JPH0875311A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸発器６における各冷媒蒸発通路への冷媒分
布の均一化向上を図る。 【構成】 温度作動式膨張弁５の下流側に遠心式の第１
の気液分離器７を設置し、ここで分離された液冷媒を第
１の液冷媒通路８を経て、第２の気液分離器１１で再度
気液の分離を行う。この分離器１１で分離された液冷媒
と、ガス冷媒を第２の液冷媒通路１２および第２のガス
冷媒通路１３を経て、それぞれ独立に、蒸発器６の各冷
媒蒸発通路内に導入し、この各冷媒蒸発通路内で液冷媒
とガス冷媒を合流させる。一方、第１の気液分離器７で
分離されたガス冷媒は第１のガス冷媒通路９より圧縮機
吸入通路１０に直接戻し、蒸発器６で蒸発した過熱ガス
冷媒と合流する。膨張弁５の感温筒５ａは前記合流位置
より上流側に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般的に言って冷凍装置
の改良に関するもので、例えば自動車用空調装置に用い
て好適なものであって、より詳しく言えば冷凍装置にお
ける蒸発器の冷却性能向上のための改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の冷凍装置における蒸発器
性能の向上を意図したものとしては、特開平５−１８６
３５号公報において提案されたものがあり、この従来技
術は、偏平チューブとコルゲートフィンとを積層してな
る積層型蒸発器において、コア部（熱交換部）の積層方
向の一端部に、冷媒の気液を分離する気液分離室を設け
ている。

【０００３】そして、この気液分離室に、冷媒入口パイ
プが接続される入口室と、冷媒出口パイプが接続される
出口室とを設け、、前記入口室の底部に、コア部の入口
タンクに連通する入口側タンク部を配置し、前記出口室
の底部に、コア部の出口タンクに連通する出口側タンク
部を配置し、かつ前記入口室と前記出口室とをそれらの
最上部のバイパス通路部で連通させる構成としたもので
ある。

【０００４】これにより、膨張弁等の減圧手段で減圧さ
れて気液２相状態となった冷媒を前記気液分離室にて気
液の比重差により上下方向に分離し、比重の大きい液冷
媒は前記入口室底部から前記入口側タンク部を経てコア
部の入口タンクに流入させ、この入口タンクから多数の
偏平チューブに液冷媒を均等に分配するようにしてい
る。

【０００５】一方、前記気液分離室の入口室において、
比重の小さいガス冷媒は上方側に移行して、最上部のバ
イパス通路部を通って出口室に直接流入（バイパス）す
る。そして、前記偏平チューブにて空調用送風空気等と
熱交換して蒸発したガス冷媒はコア部の出口タンクを経
て出口室に流入する。従って、この出口室において、コ
ア部で蒸発したガス冷媒と、前記気液分離室からバイパ
スしたガス冷媒とが混合して、出口パイプから外部に流
出して、圧縮機に吸入される。

【０００６】ところで、上記従来装置では、気液分離室
で液冷媒を充分分離できれば、この分離された液冷媒を
コア部の各チューブに均等に分配できるので、多数のチ
ューブ間で冷媒の過不足が発生せず、コア部全体を熱交
換のために有効活用できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来装置について、本発明者らは具体的に実験、検討した
ところ、以下のごとき問題が生じることが分かった。す
なわち、第１に、気液分離室において冷媒の気液の比重
差を利用して分離した液冷媒をそのままコア部の入口タ
ンクに流入させているので、夏期のごとき冷房負荷の大
きいときには冷媒Ｒ１３４ａの場合、高圧（冷凍装置の
圧縮機吐出側から減圧手段入口側までの高圧側回路の圧
力）が１５Ｋｇ／ｃｍ² 程度の高い圧力となり、その結
果減圧手段下流（蒸発器入口）での冷媒は減圧後である
ため、その乾き度が大きくなり、多量のガスが発生し、
重量比でガス冷媒の割合が４０％にも達する。

【０００８】そのため、気液分離室にて冷媒の気液を充
分分離できず、液冷媒にガス冷媒が混入した状態でコア
部に冷媒が流入する。これにより、コア部における各チ
ューブへの液冷媒の分配が不均一となり、蒸発器性能の
低下を招くことが分かった。また、最上部のバイパス通
路部を通って直接、出口室にバイパスするガス冷媒に液
冷媒が混入すると、蒸発器性能が大幅に低下するので、
幅広い負荷条件に対して、バイパス流への液冷媒流出を
防ぐためには比較的少量のガスのみをバイパスさせるよ
うに設定せざるを得ない。この点からも、高負荷時に
は、コア部への冷媒にガス冷媒が混入し、蒸発器の各チ
ューブへの液冷媒割合が増大せず、蒸発器性能の低下を
招くことになる。

【０００９】第２に、減圧手段として温度作動式膨張弁
を使用する場合、感温筒は蒸発器の冷媒出口パイプの下
流側に配置することになるので、コア部で蒸発した過熱
ガス冷媒と、前記気液分離室からバイパスした飽和ガス
冷媒とが混合した冷媒の温度を感温筒が必然的に検出す
ることになる。その結果、飽和ガス冷媒の分だけ、蒸発
器出口の実際の過熱ガス冷媒の温度より低い温度を感温
筒で検出することになり、膨張弁は蒸発器への冷媒流量
を最適に制御できないという問題が生じる。具体的に
は、膨張弁が閉じぎみとなり、蒸発器能力の低下を招く
という問題を生じることが分かった。

【００１０】さらに、冷房負荷が小さくて、膨張弁下流
の冷媒乾き度が小さいときには、気液分離室で分離さ
れ、バイパスされるガス冷媒に液冷媒が混入するように
なるので、感温筒の検出温度が一層低くなり、その結果
上記問題がより顕著となる。また、特開平５−７９７２
５号公報には、膨張弁等で減圧された気液２相冷媒を、
気液分離器にて液冷媒とガス冷媒とに分離し、この液冷
媒とガス冷媒をそれぞれ独立の分配供給管を介して、積
層型蒸発器のチューブの入口側タンク部に供給するもの
が記載されている。

【００１１】しかしながら、この公報のものでは、冷媒
の気液をせっかく分離しているにもかかわらず、蒸発器
の冷却性能にとって、ほとんど無益なガス冷媒も蒸発器
に供給しているので、蒸発器での圧力損失の増大は不可
避であり、性能低下を招く。本発明は上記点に鑑みてな
されたもので、幅広い冷房負荷の変動に対しても蒸発器
の各冷媒蒸発通路（チューブ）への冷媒分配を均一化で
き、蒸発器性能を向上できる冷凍装置を提供することを
目的とする。

【００１２】また、本発明は温度作動式膨張弁の下流側
に冷媒の気液分離手段を設置するものにおいて、膨張弁
の感温手段（感温筒等）が蒸発器出口の過熱ガス冷媒の
温度を的確に感知して、蒸発器への冷媒流量を最適に制
御できる冷凍装置を提供することを他の目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、以下の技術的手段を採用する。、請求項１記
載の発明においては、冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機
（１）と、この圧縮機（１）から吐出された高温高圧の
ガス冷媒を冷却し、凝縮する凝縮器（３）と、この凝縮
器（３）で凝縮された液冷媒を減圧する減圧手段（５）
と、この減圧手段（５）で減圧された気液２相冷媒を液
冷媒とガス冷媒とに分離する第１の気液分離手段（７）
と、この第１の気液分離手段（７）で分離された液冷媒
が流入する第１の液冷媒通路（８）と、前記第１の気液
分離手段（７）で分離されたガス冷媒が流入する第１の
ガス冷媒通路（９）と、前記第１の液冷媒通路（８）の
下流側に設けられ、冷媒の気液を再度分離する第２の気
液分離手段（１１）と、この第２の気液分離手段（１
１）で分離された液冷媒が流入する第２の液冷媒通路
（１２）と、前記第２の気液分離手段（１１）で分離さ
れたガス冷媒が流入する第２のガス冷媒通路（１３）
と、この第２の気液分離手段（１１）の下流側に設けら
れ、かつ並列に形成された多数の冷媒蒸発通路（６２、
６２ｉ）を有する蒸発器（６）であって、前記第２の液
冷媒通路（１２）からの液冷媒および前記第２のガス冷
媒通路（１３）からのガス冷媒がそれぞれ独立に前記冷
媒蒸発通路（６２、６２ｉ）内に導入され、この冷媒蒸
発通路（６２、６２ｉ）内で液冷媒とガス冷媒が合流す
るように構成された蒸発器（６）と、この蒸発器（６）
で蒸発したガス冷媒に前記第１のガス冷媒通路（９）か
らのガス冷媒を合流させて前記圧縮機（１）の吸入側に
吸入させる圧縮機吸入通路（１０）と、を備える冷凍装
置を特徴としている。

【００１４】請求項２記載くの発明では、請求項１に記
載の冷凍装置において、前記減圧手段は、前記凝縮器
（３）で凝縮された液冷媒を減圧する絞り通路（１９）
及びこの絞り通路（１９）の開度を調整する弁体（１
６）を有する温度作動式膨張弁（５）からなり、さら
に、前記温度作動式膨張弁（５）には、前記圧縮機吸入
通路（１０）において、前記蒸発器（６）で蒸発したガ
ス冷媒と前記第１のガス冷媒通路（９）からのガス冷媒
との合流位置より上流位置に配置され、前記蒸発器
（６）で蒸発したガス冷媒の温度を感知する感温手段
（５ａ、５ｃ）、及びこの感温手段（５ａ、５ｃ）によ
って感知される前記ガス冷媒温度に応答して前記弁体
（１６）の開度を調整する弁体作動手段（５ｂ、２６）
が備えられていることを特徴とする。

【００１５】請求項３記載の発明では、請求項１または
２に記載の冷凍装置において、前記第１の気液分離手段
は、冷媒流れに旋回流を形成して、この旋回流により発
生する遠心力により冷媒の気液を分離する遠心式分離器
（７）であることを特徴とする。請求項４記載の発明で
は、請求項２に記載の冷凍装置において、前記第１の気
液分離手段は、冷媒流れに旋回流を形成して、この旋回
流により発生する遠心力により冷媒の気液を分離する遠
心式分離器（７）であり、かつこの遠心式分離器は、前
記温度作動式膨張弁（５）の絞り通路（１９）直後に配
置され、前記遠心式分離器（７）と、前記温度作動式膨
張弁（５）とが一体構造に構成されていることを特徴と
する。

【００１６】請求項５記載の発明では、請求項１ないし
４のいずれか１つに記載の冷凍装置において、前記第２
の気液分離手段（１１）は、前記蒸発器（６）と一体構
造に構成されていることを特徴とする。請求項６記載の
発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の冷
凍装置において、前記第２の気液分離手段（１１）は、
前記蒸発器（６）と一体構造に構成されており、冷媒の
気液を分離する気液分離室（１１０）と、この気液分離
室で分離された液冷媒を貯留する液貯留室（１１３）
と、前記気液分離室で分離されたガス冷媒を貯留するガ
ス貯留室（１１４）とを有し、前記液貯留室（１１３）
内の液冷媒が前記第２の液冷媒通路（１２、６４）を通
して、また前記ガス貯留室（１１４）内のガス冷媒が前
記第２のガス冷媒通路（１３、６５）を通して、それぞ
れ独立に前記蒸発器（６）の各冷媒蒸発通路（６２、６
２ｉ）内に導入されるようにしたことを特徴とする。

【００１７】請求項７記載の発明では、請求項６に記載
の冷凍装置において、前記蒸発器（６）は、金属薄板
（６２ａ、６２ｂ）を積層することにより多数の並列配
置の冷媒蒸発通路（６２、６２ｉ）を構成する積層型の
蒸発器であって、前記金属薄板（６２ａ、６２ｂ）の積
層により、前記気液分離室（１１０）、前記液貯留室
（１１３）およびガス貯留室（１１４）が構成され、さ
らに前記第２の液冷媒通路（１２、６４）および前記第
２のガス冷媒通路（１３、６５）が前記金属薄板（６２
ａ、６２ｂ）の積層により構成されるようにしたことを
特徴とする。

【００１８】請求項８記載の発明では、請求項１、２、
３、５、６、７のいずれか１つに記載の冷凍装置におい
て、前記圧縮機（１）が自動車用エンジン（２）によっ
て駆動され、前記蒸発器（６）が車室空調用空気を冷却
する冷却器として使用されるようにした自動車空調用冷
凍装置を特徴とする。

【００１９】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもので
ある。

【００２０】

【発明の作用効果】請求項１〜８記載の発明によれば、
減圧手段（５）で減圧された気液２相冷媒を第１の気液
分離手段（７）で気液に分離した後、その液冷媒が流入
する第１の液冷媒通路（８）の下流に第２の気液分離手
段（１１）を設けて、冷媒の気液を再度分離するように
しているから、冷凍装置の高負荷時に、減圧手段（５）
で減圧された気液２相冷媒の乾き度が大きくなって、冷
媒ガス量が増大する運転条件の下であっても、第２の気
液分離手段（１１）の出口側では冷媒の気液を充分分離
できる。

【００２１】しかも、第２の気液分離手段（１１）で分
離された液冷媒とガス冷媒をそれぞれ独立に蒸発器
（６）の冷媒蒸発通路（６２、６２ｉ）内に導入し、こ
の冷媒蒸発通路（６２、６２ｉ）内で冷媒の気液を混合
しているから、多数の冷媒蒸発通路（６２、６２ｉ）に
対する冷媒分配の均一化を向上でき、蒸発器性能を効果
的に向上できる。

【００２２】さらに、第１の気液分離手段（７）で分離
されたガス冷媒は第１のガス冷媒通路（９）から直接、
圧縮機吸入通路（１０）に導入しているから、蒸発器
（６）に流入するガス冷媒量は僅少であり、従ってガス
冷媒量の増大により蒸発器（６）での圧力損失が上昇す
るという不具合も発生しない。また、第１の気液分離手
段（７）で気液を分離した後の液冷媒を再度第２の気液
分離手段（１１）で気液の分離を行うようにしているか
ら、第２の気液分離手段（１１）に流入する冷媒は液割
合が高くなっており、そのため流速が遅く、冷媒の気液
の分離効果を高めることができる。

【００２３】上記作用効果に加えて、請求項２記載の発
明によれば、温度作動式膨張弁（５）の下流側に、第１
の気液分離手段（７）を設けるに際して、前記温度作動
式膨張弁（５）の感温手段（５ａ、５ｃ）の設置場所
を、前記圧縮機吸入通路（１０）において、前記蒸発器
（６）で蒸発したガス冷媒と、前記第１のガス冷媒通路
（９）からのガス冷媒との合流位置より上流位置に設定
しているのて、感温手段（５ａ、５ｃ）により蒸発器
（６）からの過熱ガス冷媒温度を、第１のガス冷媒通路
（９）からの飽和ガス冷媒温度に影響されることなく、
的確に感知でき、従って膨張弁（５）の冷媒流量制御作
用を良好に維持できる。

【００２４】請求項３記載の発明によれば、冷媒流れに
旋回流を形成して、この旋回流により発生する遠心力を
利用して、冷媒の気液を良好に分離することができ、気
液の分離性能を向上できる。請求項４記載の発明によれ
ば、温度作動式膨張弁（５）に遠心式分離器からなる第
１の気液分離手段（７）を一体構成できるので、この両
者を小型、簡潔に、低コストで製作でき、かつ外部機器
との配管接続箇所も大幅に減少でき、実用上極めて有利
である。

【００２５】請求項５記載の発明によれば、第２の気液
分離手段（１１）を蒸発器（６）と一体構造に構成して
いるから、この両者（６、１１）の一体化により請求項
４と同様の効果を奏することができる。請求項７記載の
発明によれば、積層型蒸発器（６）の金属薄板積層構造
をそのまま利用して、第２の気液分離器（１１）を低コ
ストで効率よく製造できる。

【００２６】請求項８記載の発明によれば、自動車エン
ジンの回転数変動とともに圧縮機回転数が大幅に変動
し、また自動車走行環境の変化により冷凍装置の熱負荷
も大幅に変化する自動車空調用冷凍装置において、蒸発
器性能の向上を実現できる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を図に示す一実施例について説
明する。図１は自動車空調用冷凍装置のサイクル図で、
１は圧縮機で、電磁クラッチ（運転断続手段）１ａを介
して自動車エンジン（駆動源）２により駆動されるよう
になっている。３は凝縮器で、圧縮機１から吐出された
高温高圧のガス冷媒を図示しないファンにより送風され
る冷却空気（冷却媒体）によって冷却し、凝縮するもの
である。

【００２８】４はレシーバで、凝縮器４で凝縮した液冷
媒を蓄えて、液冷媒のみをその出口側に導出するもので
ある。５はレシーバ４からの冷媒を減圧、膨張せさる減
圧手段をなす温度作動式膨張弁で、５ａはその感温手段
をなす感温筒である。６は自動車空調用の蒸発器で、図
示しない送風機により車室内に送風される空調空気を冷
却、除湿するためのものである。

【００２９】この蒸発器６はアルミニュウム等の熱伝導
の良好な金属からなる薄板を積層して、一体ろう付けし
た積層型の構造であって、その詳細構造は後述する。７
は前記膨張弁５で減圧された気液２相状態の冷媒の気液
を分離する第１の気液分離器で、本例では、遠心式分離
器を使用している。この第１の気液分離器７は本例では
膨張弁５の下流側に膨張弁５とは独立に配置してある。

【００３０】上記の遠心式分離器７は、その軸方向が上
下方向に配置された円筒状内部空間７ａを有しており、
この空間７ａに対して、膨張弁５からの流入冷媒を円筒
形状の中心からずらして、接線方向に流入させることに
より冷媒の流れに旋回流を形成して、この旋回流により
発生する遠心力により冷媒の気液を分離する。すなわ
ち、分離器７の円筒状内部空間７ａで旋回流による遠心
力により、比重の大きい液冷媒を外周側に、また比重の
小さいガス冷媒を中心部に移行させ、そして液冷媒は下
方側に集めて、冷媒の気液を分離する。

【００３１】８は第１の気液分離器７で分離され、空間
７ａの下方部に集まった液冷媒が流入する第１の液冷媒
通路で、分離器７の底部から取り出され、第２の気液分
離器１１の入口部に連通している。９は第１の気液分離
器７で分離されたガス冷媒が流入する第１のガス冷媒通
路で、分離器７の上部の中心部から取り出されている。

【００３２】１０は圧縮機吸入通路で、蒸発器６で蒸発
したガス冷媒及び第１のガス冷媒通路９からのガス冷媒
を合流させて圧縮機１に吸入させるものである。前記膨
張弁５の感温筒５ａは、第１のガス冷媒通路９の通路１
０への合流位置より上流側に配置され、蒸発器６で蒸発
した過熱ガス冷媒のみの温度を検出するようにしてあ
る。ここで、感温筒５ａの内部には冷凍装置循環冷媒と
同じ冷媒が封入され、この封入冷媒の圧力が前記過熱ガ
ス冷媒の温度に応じて変化して、膨張弁５のダイヤフラ
ム５ｂに作用し、このダイヤフラム５ｂの変位により膨
張弁５の弁体（図示せず）の開度が変化するようになっ
ており、従って本例ではダイヤフラム５ｂにより弁体作
動手段が構成されている。

【００３３】第１のガス冷媒通路９は直接、圧縮機吸入
通路１０に接続されているので、第１のガス冷媒通路９
へのガス冷媒に液冷媒が混入することを確実に防止し
て、蒸発器６の性能低下を防ぐ必要がある。そのため、
膨張弁５による減圧後の気液２相冷媒の乾き度が小さく
なる低負荷時にも、ガス冷媒のみが第１のガス冷媒通路
９に流出するように、第１のガス冷媒通路９の通路抵抗
が設定されている。

【００３４】従って、膨張弁５による減圧後の気液２相
冷媒の乾き度が大きくなる高負荷時には、第１の液冷媒
通路８の液冷媒にガス冷媒が混入するようになる。この
ガス冷媒を分離するために、第２の気液分離器１１が必
要となる。そして、前記第２の気液分離器１１で分離さ
れた液冷媒は第２の液冷媒通路１２を通って、またガス
冷媒は第２のガス冷媒通路１３を通って、それぞれ独立
に蒸発器６の冷媒蒸発通路（チューブ）に供給されるよ
うになっている。

【００３５】次に、上記第２の気液分離器１１および蒸
発器６の具体的構造を図２〜図１２により詳述する。図
２は第２の気液分離器１１を一体化した蒸発器６の要部
の斜視図である。蒸発器６は、冷媒と空気との熱交換を
行うコア部６１、第１の液冷媒通路８から供給された液
冷媒（前述のように高負荷時にはガス冷媒が混入する）
を気液分離する第２の気液分離器１１（気液分離室１１
０等から構成される）、前記第１の液冷媒通路８からの
冷媒を気液分離室１１０に導入する入口パイプ１１１、
およびコア部６１で蒸発したガス冷媒を導出する出口パ
イプ１１２等より構成され、一体ろう付けによって製造
されている。出口パイプ１１２は、図１の圧縮機吸入通
路１０に連通する。

【００３６】コア部（熱交換部）６１は、多数の偏平チ
ューブ６２（冷媒蒸発通路）とコルゲートフィン６３と
を交互に積層して成る。偏平チューブ６２は、２枚のプ
レート６２ａ、６２ｂを向かい合わせて接合することに
より形成され（図３、９参照）、その各プレート６２
ａ、６２ｂは、低融点のアルミろう材を芯材（例えばＡ
３００３）の両面にクラッドしたブレージングシートに
て成形されている。

【００３７】各プレート６２ａ、６２ｂには、図４およ
び図５に示すように、中央部を上下方向に延びる仕切リ
ブ６２ｃが設けられるとともに、表面には多数の斜めリ
ブ６２ｄが設けられている。また、仕切リブ６２ｃの下
端側は二股に分岐して設けられ、その分岐した一方は仕
切リブ６２ｃの途中を切り欠いて連通口６２ｈが設けら
れている。

【００３８】各プレート６２ａ、６２ｂの最下部には、
それぞれ３つの開口部、すなわち液用タンク開口部６２
ｅ、ガス用タンク開口部６２ｆ、出口タンク開口部６２
ｇが並んで形成されている。この各プレート６２ａ、６
２ｂを向かい合わせて偏平チューブ６２を構成すること
で、互いの仕切リブ６２ｃが当接して、偏平チューブ６
２の内部に逆Ｕ字状の冷媒蒸発通路６２ｉが形成され
る。また、各プレート６２ａ、６２ｂの斜めリブ６２ｄ
は交差状に突き合わされて、冷媒蒸発通路６２ｉを流れ
る冷媒の流れを攪乱して冷媒側熱伝達率を向上する。

【００３９】そして、液用タンク開口部６２ｅと出口タ
ンク開口部６２ｇは逆Ｕ字状の冷媒蒸発通路６２ｉの両
端部に連絡され、ガス用タンク開口部６２ｆは仕切リブ
６２ｃの切欠き部分で形成される連通口６２ｈを介して
冷媒蒸発通路６２ｉの入口付近と連通されている。上記
偏平チューブ６２をコルゲートフィン６３とともに多数
積層してコア部６１を形成することにより、各偏平チュ
ーブ６２の液用タンク開口部６２ｅ、ガス用タンク開口
部６２ｆ、出口タンク開口部６２ｇがそれぞれ連通され
て、液用タンク６４（図９、１０参照）、ガス用タンク
６５（図１１参照）、出口タンク６６（図１２参照）を
構成する。

【００４０】なお、図１において説明した第２の液冷媒
通路１２は、液用タンク６４の冷媒流路で構成され、第
２のガス冷媒通路１３は、ガス用タンク６５から連通口
６２ｈに至る冷媒流路で構成されている。コルゲートフ
ィン６３は、薄いアルミニウム板を波状に加工したロー
ラ成型品で、表面には熱交換効率を高めるために多数の
ルーバ（図示しない）が形成されている。

【００４１】第２の気液分離器１１は、偏平チューブ６
２と同様のブレージングシートで形成された２枚のプレ
ート１１ａ、１１ｂ（図６〜８参照）よりなり、コア部
６１の積層方向における一方の端部に設けられている。
各プレート１１ａ、１１ｂには、図６に示すように、プ
レス加工によって、その表面に多数のディンプル（円形
凹所）１１ｃが形成されるとともに、上下方向に等間隔
で延びる２本のリブ１１ｄ、１１ｅが設けられている。
一方のリブ１１ｄは、プレート１１ａ、１１ｂの下端か
ら上端に至る全長にわたって設けられ、他方のリブ１１
ｅは、上端まで達することなく、プレート１１ａ、１１
ｂの下端から上部まで延びて設けられている。

【００４２】また、コア部６１側に配されるプレート１
１ｂの最下部には、２本のリブ１１ｄ、１１ｅによって
区画された平面部に３つの開口部、すなわち液側開口部
１１ｆ、ガス側開口部１１ｇ、出口側開口部１１ｈが形
成されている。なお、ディンプル１１ｃは、プレート１
１ａとプレート１１ｂとを多点で接合して耐圧強度を高
める役割を果たすとともに、気液二相冷媒流の衝突によ
り気液分離を促進する機能を有する。

【００４３】２枚のプレート１１ａ、１１ｂは、図７お
よび図８に示すように、それぞれのディンプル１１ｃと
各リブ１１ｄ、１１ｅが突き合わされた状態でろう付け
されて、偏平な形状からなる第２の気液分離器１１を形
成する。そして、この気液分離器１１には、２本のリブ
１１ｄ、１１ｅによって仕切られた縦長の液貯留室１１
３、ガス貯留室１１４、出口室１１５が形成されてい
る。液貯留室１１３の上部は、気液分離室１１０となっ
ている。

【００４４】上記液貯留室１１３（気液分離室１１
０）、ガス貯留室１１４、出口室１１５は、ガス貯留室
１１４を挟んで液貯留室１１３と出口室１１５とが両側
に形成され、ガス貯留室１１４は、液貯留室１１３およ
び出口室１１５と比べて狭く形成されている。また、出
口室１１５とガス貯留室１１４は、リブ１１ｄによって
完全に区画されているが、液貯留室１１３の上部に形成
される気液分離室１１０とガス貯留室１１４は、リブ１
１ｅの上部側の連通路１１ｉで連通され、気液分離室１
１０内のガス冷媒が連通路１１ｉを通ってガス貯留室１
１４に流出するようになっている。

【００４５】この第２の気液分離器１１は、液貯留室１
１３、ガス貯留室１１４、出口室１１５が、液側開口部
１１ｆ、ガス側開口部１１ｇ、出口側開口部１１ｈを介
して、それぞれ液用タンク６４、ガス用タンク６５、出
口タンク６６に連通されている（図１０、図１１、図１
２参照）。入口パイプ１１１と出口パイプ１１２とは、
それぞれ第２の気液分離器１１の気液分離室１１０と出
口室１１５とに連通されるように、プレート１１ａの上
部に設けられた各挿入孔（図示しない）に挿入され、各
パイプ１１１、１１２の先端部に形成されたバーリング
部１１６（図９参照）でプレート１１ａにろう付け接合
されている。

【００４６】入口パイプ１１１は、バーリング部１１６
より先端側が突出されて、その先端面がコア部側のプレ
ート１１ｂに当接するまで気液分離室１１０内に差し込
まれている。そして、突出された先端部には、図６およ
び図９に示すように、下向きに開口する切欠き部１１１
ａが形成されている。出口パイプ１１２は、コア部６１
で蒸発したガス冷媒を出口室１１５より流出させるもの
で、出口室１１５の内部まで差し込まれることはなく、
その先端面が外側のプレート１１ａの内壁面と面一とな
るように設けられている。

【００４７】次に、本実施例の作動を説明する。減圧手
段をなす温度作動式膨張弁５で減圧された気液二相の冷
媒は、先ず第１の気液分離器７において気液が分離さ
れ、ガス冷媒は第１のガス冷媒通路９を通って直接圧縮
機吸入通路１０に流出する。ここで、冷凍装置の高負荷
時には、高圧が１５Ｋｇ／ｃｍ² 程度まで上昇し、その
結果膨張弁５出口での気液２相冷媒の乾き度が０．３５
程度まで大きくなり、ガス量の比率が増加する。

【００４８】そのため、第１の気液分離器７で冷媒の気
液が完全に分離されず、第１の液冷媒通路８の液冷媒に
ガス冷媒が混入する。そして、このガス冷媒が混入した
液冷媒は第１の液冷媒通路８を通って、入口パイプ１１
１より第２の気液分離器１１の気液分離室１１０に流入
する。ここで、入口パイプ１１１の先端部が切欠き部１
１１ａによって下向きに開口されていることから、気液
二相の冷媒は、気液分離室１１０の内壁面に衝突した
後、切欠き部１１１ａより下向きに気液分離室１１０に
流れ込むことになる。この時、下向きの慣性力と重力の
作用により、液冷媒とガス冷媒とが分離し、液冷媒は気
液分離室１１０の下方に位置する液貯留室１１３に貯留
されて、ガス冷媒は気液分離室１１０を上昇してガス貯
留室１１４に流れ込む。

【００４９】そして、液貯留室１１３に貯留された液冷
媒は、図１０に示すように、液側開口部１１ｆを介して
液用タンク６４に流入し、液用タンク６４に充満した
後、各偏平チューブ６２の冷媒流路に均等に分配され
る。また、ガス貯留室１１４に流れ込んだガス冷媒は、
図１１に示すように、ガス側開口部１１ｇを介してガス
用タンク６５に流入し、ガス用タンク６５より各偏平チ
ューブ６２に均等に分配されて、各偏平チューブ６２の
連通口５ｈを介して冷媒流路に流れ込み、前述の液冷媒
と合流する。

【００５０】各偏平チューブ６２の冷媒流路６２ｉを流
れる冷媒は、周囲の空気と熱交換されて蒸発し、ガス冷
媒となって出口タンク６６へ集合した後、図１２に示す
ように、出口タンク６６より出口側開口部１１ｈを介し
て第２の気液分離器１１の出口室１１５に流れ込み、出
口パイプ１１２より流出して圧縮機吸入通路１０に流れ
る。 このように、本実施例では、高負荷時に、減圧手
段下流に発生する多量のガスを含んだ気液二相の冷媒を
第１、第２の気液分離器７、１１で２段階に気液分離す
ることにより、簡単な構成で、確実に冷媒の気液を分離
でき、各偏平チューブ６２に均等に液冷媒を分配するこ
とができる。従って、各偏平チューブ６２で冷媒の過不
足が生じないため、冷媒蒸発器６のコア部６１全体を冷
却作用のために最大限有効に使用することができる。

【００５１】本実施例では、第２の気液分離器１１を蒸
発器６のコア部６１と一体に形成したが、蒸発器６とは
別体を成すように設けても良い。図１３、図１４は本発
明の他の実施例を示すもので、上記実施例における第１
の気液分離器７と膨張弁５とを一体化した例である。５
０は膨張弁５の本体ケースで、アルミニュウム等の金属
で略直方体状に成形されており、図１３の上下方向は実
際の使用状態の上下方向と一致しており、この本体ケー
ス５０の下方部右側にはレシーバ４からの液冷媒が流入
する冷媒入口１４が開口している。

【００５２】この冷媒入口１４は本体ケース５０の下方
中央部に形成された弁体収容室１５に連通しており、こ
の室１５内には、膨張弁５の弁体１６及び弁バネ１７が
収容されている。このバネ１７の取り付け荷重は、本体
ケース５０にネジ止め固定された取り付け板１８によっ
て調整可能になっている。ここで、冷媒入口１４と弁体
収納室１５によって膨張弁５の液冷媒流入通路を構成し
ている。

【００５３】１９はこの液冷媒流入通路の下流側に形成
された絞り通路で、液冷媒を減圧するためのものであ
り、この絞り通路１９の開度を弁体１６により調整する
ようになっている。本例では、この絞り通路１９の直後
に遠心式の第１の気液分離器７を設置しており、具体的
には本体ケース５０の上下方向の略中央部にこの分離器
７を設置してある。

【００５４】そして、絞り通路１９から噴出する減圧後
の気液２相冷媒の流れ方向が、分離器７の円筒状内部空
間７ａに対して円筒中心よりずらしてある（図３参照）
ので、この気液２相冷媒は円筒状内部空間７ａにおいて
旋回流イを生ずるようになっている。２０は分離器７の
円筒状内部空間７ａの中心位置に突出するように配置さ
れたガス冷媒導出パイプで、第１のガス冷媒通路９に接
続されている。本体ケース５０の上方部には、圧縮機吸
入通路１０が左右方向に円筒状に貫通するように形成さ
れており、この通路１０の左右方向の右寄り（出口寄
り）部分に第１のガス冷媒通路９の出口部が合流してい
る。

【００５５】膨張弁５の感温部材５ｃは、蒸発器６で蒸
発した過熱ガス冷媒の温度を感知する感温手段をなすも
のであって、図１の感温筒５ａに相当する。この感温部
材５ｃは蒸発器出口の過熱ガス冷媒の温度を的確に検出
できるようにするため、圧縮機吸入通路１０において、
前記第１のガス冷媒通路９の出口部との合流位置より上
流側部分に配置されている。通路１０の出口端１０ａは
圧縮機１の吸入側に接続され、入口端１０ｂは蒸発器６
の出口パイプ１１２に接続される。

【００５６】２１は通路接続手段をなす継手部材で、ア
ルミニュウム等の金属にて第１、第２のパイプ部２２、
２３と連結板２４とを一体に形成した形状に成形されて
いる。第１のパイプ部２２は図１の第１の液冷媒通路８
を形成するものであって、この第１のパイプ部２２は遠
心式分離器７の円筒状内部空間７ａの開口端７ｂを第２
の気液分離器１１の入口パイプ１１１に接続するもの
で、遠心分離された液冷媒を良好に流出させるために、
本例では以下の工夫がなされている。

【００５７】すなわち、遠心式分離器７において、円筒
状内部空間７ａに対して開口端７ｂの径を拡大するとと
もに、開口端７ｂの中心を空間７ａの中心より下方に下
げ（図１４参照）、そしてこの開口端７ｂの中心より下
方部分に対向するように第１のパイプ部２２の入口２２
ａの位置が設定してある。これにより、円筒状内部空間
７ａにおいて遠心分離され、外周側に移動、集中した液
冷媒を重力により開口端７ｂの下方部に集め、しかるの
ち前記入口２２ａにスムーズに流入させることができ
る。

【００５８】継手部材２１の第２のパイプ部２３は、蒸
発器６の出口パイプ１１２と圧縮機吸入通路１０の入口
端１０ｂとを接続するものである。次に、膨張弁５の弁
体１６の作動機構について説明すると、弁体１６は作動
棒２５に一体に連結されており、この作動棒２５の上端
は感温部材５ｃに当接しており、この感温部材５ｃは本
例ではアルミニュウム等の熱伝導の良好な金属で成形さ
れた円柱体から構成されている。そして、この感温部材
５ｃの上端は、本体ケース５０の最上部の外面側に配置
されたダイヤフラム２６（図１のダイヤフラム５ｂに相
当）に当接しているので、このダイヤフラム２６の上下
方向の変位に応じて円柱状感温部材５ｃ、作動棒２５を
介して弁体１６も変位するようになっている。

【００５９】ダイヤフラム２６の下方側の空間２７は感
温部材５ｃの周囲の連通路２８を介して、圧縮機吸入通
路１１に連通しているので、空間２７内の圧力は通路１
１と同じ圧力となる。一方、ダイヤフラム２６の上方側
の空間２９はカバー３０にて密封されており、かつその
内部には冷凍装置の循環冷媒と同種の冷媒ガスが封入さ
れており、この封入ガスは感温部材５ｃの感知した蒸発
器出口の過熱ガス冷媒温度が金属製ダイヤフラム２６を
介して伝導され、この過熱ガス冷媒温度に応じた圧力変
化を示す。ダイヤフラム２６は弾性に富み、かつ熱伝導
が良好で、強靱な材質で形成することが好ましく、例え
ばステンレス等の金属からなる。

【００６０】膨張弁５の弁体１６の作動機構が上記のご
とく構成されているので、弁体１６は、ダイヤフラム２
６を下方に押圧する過熱ガス冷媒温度に応じた圧力と、
ダイヤフラム２６を上方に押圧する通路１１の冷媒圧力
及びバネ１７の取り付け荷重とのバランスで変位するこ
とにより、蒸発器出口のガス冷媒の過熱度を所定値に維
持するように、絞り通路１９の開度を制御する。従っ
て、本例では、感温部材５ｃ、ダイヤフラム２６等によ
り弁体作動手段を構成している。

【００６１】なお、本発明は上述した図示の実施例に限
定されずに、種々変形可能であり、例えば第２の気液分
離器１１のみならず、第１の気液分離器７を蒸発器６と
一体構造にすることも可能である。また、蒸発器６とし
て、図２〜１２に図示した積層型の他に、プレートフィ
ンと丸チューブとを組合せたタイプのもの、多穴偏平チ
ューブとコルゲートフィンとを組合せたタイプのもの等
種々のものを使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す冷凍装置サイクル図で
ある。

【図２】第２の気液分離器と蒸発器とを一体化した構造
の要部斜視図である。

【図３】蒸発器偏平チューブの一部破断正面図である。

【図４】上記偏平チューブを構成する一方のプレートの
正面図である。

【図５】上記偏平チューブを構成する他方のプレートの
正面図である。

【図６】第２の気液分離器の一部断面（図９のＦ−Ｆ断
面）正面図である。

【図７】図６のＤ−Ｄ断面図である。

【図８】図６のＥ−Ｅ断面図である。

【図９】第２の気液分離器部分の側面断面図である。

【図１０】蒸発器の液用タンク部分の断面図で、図２の
Ａ−Ａ断面を示す。

【図１１】蒸発器のガス用タンク部分の断面図で、図２
のＢ−Ｂ断面を示す。

【図１２】蒸発器の出口タンク部分の断面図で、図２の
Ｃ−Ｃ断面を示す。

【図１３】本発明の他の実施例を示す膨張弁部分の断面
図である。

【図１４】図１３の膨張弁の斜視図である。

【符号の説明】 １ 圧縮機 ２ 自動車エンジン ３ 凝縮器 ５ 温度作動式膨張弁（減圧手段） ５ａ 感温筒（感温手段） ５ｂ ダイヤフラム（弁体作動手段） ５ｃ 感温部材（感温手段） ６ 蒸発器 ７ 遠心式分離器（第１の気液分離手段） ８ 第１の液冷媒通路 ９ 第１のガス冷媒通路 １０ 圧縮機吸入通路 １１ 第２の気液分離器 １２ 第２の液冷媒通路 １３ 第２のガス冷媒通路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機と、 この圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒を冷却
   し、凝縮する凝縮器と、 この凝縮器で凝縮された液冷媒を減圧する減圧手段と、 この減圧手段で減圧された気液２相冷媒を液冷媒とガス
   冷媒とに分離する第１の気液分離手段と、 この第１の気液分離手段で分離された液冷媒が流入する
   第１の液冷媒通路と、 前記第１の気液分離手段で分離されたガス冷媒が流入す
   る第１のガス冷媒通路と、 前記第１の液冷媒通路の下流側に設けられ、冷媒の気液
   を再度分離する第２の気液分離手段と、 この第２の気液分離手段で分離された液冷媒が流入する
   第２の液冷媒通路と、 前記第２の気液分離手段で分離されたガス冷媒が流入す
   る第２のガス冷媒通路と、 この第２の気液分離手段の下流側に設けられ、かつ並列
   に形成された多数の冷媒蒸発通路を有する蒸発器であっ
   て、前記第２の液冷媒通路からの液冷媒および前記第２
   のガス冷媒通路からのガス冷媒がそれぞれ独立に前記冷
   媒蒸発通路内に導入され、この冷媒蒸発通路内で液冷媒
   とガス冷媒が合流するように構成された蒸発器と、 この蒸発器で蒸発したガス冷媒に前記第１のガス冷媒通
   路からのガス冷媒を合流させて前記圧縮機の吸入側に吸
   入させる圧縮機吸入通路と、 を備えることを特徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 前記減圧手段は、前記凝縮器で凝縮され
   た液冷媒を減圧する絞り通路及びこの絞り通路の開度を
   調整する弁体を有する温度作動式膨張弁からなり、 さらに、前記温度作動式膨張弁には、 前記圧縮機吸入通路において、前記蒸発器で蒸発したガ
   ス冷媒と、前記第１のガス冷媒通路からのガス冷媒との
   合流位置より上流位置に配置され、前記蒸発器で蒸発し
   たガス冷媒の温度を感知する感温手段、及びこの感温手
   段によって感知される前記ガス冷媒温度に応答して前記
   弁体の開度を調整する弁体作動手段が備えられているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
3. 【請求項３】 前記第１の気液分離手段は、冷媒流れに
   旋回流を形成して、この旋回流により発生する遠心力に
   より冷媒の気液を分離する遠心式分離器であることを特
   徴とする請求項１または２に記載の冷凍装置。
4. 【請求項４】 前記第１の気液分離手段は、冷媒流れに
   旋回流を形成して、この旋回流により発生する遠心力に
   より冷媒の気液を分離する遠心式分離器であり、かつこ
   の遠心式分離器は、前記温度作動式膨張弁の絞り通路直
   後に配置され、前記遠心式分離器と、前記温度作動式膨
   張弁とが一体構造に構成されていることを特徴とする請
   求項２に記載の冷凍装置。
5. 【請求項５】 前記第２の気液分離手段は、前記蒸発器
   と一体構造に構成されていることを特徴とする請求項１
   ないし４のいずれか１つに記載の冷凍装置。
6. 【請求項６】 前記第２の気液分離手段は、前記蒸発器
   と一体構造に構成されており、冷媒の気液を分離する気
   液分離室と、この気液分離室で分離された液冷媒を貯留
   する液貯留室と、前記気液分離室で分離されたガス冷媒
   を貯留するガス貯留室とを有し、 前記液貯留室内の液冷媒が前記第２の液冷媒通路を通し
   て、また前記ガス貯留室内のガス冷媒が前記第２のガス
   冷媒通路を通して、それぞれ独立に前記蒸発器の各冷媒
   蒸発通路内に導入されるようにしたことを特徴とする請
   求項１ないし５のいずれか１つに記載の冷凍装置。
7. 【請求項７】 前記蒸発器は、金属薄板を積層すること
   により多数の並列配置の冷媒蒸発通路を構成する積層型
   の蒸発器であって、 前記金属薄板の積層により、前記気液分離室、前記液貯
   留室およびガス貯留室が構成され、さらに前記第２の液
   冷媒通路および前記第２のガス冷媒通路が前記金属薄板
   の積層により構成されるようにしたことを特徴とする請
   求項６に記載の冷凍装置。
8. 【請求項８】 請求項１、２、３、５、６、７のいずれ
   か１つに記載の冷凍装置において、 前記圧縮機が自動車用エンジンによって駆動され、前記
   蒸発器が車室空調用空気を冷却する冷却器として使用さ
   れることを特徴とする自動車空調用冷凍装置。