らず、試運転時のよ
うに冷媒量が少ないために圧力Ｐ1 が低くなる場合にも
同様の逆熱交換が起こる。

【００４１】冷媒としてＨＦＣ−１３４ａを使用した蒸
発器１６では、蒸発部１８の冷媒圧力が約０．３ＭＰａ
の場合、Ｐ1 ≦０．８ＭＰａであれば、図１２に例示し
た状態が生じる。すなわち、冷媒を熱交換部２０へ導入
せずに蒸発部１８の冷媒圧力Ｐ3 まで直接減圧してもｘ
≦０．２となることが判明している。また、Ｐ1 ≦０．
６ＭＰａであると図１３に例示した状態が生じる。すな
わち、冷媒を熱交換部２０へ導入したとき逆熱交換が起
こることが判明している。

【００４２】本実施例では、Ｐ1 ≦０．７±０．１ＭＰ
ａとなったときに定圧弁４０を開弁してバイパス流路３
８を開き、それ以上の圧力では定圧弁４０を閉弁して全
量の冷媒を熱交換部２０へ導入している。このため、熱
交換部２０で逆熱交換が起こるのを防止すると共に、蒸
発部１８へ導入される冷媒の乾き度ｘを０．２以下とす
ることができる。従って、圧力Ｐ1 がどのような値とな
っても、熱交換効率を良好に向上させることができる。

【００４３】また、本実施例では、キャピラリプレート
５６の凹部９６に補強用リブ９８を形成しており、これ
によって、充分な強度を保持したままバイパス流路３８
の流路面積を拡大することができる。このため、定圧弁
４０が開弁したときに冷媒がバイパス流路３８を円滑に
流通し、熱交換効率を一層向上させることができる。

【００４４】更に、本実施例では、キャピラリプレート
５６に、凹部９６，補強用リブ９８と共に、細溝９４を
プレス加工により形成し、これを平板状のセンタプレー
ト４８に接合することによりバイパス流路３８およびキ
ャピラリ流路１００を形成している。このため、バイパ
ス流路３８およびキャピラリ流路１００をきわめて簡単
に作成することができる。従って、製造工程を簡略化し
て、製造コストを低く押さえることができる。

【００４５】なお、上記実施例では、絞り部３０（キャ
ピラリ流路１００）を減圧手段として使用し、被冷却流
路２８の冷媒を減圧しているが、減圧手段としては、こ
の他種々の構成を採用することができる。図１４は、第
２実施例の蒸発器３１６の構成を表す分解斜視図であ
る。なお、本実施例において、第１実施例と同様に構成
した部分には、第１実施例で使用したものと同一の符号
を使用して構成の詳細な説明を省略する。

【００４６】本実施例では、側板４６とセンタプレート
３４８との間に、複数組の第１〜第４プレート３５０
ａ，３５２ａ，３５０ｂ，３５２ｂが順次積層されてい
る。第１プレート３５０ａは、第１実施例の第１プレー
ト５０において上側流入孔５４を塞いだ形状に形成され
ており、第２プレート３５２ａは第２プレート５２にお
いて上側流入孔５４を塞いだ形状に、第３プレート３５
０ｂは第１プレート５０において下側流入孔６２を塞い
だ形状に、第４プレート３５２ｂは第２プレート５２に
おいて下側流入孔６２を塞いだ形状に、それぞれ形成さ
れている。また、センタプレート３４８は、図１５に示
すように、貫通孔８４に代えて、上側流入孔５４と対向
する位置に貫通孔３８４が形成された点でセンタプレー
ト４８と異なる。

【００４７】図１４に戻って、キャピラリプレート５６
に対応する第５プレート３５６は、絞り部３０（キャピ
ラリ流路１００）を形成する細溝９４を有しておらず、
バイパス流路３８（図１６）を形成する凹部３９６と、
それを補強する補強用リブ３９８とが形成されている。
更に、第５プレート３５６の下部には、第１〜第４プレ
ート３５０ａ〜３５２ｂの貫通孔６６と蒸発部１８の流
入流路とを連通する貫通孔４０２、および、第１〜第４
プレート３５０ａ〜３５２ｂの下側流出孔６８と蒸発部
１８の流出流路とを連通する貫通孔４０４がそれぞれ形
成されている。

【００４８】このように構成された蒸発器３１６の熱交
換部３２０は、第１〜第４プレート３５０ａ〜３５２ｂ
の間に、一つ置きに被冷却流路３２８（図では、配置お
よび方向を概略的に表示）が形成される点では第１実施
例と同様である。ところが、その被冷却流路３２８は、
第１プレート３５０ａと側板４６との間、および第４プ
レート３５２ｂと第１プレート３５０ａとの間では、全
体として下に向かって形成され、第２プレート３５２ａ
と第３プレート３５０ｂとの間では、全体として上に向
かって形成される。しかも、その被冷却流路３２８は全
体で連続した一本の流路となっている。

【００４９】このため、被冷却流路３２８を流動する際
に冷媒に加わる流動抵抗は、第１実施例の被冷却流路２
８に比べてきわめて大きくなる。従って、この流動抵抗
によって、冷媒の圧力が上記Ｐ3 まで低下する。すなわ
ち、本実施例では、被冷却流路３２８が減圧手段の機能
を兼ね備えているのである。

【００５０】図１６は、本実施例の蒸発器３１６を適用
した冷凍サイクルの概略構成図である。図１６に示すよ
うに、蒸発器３１６は減圧手段としての絞り部３０（図
１）を有しておらず、冷媒が被冷却流路３２８を通過す
る際に減圧がなされる。従って、その冷凍サイクルの夏
期におけるモリエル線図は、図１７に例示するようにな
る。すなわち、被冷却流路２８を通過する際、冷媒に
は、冷却と減圧とが同時になされる（ｂ点−ｄ点間）。
このため、本実施例では、細溝９４などの構成によりキ
ャピラリ流路１００を設けることなく、第１実施例と略
同様の機能を達成することができる。

【００５１】但し、第１実施例の絞り部３０のように、
減圧手段として、被冷却流路と蒸発部の流入流路との間
に設けた絞り部を適用する場合は、熱交換部における熱
交換効率を向上させ、コンパクトにして熱交換性能の高
い冷房装置用蒸発器を得ることができ、一方、第２実施
例の被冷却流路３２８のように、被冷却流路自体が減圧
手段を兼ねる場合は、部品の種類を減らして製造コスト
を低減することができるといった、各々独特の作用・効
果が生じる。

【００５２】また、上側流入孔５４から下側流入孔６２
に至るまでの被冷却流路を長くすることによっても、上
記第２実施例と同様に、被冷却流路に減圧手段の機能を
付与することもできる。図１８は、第３実施例の蒸発器
５１６の構成を表す分解斜視図である。なお、本実施例
において、第１実施例または第３実施例と同様に構成し
た部分には、第１実施例または第３実施例で使用したも
のと同一の符号を使用して構成の詳細な説明を省略す
る。

【００５３】図１８に示すように、本実施例では、側板
４６とセンタプレート４８との間に、複数組の第１，第
２プレート５５０，５５２が積層されている。そして、
側板４６は、第３実施例と同様の第５プレート３５６を
介して蒸発部１８に積層されている。ここで、本実施例
では、第１，第２プレート５５０，５５２表面に形成さ
れる被冷却流路５２８の折り返し部５５６を増やしてい
る。このため、同一の第１，第２プレート５５０，５５
２間の、上側流入孔５４から下側流入孔６２に至るまで
の被冷却流路５２８が長くなる。従って、被冷却流路５
２８全体としての冷媒への流動抵抗が増加し、第２実施
例と同様に、被冷却流路５２８に減圧手段としての機能
を付与することができる。また、本実施例を適用した冷
凍サイクルの夏期におけるモリエル線図も、図１７と略
同様になる。

【００５４】更に、本発明は上記各実施例に何等限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の態様で実施することができる。例えば、上記各実施
例では、膨張弁６上流の冷媒圧力Ｐ1 をパイロット圧と
する定圧弁４０により、バイパス流路３８の開閉を切り
換えているが、上記冷媒圧力Ｐ1 を圧力センサなどで電
気的に検出し、この検出結果に応じて電磁弁などを駆動
してバイパス流路３８を開閉してもよい。上記各実施例
では、定圧弁４０を使用したことにより、このように圧
力センサなどを使用する場合に比べ、部品点数が少なく
て済み構成が簡略化し、延いては、製造コストを低減す
ることができる。これに対して、このように圧力センサ
などを使用する場合は、圧力Ｐ1 に応じて電磁弁の開閉
デューティを変化させ、精密な制御を実行することがで
きる。

【００５５】また、上記各実施例では、膨張弁６の上流
側からバイパス流路３８を分岐させているが、膨張弁６
の下流側から分岐させる構成としてもよい。但し、この
場合、膨張弁６は大流量の冷媒が通過できるように弁径
の大きなタイプを使用する必要がある。なお、上記各実
施例のようにバイパス流路３８を膨張弁６の上流から分
岐させた場合は流量制御弁である膨張弁６の弁７の径は
小さくてすみ制御が容易である。バイパス流路３８を膨
張弁６の下流から分岐させた場合は、定圧弁４０は開閉
のみを行えばよく構成が単純であるといった独特の効果
が生じる。

【００５６】更に、上記各実施例では冷媒としてＨＦＣ
−１３４ａを使用しているが他の冷媒を使用してもよ
い。但し、この場合、定圧弁４０の開閉を切り換える圧
力を使用冷媒に応じて変更する必要がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の冷房装置用蒸発器を適用した冷凍
サイクルの概略構成図である。

【図２】その冷凍サイクルの膨張弁の概略構成図であ
る。

【図３】第１実施例の冷房装置用蒸発器の外観を表す斜
視図である。

【図４】その冷房装置用蒸発器の構成を表す分解斜視図
である。

【図５】その冷房装置用蒸発器の第１，第２プレートの
構成を表す正面図である。

【図６】その冷房装置用蒸発器の側板の構成を表す正面
図である。

【図７】その冷房装置用蒸発器のセンタプレートの構成
を表す正面図である。

【図８】その冷房装置用蒸発器のキャピラリプレートの
構成を表す正面図である。

【図９】その冷房装置用蒸発器の補強プレートの構成を
表す正面図である。

【図１０】その冷房装置用蒸発器のコアプレートの構成
を表す正面図である。

【図１１】第１実施例の冷凍サイクルの夏期におけるモ
リエル線図を表すグラフである。

【図１２】第１実施例の冷凍サイクルの冬期におけるモ
リエル線図を表すグラフである。

【図１３】比較例の冷凍サイクルの逆熱交換発生時のモ
リエル線図を表すグラフである。

【図１４】第２実施例の冷房装置用蒸発器の構成を表す
分解斜視図である。

【図１５】その冷房装置用蒸発器のセンタプレートの構
成を表す正面図である。

【図１６】その冷房装置用蒸発器を適用した冷凍サイク
ルの概略構成図である。

【図１７】第２実施例の冷凍サイクルの夏期におけるモ
リエル線図を表すグラフである。

【図１８】第３実施例の冷房装置用蒸発器の構成を表す
分解斜視図である。

【符号の説明】

１…コンプレッサ ２…凝縮器 ４…レシーバ
６…膨張弁 １６…蒸発器 １８…蒸発部 ２０…熱交換
部 ２２…流入流路 ２４…流出流路 ２６…冷媒流路 ２８…被冷却
流路 ３０…絞り部 ３２…冷却流路 ３８…バイパス流路 ４
０…定圧弁 ４２，４３…コアプレート ４６…側板 ４
８…センタプレート ５０…第１プレート ５１…第２プレート ５
６…キャピラリプレート ５８…バイパス孔 ９４…細溝 ９
６…凹部 ９８…補強用リブ １００…キャピラリ流路 １
０６…補強プレート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入流路と流出流路とを複数の冷媒流路
   により並列に接続した蒸発部と、 冷凍サイクルの減圧弁と連通する被冷却流路と、上記蒸
   発部の流出流路に連通し冷媒を出口に導く冷却流路との
   間で熱交換可能に形成された熱交換部と、 上記被冷却流路の冷媒を減圧して上記流入流路に導く減
   圧手段と、 上記熱交換部および上記減圧手段を迂回して上記蒸発部
   の流入流路に冷媒を導くバイパス流路と、 を備えた冷房装置用蒸発器において、 上記バイパス流路に、上記減圧弁上流の冷媒圧力が、上
   記熱交換部に導入しても上記被冷却流路の冷媒温度が上
   記冷却流路の冷媒温度以下となることなく、かつ、上記
   熱交換部へ導入せずに上記蒸発部の冷媒圧力まで直接減
   圧しても冷媒の乾き度が所定値以下となる所定圧以下と
   なったときに開弁する弁体を設けたことを特徴とする冷
   房装置用蒸発器。
2. 【請求項２】 上記冷媒がＨＦＣ−１３４ａであり、上
   記蒸発部の冷媒圧力が約０．３ＭＰａ（絶対圧）であ
   り、上記所定圧が０．７±０．１ＭＰａ（絶対圧）であ
   ることを特徴とする請求項１記載の冷房装置用蒸発器。
3. 【請求項３】 上記弁体が、上記減圧弁上流の冷媒圧力
   をパイロット圧として開閉する定圧弁であることを特徴
   とする請求項１または２記載の冷房装置用蒸発器。