WO1994007091A1

WO1994007091A1 - Evaporateur pour appareil de conditionnement de l'air

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Publication number: WO1994007091A1
Application number: PCT/JP1993/001327
Authority: WO
Inventors: Etsuo Hasegawa; Yasushi Yamanaka; Yoshiyuki Yamauchi; Masahiro Shimoya; Toshio Ohara; Yoshiharu Kajikawa; Toshihiro Yamamoto; Kenichi Fujiwara; Shin Nishida; Yoshiaki Takano; Nobuharu Kakehashi
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1992-09-17
Filing date: 1993-09-16
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 1995-03-17
Also published as: EP0611926A1; EP0611926A4; US5524455A; JP2917764B2; DE69312046D1; JPH06185831A; DE69312046T2; EP0611926B1

Description

明細書冷房装置用蒸発器技術分野

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。背景技術

従来より、蒸発器として、 2 枚の平板状のコアプレー卜を重ね合わせて冷媒が通る冷媒流路を形成したコアと、フィンとを交互に複数段積層したものがある。このような蒸発器では、各冷媒流路への冷媒の分配が不均一になることから、例えば、特公昭 5 8 - 4 1 4 2 9号公報にあるものが知られている。この蒸発器は、コアプレートに固定の絞りを構成する細長い微小流路を形成したもので、凝縮器で凝縮液化された冷媒をそのまま蒸発器に送り、各コア毎の固定の絞りで各冷媒流路への冷媒の量が均一になるように分配すると共に、減圧させるようにしたものである。

—方、冷凍システムにおいて、性能向上を図るために、レシーバ以降に発生する冷房に関与しないガス冷媒を極力少なくし、有効冷媒を増すために、レシーバの出口の高温配管と、蒸発器と感温筒の間の低温配管との間で熱交換させる熱交換部を設けた、いわゆるスーパクールを持たせたものが提案されている（ 1 9 8 5 年 3 月 1 5 日発行の日本電装公開技報 4 0 — 0 7 6 ) 。

しかしながら、こうした従来の固定の絞りを設けた蒸発器では、気液二相の状態の冷媒がこの固定の絞りに流入すると、冷媒の均一な分配を達成できない。即ち、 .ガス状態の冷媒が多く通過する固定の絞りと、液体状態の冷媒が多く通過する固定の絞りとが生じてしまうという問題がある。

そこで、前記固定の絞りを設けた蒸発器を前記冷凍サイクルに用いて、熱交換部により、レシーバ以後の冷媒を、蒸発器を通過した低温冷媒により冷却して、スーパクールを持たせることにより、液体状態の冷媒を增加させ、固定の絞りによる冷媒の分配がより均一になるようにすることも考えられる。

しかし、冬期のように、室内温度が室外温度より高く、凝縮器を冷却する空気温度が 0 ~ 1 0度と低い場合や、過渡的運転状態のときのようなレシーバ内の液不足から蒸発器に供給される冷媒量が不足している場合には、蒸発器の出口温度が上昇し、熱交換部による冷媒の冷却が十分にできない場合があった。あるいは、蒸発器の出口の冷媒温度がレシーバを通過した冷媒温度よりも高くなり、逆にレシーバを通過した冷媒を蒸発させてしまい、蒸発器の性能を大幅に低下させてしまう場合があるという問題があった。

また、前記蒸発器では、凹部を設けた 2 枚の平板状のコアプレートに固定の絞りを形成しているが、分配を均一にするためには、この複数の固定絞りが正確な同一の断面積に形成されないと、逆に不均一分配の原因になってしまう。例えば、コアプレートは 2 枚がロー付により接合されるので、ロー材がこの固定の絞りに流れ込んで、正確な断面積を有する同一の固定絞りの形成が容易でないといった製造上の問題があった。

そこで本発明は上記の課題を解決することを目的とし、冷房性能の低下を招くことなく、各冷媒流路に冷媒を均一に分配することができる冷房装置用蒸発器を提供することにある。発明の開示

かかる目的を達成すべく.、本発明は課題を解決するための手段として次の構成を取った。即ち、

冷媒を循環させる冷凍サイクルでの減圧弁の下流に設けられる冷房装置用蒸発器において、

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を備え、また、前記減圧弁と前記流入流路とを連通する被冷却流路と、前記流出流路に接続され前記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を備え、

かつ、前記熱交換部の被冷却流路よりも.下流側の前記冷媒流路に第 1 絞りを介装すると共に、少なくとも前記熱交換部と前記第 1 絞りとを迂回するバイパス流路に第 2 絞りを設けたことを特徴とする冷房装置用蒸発器の構成がそれである。

また、前記バイパス流路は前記減圧弁と前記熱交換部との間から分岐した構成としてもよく、また、前記バイパス流路は前記減圧弁の上流から分岐される構成としてもよく、前記バイパス流路に上流側と下流側との圧力差が一定値以上になったときに閉弁する開閉弁を介装した構成としてもよい。更に、気液二相の前記冷媒をそれぞれ気体と液体とに分離する気液分離器を前記減圧弁と前記熱交換部との間の前記被冷却流路に介装し、前記気液分離器により分離された前記液体の冷媒が前記バイパス流路に流入可能に接続して分岐した構成としてもよい。

あるいは、前記バイパス流路が、前記第 1 絞りを通過した前記冷媒のジッ卜噴流の発生を防止可能に、前記第 1 絞りの下流側で前記被冷却流路に合流する構成や、前記第 1 絞りを通過した前記冷媒のジュット噴流が衝突する壁を形成した構成としてもよい。

前記構成を有する冷房装置用蒸発器は、第 1 絞りと第 2絞りとにより、被冷却流路とバイパス流路とにそれぞれ分流され、冷媒の一部は被冷却流路を通り、第 1 絞りにより減圧された後、また、バイパス流路に流入した冷媒は、第 2 .絞りにより減圧された後、合流されて蒸発部の流入流路に流入する。

そして、流入流路から各冷媒流路に冷媒が分配されて、各冷媒流路を通過する際に熱交換が行われ、流出流路から冷却流路に流入する。熱交換部の冷却流路と被冷却流路との間で熱交換が行われ、被冷却流路内の冷媒が冷却されて、液化が促進される。特に冬季に冷房装置を作動させた場合、熱交換部の冷却流路と被冷却流路の圧力差が小さいので、冷却流路に入る冷媒の加熱度が異常に高くなるような現象がおきると、被冷却流路の冷媒が加熱され、冷媒の体積が増加して被冷却流路を流れる冷媒量が減少するが、バィパス流路によって必要な冷媒の量が確保される。

開閉弁を介装した場合、負荷が大きいときにバイパス流路の上流側と下流側との圧力差が一定値以上になると、開閉弁が閉弁してバイパス流路を遮断して、被冷却流路にのみ冷媒が流れるようにして冷却性能を向上させる。

気液分離器を設けた場合、気液分離器が気液二層状態の冷媒を気体と液体とに分離し、液体をバイパス流路に気体を被冷却流路に分けるので、冬季時にバイパス流路を通る冷媒量がより多く確保できる。バイパス流路が、ジエツト噴流の発生を防止するように接続されると、第 1 絞りを通過した後の冷媒によるジエツ卜噴流の発生が抑制されて、騒音の発生が防止され、また、ジェット噴流が衝突する壁を形成すると、第 1 絞りを通過した冷媒のジエツト噴流による騒音の発生が防止される。図面の簡単な説明

図 1 は本発明の一実施例として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、図 2 は本実施例の膨張弁の概略構成図、図 3 は本実施例の蒸発器の概略構成を示す斜視図、図 4 は本実施例の蒸発器の側面図、図 5 は図 4 の ·Α A拡大断面図、図 6 は本実施例の第 2 プレートの拡大正面図、図 7 は図 5 の B B拡大断面図、図 8 は図 5 の C C拡大断面図、図 9 は図 5 の D D拡大断面図、図 1 0 は本実施例の夏期における第 1 絞り及び第 2 絞りの冷媒の流量を示すグラフ、図 1 1 は本実施例の冬期における第 1 絞り及び第 2 絞りの冷媒の流量を示すグラフ、図 1 2 は本実施例の夏期におけるモリエル線図を示すグラフ、図 1 3 は本実施例の冬期における冷媒の量が少ない状態を示す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、図 1 4 は本実施例の冬期におけるモリエル線図を示すグラフ、図 1 5 は冬期における冷媒の量が少ない状態を示す第 2 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、図 1 6 は第 3 実施例の蒸発器の一部分解斜視図、図 1 7 は第 3 実施例の第 1 プレートの拡大正面図、図 1 8 は第 3 実施例のキヤビラリプレートの拡大正面図、図 1 9 は第 3 実施例のコアプレートの拡大正面図、図 2 0 は第 4 実施例の開閉弁の拡大断面図、図 2 1 は第 4 実施例の開閉弁の開弁状態の説明図、図 2 2 は第 4 実施例の開閉弁の閉弁状態の説明図、図 2 3 は第 4 実施例の開閉弁の弁開度と圧力との関係を示すグラフ、図 2 4 は第 4 実施例の開閉弁の取付状態を示す概略斜視図、図 2 5 は第 5 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、図 2 6 は第 5 実施例のモリエル線図を示すグラフ、図 2 7 は第 6 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、図 2 8 は第 6 実施例のオリフィスプレー卜の拡大正面図、図 2 9 は第 6 実施例の第 1 絞りと第 2 絞りの関係を示す説明図、図 3 0 は第 6 実施例のキヤビラリプレートの拡大正面図、図 3 1 は第 6実施例の第 1 キヤビラリ流路と第 2 キヤビラリ流路の関係を示す説明図、図 3 2 は第 6 実施例のキヤビラリ.流路を用いた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、図 3 3 は第 6 実施例の第 1 キヤビラリ流路の途中に第 2 キヤビラリ流路を合流させたときの関係を示す説明図、図 3 4 は第 7 実施例の第 1 絞りにオリフィスを用いた場合 ·の要部拡大断面図、図 3 5 は第 7 実施例のキヤビラリプレートの拡大正面図、図 3 6 は図 3 5 の E E拡大断面図である。発明を実施するための最良の形態

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 は本発明の一実施例である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。

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。尚、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。

膨張弁 6 は、弁 7 が、ばね 1 0 により閉弁方向に付勢力 P s により付勢されると共に、弁 7 の一端がダイヤフラム 1 2 に係合されている。更に、後述する蒸発器 1 6 の下流側に設けられた感温筒 8 を備え、蒸発器 1 6 の下流側の冷媒温度が上昇すると、感温筒 8 内の圧力 P f が上昇し、即ち冷房負荷が増加すると、この圧力 P f がキヤビラリ一チューブ 1 4 を介してダイヤフラム 1 2 の一側に作用して、弁 7 を開 #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。

また、膨張弁 6 には、蒸発器 1 6 の下流側の冷媒圧力 P 0 をダイヤフラム 1 2 の他側に導入す-る外均管 1 7 が設けられており、弁 7 による開度は、前記ばね 1 0 の付勢力 P s と外均管 1 7 からの圧力 P 0 及びキヤビラリ一チューブ 1 4 からの圧力 P f の釣合（ P f = P s + P 0 ) により、蒸発器 1 6 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。

前記膨張弁 6 から出た冷媒は、蒸発器 1 6 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 1 6 は、蒸発部 1 8 と熱交換部 2 0 とを備えており、蒸発部 1 8 は、図 3 に示すように、流入流路 2 2 と.流出流路 2 4 とを備えている。そして、両流路 2 2 , 2 4 は複数の並列に接続された冷媒流路 2 6 により連通されており、冷媒流路 2 6 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。

一方、前記膨張弁 6 と蒸発部 1 8 の流入流路 2 2 とを連通する被冷却流路 2 8 を備え、この被冷却流路 2 8 の下流側には第 1 絞り 3 0 が形成されている。また、一端が蒸発部 1 8 の流出流路 2 4 に接続された冷却流路 3 2 を備えており、冷却流路 3 2 の他端は出口孔 3 4 を介して、排出流路 3 6 に接続されている第 1 絞り 3 0 の上流側の被冷却流路 2 8 と冷却流路 3 2 との冷媒の間で、熱交換が可能にされて熱交換部 2 0 が形成されている。

排出流路 3 6 には、前記感温筒 8 、及び外均窨 1 7 が取り付けられており、排出流路 3 6 は出口孔 3 4 から排出された冷媒をコンプレツサ 1 に導出するように接続されている。

更に、膨張弁 6 と熱交換部 2 0 との間の被冷却流路 2 8 に、バイパス流路 3 8 の一端が接続されて分岐されており、このバイパス流路 3 8 の他端は、第 1 絞り 3 0 よりも下流側の被冷却流路 2 8 に ί妾続されて合流されている。また、バイパス流路 3 8 には、第 2 絞り 4 0 が介装されている。

次に、前述した蒸発器 1 6 、特に熱交換部 2 0 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 2 6 が形成されたコアプレート 4 2 がフィン 4 4 を挟んで複数積層されて蒸発部 1 8 が形成されている。また、第 1 、第 2 の側板 4 6 , 4 8 の間に複数組の第 1 、第 2 プレート 5 0 , 5 2 が積層されており、 1 組の両プレート 5 0 , 5 2 は対称の形状をしている。

第 1 、第 2 プレート 5 0 , 5 2 には、波型の凹凸が多数形成されており、積層することにより、図 8 に示すように、第 1 プレート 5 0 の内側と第 2 プレート 5 2 の内側との間に多数の第 1 流路 5 4 が形成される。また、同様に、第 2 プレート 5 2 の外側と第 1 プレート 5 0 の外側との間に多数の第 2 流路 5 6 が形成されるように構成されているそして、図 5 , 7 に示すように、第 1 の側板 4 6 及び一部の第 1 プレート 5 0 の上方には、入口孔 5 7 及び流入孔 5 8 が形成されている。この流入孔 5 8 は、前記第 1 流路 5 4 と連通するように構成されており、第 1 流路 5 4 は、第 1 、第 2 プレート 5 0 , 5 2 の下方に形成された第 1 連通孔 6 0 に接続されている。

また、第 1 プレート 5 0 のうち、第 2 の側板 4 8側に設けられている一枚の第 1 プレート 5 0 a には、第 1 連通孔 6 0 に代えて、オリフイスにより形成された第 1 絞り 3 0 が設けられている。この第 1 絞り 3 0 は、第 2 プレート 5 2 の第 1 連通孔 6 0 及び第 2 の側板 4 8 に形成された第 1 接続孔 6 2 を介して、蒸発部 1 8 の流入流路 2 2 に接続されている。前記流入孔 5 8 、第 1 流路 5 4、第 1 連通孔 6 0 、第 1 接続孔 6 2 により、図 3 に示す被冷却流路 2 8 を形成している。

更に、図 9 に示すように、第 1 、第 2 プレート 5 0 , 5 2 及び第 2 の側板 4 8 の下方には、蒸発部 1 8 の流出流路 2 4 に連通する第 2 接続孔 6 3 ， 6 4 が形成されており、この第 2 接続孔 6 3 , 6 4 は第 2 流路 5 6 と連通するように構成されている。そして、図 7 に示すように、第 2 流路 5 6 は第 1 、 _第 2 プレー卜 5 0 , 5 2 及び第 1 の側板 4 6 の上方に形成された流出孔 6 6 及び出口孔 3 4 に接続されている。前記第 2 接続孔 6 3 , 6 4 、第 2 流路 5 6 、流出孔 6 6 により冷却流路 3 2 が形成されている。そして、被冷却流路 2 8 及び冷却流路 3 2 を通る冷媒間で、第 1 、第 2 プレート 5 0 , 5 2 を介して、熱交換可能にされた熱交換部 2 0 が形成されている。

一方、図 7 に示すように、前記一枚の第 1 プレート 5 0 a には、流入孔 5 8 に代えて、オリフィスにより形成された第 2 絞り 4 0 が設けられており、第 2絞り 4 0 は、第 2 プレート 5 2 の流入孔 5 8 を介して、第 2 プレート 5 2 と第 2 の側板 4 8 との間に形成された第 3 流路 6 8 に連通されている。

この第 3 流路 6 8 は、図 9 に示すように、第 2 の側扳 4 8 の前記第 1 接続孔 6 2 に連通されて、被冷却流路 2 8 に接続され、この流入孔 5 8 、第 3 流路 6 8 によりバイパス流路 3 8 が形成されている。

次に、前述した本実施例の冷房装置用蒸発器の作動について、冷凍サイクルの作動と共に説明する。

まず、夏期における冷凍サイクルを、図 1 2 に示す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 点一 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点一 a点間）、液状の冷媒としてレシーバ 4 に送る。

レシーバ 4 に送られた冷媒は、一時蓄えられて、膨張弁 6 に送られる。膨張弁 6 は、蒸発器 1 6 の下流側のキヤビラリ一チューブ 1 4 を介して検出される感温筒 8 の圧力 P f と、ばね 1 0 の付勢力 P s 及び外均管 1 7 を介して検出される蒸発器 1 6 の下流の冷媒圧力 P 0 との釣合により、その開度が調節される。

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点一 b点間）、蒸発器 1 6 の入口孔 5 7 に送られる。入口孔 5 7 から流入孔 - 5 8 に流入した冷媒の一部 G 1 は、第 1 流路 5 4 に沿って下降し、第 1 連通孔 6 0 に達する（ b点— c点間）。その後、第 1 絞り 3 0 を介して、被冷却流路 2 8 から蒸発部 1 8 の流入流路 2 2 に送られる（ c点一 d 1 点間）。

一方、第 1 絞り 3 0 及び第 2絞り 4 0 の開度に応じて分流され、流入孔 5 8 に流入した冷媒の一部 G 2 は、第 2 絞り 4 0 を通り（ b点一 d 2 点間）、第 3 流路 6 8 (バイパス流路 3 8 ) に流入し、第 1 接続孔 6 2 で被冷却流路 2 8 と合流してから蒸発部 1 8 の流入流路 2 2 に送られる（被冷却流路 2 8 の冷媒 G 1 は d 1 点— d 3 点間、バイパス流路 3 8 の冷媒 G 2 は d 2 点一 d 3 点間）。

蒸発部 1 8 の流入流路 2 2 に送られた冷媒は、流入流路 2 2 を通つて、各冷媒流路 2 6 に分岐される。冷媒が冷媒流路 2 6 内にあるときには、冷媒（ G l + G 2 ) と空気との間で各コアプレート 4 2 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 3 点一 e 点間）。

冷媒流路 2 6 を通って流出流路 2 4 に送られた冷媒は、第 2 接続孔 6 3 , 6 4 に流入し、第 2 接続孔 6 3 , 6 4 から第 2 流路 5 6 に送られる。この第 2 流路 5 6 (冷却流路 3 2 ) を流れる冷媒と、前記第 1 流路 5 4 (被冷却流路 2 8 ) を流れる冷媒との間で熱交換が行われて、第 1 流路 5 4 を流れる冷媒が冷却される。

第 2 流路 5 6 を通過する際に冷媒は加熱されて（ e点一 f 点間）、過熱蒸気となり、また、第 1 流路 5 4 の冷媒 1 は冷却されて（ b点一 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。

これにより、第 1 流路 5 4 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蒸発部 1 8 の流入流路 2 2 に送られる。その際、各冷媒流路 2 6 には、冷媒が均等に分配され、各コアプレー卜 4 2 の間を通る空気に冷却むらが生じるのを防止される。即ち、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 2 2 から各冷媒流路 2 6 に冷媒がほぼ均等に分配される。そして、第 2 流路 5 6 から出口孔 3 4 に送られた冷媒は、排出流路 3 6 からコンプレッサ 1 に送られる。

前述した実施例において、例えば、凝縮器 2 の圧力 P 1 = 1 M P a 、蒸発部 1 8 の圧力 P 3 = 0 . 3 M P a とすると、被冷却流路 2 8 の圧力 P 2 は 0 . 6 M P a となる。また、第 1 絞り 3 0 及び第 2 絞り 4 0 を同じ絞り直径（ 2 . 6 m m) として、図 1 2 に示す各点における乾き度 Xを試算すると、膨張弁 6 への流入前の a点では X a = 0 、膨張弁 6 の出口側の b点では X b = 0 . 3 、第 1 絞り 3 0 への流入前の c点では X c = 0 (過冷却度 5 °C ) となる。また、第 1 絞り 3 0 からの流出後の d l 点では x dl= 0 . 0 5 、第 2 絞り 4 0 からの流出後の d 2 点では X d2 = 0 . 2 5 、合流後の流入流路 2 2 の入口側の d 3 点では X d3= 0 . 1 1 となる。

また、本実施例では、第 1 絞り 3 0及び第 2 絞り 4 0 の前後の差圧 Δ Ρ力く 0 . 3 M P aであると、その流量は図 1 0 、 1 1 に示すようになる。被冷却流路 2 8 を通る冷媒 G 1 は、冷却流路 3 2 により冷却されることから、その乾き度は x c = 0 (過冷却度 5 °C ) であり、この冷媒 G 1 と、乾き度 x = 0 の冷媒との重量流量比は、 1 . 0 となる。そして、バイパス流路 3 8 を通る冷媒 G 2 は、膨張弁 6 の出口側と同じ乾き度 x b = 0 . 3 であり、この冷媒 G 2 と、乾き度 x = 0 の冷媒との重量流量比は、約 0 . 4 となる。即ち、前後の差圧が同じであると、乾き度 Xが大きい冷媒は、絞りを通過する重量が少なくなる。被冷却流路 2 8 を通る冷媒 G 1 は、冷却されて乾き度 Xが小さいので、バイパス流路 2 8 よりも冷媒が通り易くなる。被冷却流路 2 8 を 1 . 0 、バイパス流路 3 8 を 0 . 4 の構成で冷媒が流れることになるので、被冷却流路 2 8 を、冷媒の約 7 0 % (重量％、以下同じ）が通過する。そして、両流路 2 8 ， 3 2 からの冷媒が合流して、流入流路 2 2 に流入する冷媒の乾き度は前述したように、 X d3 = 0 . 1 1 となる o

このように、流入流路 2 2 に流入する冷媒の乾き度 Xを小さく押さえることができ、各冷媒流路 3 4 に冷媒をほぼ均等に分配することができる。この乾き度 X は 0 . 2 以下に押さえることが好ましく、 0 . 2 以下であると、ほぼ均等に分配することができる。

尚、膨張弁 6 は、感温筒 8 及び外均管 1 7 を介して、蒸発器 1 6 の下流の冷媒温度及び冷媒圧力 P 0 を検出し、蒸発器 1 6 の下流側の f 点での冷媒圧力と冷媒温度を補償するようにその開度が調節される。よって、蒸発器 1 6 内に、第 1 絞り 3 0 及び第 2絞り 4 0 を設けても、膨張弁 6 の開度が調節されるので、膨張弁 6 では a点一 b点間の減圧が行われ、第 1 絞り 3 0 では c点一 d 1 点間の減圧が行われ、そして、第 2 絞り 4 0 では b点一 d 2 点間の減圧が行われる。

このような、蒸発器 1 6 の下流の冷媒圧力及び冷媒温度を検出してその開度が調節される膨張弁 6 が用いられている冷凍サイクルであれば、その既設の蒸発器を前述した本実施例の蒸発器 1 6 に交換することができ、交換後には前述した冷凍サイクルが同様に実行される。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 〜 1 0度と低い場合には、図 1 3 の概略構成図、及び図 1 4 に示すモリエル線図のように、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、熱交換されて、冷媒が冷却されて液状の冷媒とされる ( g点一 a点間）。し力、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り、また、凝縮器 2 の出口の圧力が低くなってしまう。

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点一 b点間）、被冷却流路 2 8 に送られる。その後、第 1 絞り 3 0 を介して蒸発部 1 8 の流入-流路 2 2 に送られる（ c点一 d 1 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 2 2 に送られた冷媒は、各冷媒流路 2 6 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 2 5 °Cと高く、冷媒は過熱蒸気となって、流出流路 2 4 に送られる。

そして、流出流路 2 4 から熱交換部 2 0 の冷却流路 3 2 に送られた冷媒は、被冷却流路 2 8 の冷媒との間で熱交換を行うが、その際、冷却流路 3 2 の冷媒の温度の方が高く、被冷却流路 2 8 の冷媒は加熱されてしまう（ b点一 c点間）。また、冷却流路 3 2 の冷媒は冷却されてしまう（ e 点— f 点間）。

被冷却流路 2 8 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 2 8 を通過し難くなる.。尚、冷却流路 3 2 の冷媒は冷却されてしまうため、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してしまう。

よって、膨張弁 6 を通過した冷媒は、その多くの量が、第 2絞り 4 0 を介してバイパス流路 3 8 に流入し、第 1 絞り 3 0 よりも下流の被冷却流路 2 8 の冷媒に合流して、蒸発部 1 8 の流入流路 2 2 に流入する。

バイパス流路 3 8 を通る冷媒 G 2 の乾き度は 0 に近い液状であり、しかも、このバイパス流路 3 8 を通る冷媒 G 2 の量が多いので、被冷却流路 2 8 を通った冷媒 G 1 と合流しても、流入流路 2 2 には、乾き度 Xが低い冷媒が供給され、流入流路 2 2 から各冷媒流路 2 6 にほぼ均等に分配される。

凝縮器 2 の圧力 P 1 を 0 . 4 M P a 、被冷却流路 2 8 の圧力 P 2 を 0 . 3 5 M P a 、蒸発部 1 8 の圧力 P 3 を 0 . 3 M P a 、膨張弁 6 への流入前の a点での乾き度 x a を 0 . 1 と仮定する。

各点における乾き度 x、を試算すると、図 1 4 に示すように、膨張弁 6 の出口側の b点では X b - 0 . 1 1 、第 1 絞り 3 0 への流入前の c 点では x c = 0 . 5 となる。また、第 1 絞り 3 0 からの流出後の d 1 点では X d 1 = 0 . 5 1 、第 2 絞り 4 0 からの流出後の d 2 点では x d 2 = 0 . 1 5 となる。

また、図 1 1 に示すように、被冷却流路 2 8 を通る冷媒 G 1 は、加熱されること力、ら、その乾き度は x c = 0 . 5 となり、この冷媒 G 1 と、乾き度 x = 0 の冷媒との重量流量比は、約 0 . 3 となる。そして、バイパス流路 3 8 を通る冷媒 G 2 は、膨張弁 6 の出口側と同じ乾き度 x b = 0 . 1 1 であり、この冷媒 G 2 と、乾き度 x = 0 の冷媒との重量流量比は、約 0 . 6 となる。

被冷却流路 2 8 を通る冷媒 G 1 は、加熱されてその乾き度 Xが大きくなるので、バイパス流路 2 8 よりも冷媒が通り難くなる。被冷却流路 2 8 を 0 . 3 、バイパス流路 3 8 を 0 . 6 の構成で冷媒が流れることになるので、被冷却流路 2 8 を、冷媒の約 3 0 %が通過し、バイパス流路 2 8 を約 7 0 %が通過する。そして、両流路 2 8 , 3 8 からの冷媒が合流して、バイパス流路 2 8 を通過する冷媒の乾き度は低くその量が多いことから、流入流路 2 2 に流入する冷媒の乾き度 Xを小さく押さえることができ、各冷媒流路 3 4 に冷媒をほぼ均等に分配することができる。

次に、前述した実施例とは異なる第 2 実施例について、図 1 5 によつて説明する。尚、前述した実施例と同じ部材については同一番号を付して詳細な説明を省略する。以下同様。

第 2 実施例では、バイパス流路 3 8 をレシーバ 4 と膨張弁 6 との間から分岐させている。この場合でも、前述した冬期の運転時のように、被冷却流路 2 8 を通る冷媒が冷却流路 3 2 を通る冷媒により加熱され、冷媒体積が増加し、また、膨張弁 6 の開度が減少して、被冷却流路 2 8 を通る冷媒量が少なくなつた場合でも、膨張弁 6 の上流側の液状の冷媒がバイパス流路 3 8 . 第 2 絞り 4 0 を介して蒸発部 1 8 に供給される。よって、冷房性-能の低下を招くことなく、各冷媒流路 3 4 に冷媒をほぼ均一に分配することができる。

次に、第 3 実施例について、図 1 6 〜図 1 9 によって説明する。第 1 、第 2 の側板 8 0 ， 8 2 の間に複数組の第 1 、第 2 プレート 8 4 , 8 6 が積層されており、 1 組の両プレー卜 8 4 , 8 6 は対称の形状をしている。第 1 の側板 8 0 の上側には、入口孔 8 8 と出口孔 9 0 とが形成されており、第 1 プレー卜 8 4 には、図 1 7 に示すように、入口孔 8 8 と出口孔 9 0 とに対応して流入孔 9 2 と流出孔 9 4 とが穿設されている。尚、第 2 プレート 8 6 についても同様である。

また、第 2 の側板 8 2 には、更にキヤビラリプレート 9 6 と仕切板 9 8 とが積層されており、図 1 8 に示すように、キヤビラリプレート 9 6 には、流入孔 9 2 に対応して貫通孔 1 0 0 が穿設されている。第 1 、第 2 プレート 8 4 , 8 6 、第 2 の側板 8 2 、キヤビラリプレート 9 6 には、その上側に連通孔 1 0 2 , 1 0 4 , 1 0 6 が穿設されており、キヤビラリプレート 9 6 の貫通孔 1 0 0 と連通孔 1 0 6 とが、キャビラリプレート 9 6 と仕切板 9 8 と間に形成された流路 1 0 3 により連通されている。

第 1 プレート 8 4 の下側には、図 1 7 に示すように、供給孔 1 0 8 と接続孔 1 1 0 とが形成されており、第 2 プレート 8 6 についても同様である。また両プレート 8 4 ， 8 6 には、波型の凹凸が多数形成されて、第 1 プレート 8 4 の内側と第 2 プレート 8 6 の内側との間に、連通孔 1 0 2 と供給孔 1 0 8 とを連通する多数の第 1 流路 1 1 2 が形成されている。そして、第 1 プレート 8 4 の外側と第 2 プレート 8 6 の外側との間に、流出孔 9 4 と接続孔 1 1 0 とを連通する多数の第 2 流路 1 1 4 が形成されている。

キヤビラリプレート 9 6 の下側には、第 1 接続孔 1 1 6 と第 2 接続孔 1 1 8 とが穿設されており、第 2 接続孔 1 1 8 は第 2 の側板 8 2 に穿設された図示しない貫通孔を介して第 1 、第 2 プレー卜 8 4 , 8 6 の接続孔 1 1 0 に連通されて-いる。そして、キヤビラリプレート 9 6 には、第 2 の側板 8 2 に穿設された図示しない貫通孔を介して第 1 、第 2 プレート 8 4 , 8 6 の供給孔 1 0 8 .に連通した連通孔 1 2 0 が形成されている。この連通孔 1 2 0 と第 1 接続孔 1 1 6 とがキヤビラリプレート 9 6 を窪ませて仕切板 9 8 との間に形成された第 1 キヤビラリ流路 1 2 2 により連通されており、貫通孔 1 0 0 と第 1 接続孔 1 1 6 とがキヤビラリプレート 9 6 を窪ませて仕切板 9 8 との間に形成された第 2 キヤビラリ流路 1 2 4 により連通されている。

更に、仕切板 9 8 と第 3 の側板 1 2 6 との間には、複数のコアプレ — ト 1 2 8 , 1 3 0 がフィン 1 3 1 を挟んで複数積層されて蒸発部 1 8 が形成されている。そして、図 1 9 に示すように、コアプレート 1 2 8 の下側には、流入孔 1 3 2.と流出孔 1 3 4 とが形成されており、両コアプレート 1 2 8 , 1 3 0 は対称の形状である。この流入孔 1 3 2 により流入流路 2 2 が形成されると共に、流出孔 1 3 4 により流出流路 2 4 が形成されている。

各両コアプレート 1 2 8 , 1 3 0 の間には、流入孔 1 3 2 と流出孔 1 3 4 とを連適する逆 U字状の冷媒流路 2 6 が形成されている。流入孔 1 3 2 は第 1 接続孔 1 1 6 に対応して、また流出孔 1 3 4 は第 2 接続孔 1 1 8 に対応して形成されている。

前記流入孔 9 2 、貫通孔 1 0 0 、流路 1 0 3 、連通孔 1 0 6 、連通孔 1 0 2 、第 1 流路 1 1 2 、供給孔 1 0 8 、連通孔 1 2 0 、第 1 接続孔 1 1 6 により被冷却流路 2 8 が形成されており、接続孔 1 1 0 、第 2 接続孔 1 1 8 、第 2 流路 1 1 4 、流出孔 9 4 により冷却流路 3 2 力 < 形成されている。そして、第 1 キヤビラリ流路 1 2 2 が第 1 絞りとして働き、第 2 キヤビラリ流路 1 2 4 が第 2 絞りとして働く。

前述した実施例では、第 1 絞り及び第 2 絞りは、オリフィスで構成したが、これに限らず、所定'断面積の細い流路である第 1 , 第 2 キヤビラリ流路 1 2 2 , 1 2 4で構成しても、前述した実施例と同様に実施可能である。

次に、第 4 実施例について、図 2 0 〜図 2 4 によって説明する。第 4 実施例では、バイパス流路 3 8 に図 2 0 に示す開閉弁 1 4 0 を介装している。開閉弁 1 4 0 は、弁本体 1 4 2 に形成された弁座 1 4 4 と弁本体 1 4 2 内に挿入されたス卜ツバ 1 4 6 との間で移動可能な球弁 1 4 8 を備え、球弁 1 4 8 は、弁本体 1 4 2 に内装されたスプリング 1 5 0 の付勢力により、リング 1 5 2 を介して弁座 1 4 4 から離間する方向に付勢されている。

開閉弁 1 4 0 は、球弁 1 4 8 の上流側の圧力と下流側の圧力との圧力差が所定値以上（例えば、 0 . 2 5 M P a以上）になったときに、スプリング 1 5 0 の付勢力に抗して球弁 1 4 8 が弁座 1 4 4 に着座して閉弁し、バイパス流路 3 8 を.遮断する。そして、圧力差が所定値以下（例えば、 0 . 2 M P a以下）になったときには、スプリング 1 5 0 の付勢力により球弁 1 4 8 が弁座 1 4 4 から離間して開弁し、バイパス流路 3 8 を連通するように構成されている。

また、開閉弁 1 4 0 は、図 2 1 に示すように、弁座 1 4 4 をテーパ孔状に形成すると共に、下流側にオリフィス 1 5 4 を備えた構成としてもよい。そして、開弁時に球弁 1 4 8 と弁座 1 4 4 との間の開口面積 a とオリフィス 1 5 4 の開口面積 b とか同じになるように形成して、球弁 1 4 8 の後方の中間圧 Pが上流側の圧力 P H と下流側の圧力 P L との中間の圧力になるようにする。

これにより、閉弁時に、球弁 1 4 8 が閉弁方向に動くと、球弁 1 4 8 と弁座 1 4 4 との間の開口面積 aが減少し、中間圧 Pが下流側の圧力 P L に近づくため、閉弁方向の作用力が大きくなり、急速に閉弁する。また、図 2 2 に示すように、開弁時に、球弁 1 4 8 が開弁方向に動くと、中間圧 Pが急速に上昇するため、スプリング 1 5 0 の付勢力と共に球弁 1 4 8 を弁座 1 4 4 から離間させ、急速に開弁する。図 2 3 に示すように、小さい圧.力変動に対して速やかに作動し、しかも、安定した状態を維持できる。

この開閉弁 1 4 0 を設けることにより、夏期等の冷房負荷が中負荷から高負荷のときには、バイパス流路 3 8 の上流側と下流側との圧力差が大きくなるので、開閉弁 1 4 0 が閉弁して、冷媒を被冷却流路 2 8 にのみ流す。これにより、バイパス流路 3 8 を介してガスの混入した液冷媒が供給されなくなるので、冷房性能を最大限に発揮できるようになる。

そして、冬期などの冷房負荷が小さいときには、バイパス流路 3 8 の上流側と下流側との圧力差が小さくなるので、開閉弁 1 4 0 が開弁して、バイパス流路 3 8 を介して液状の冷媒が蒸発部 1 8 に供給され、必要冷媒流量を確保する。

開閉弁 1 4 0 は、前述した図. 1 のバイパス流路 3 8 を膨張弁 6 の下流で分岐させた実施例の場合でも、また、図 1 5 に示すバイパス流路 3 8 を膨張弁 6 の上流で分岐させた第 2 実施例の場合でも、バイパス流路 3 8 に設けることにより同様に実施可能である。

尚、図 1 5 に示す第 2 実施例の場合では、図 2 4 に示すように、膨張弁 6 を第 1 の側板 8 0 に取付けると共に、開閉弁 1 4 0 を膨張弁 6 に一体的に取り付ける。そして、接続配管 1 5 6 , 1 5 8 を接続したブロックジョイント 1 6 0 を膨張弁 6 の側面に取り付ける構成とすることにより、取付が容易になると共に、省スペースを図ることができる。

次に、第 5 実施例について、図 2 5 , 図 2 6 によって説明する。この第 5 実施例では、膨張弁 6 と熱交換部 2 0 との間の被冷却流路

2 8 に気液二相の冷媒を気体と液体に分離する気液分離器 1 6 2 を介装し、気液分離器 1 6 2 により分離された液体がバイパス流路 3 8 に流入するように、バイパス流路 3 8 の一端を接続する。尚、バイパス流路 3 8 には、第 2 絞り 4 0 を介装するだけでなく、前述した開閉弁

1 4 0 を介装した構成であつても実施可能である。前述した図 1 6 から図 1 8 に示したように、第 1 , 第 2 プレート 8 4 ， 8 6 及び第 2 の側板 8 2 の流入孔 9 2 (—部のみ図示する）を通過した冷媒が、キヤビラリプレート 9 6 の貫通孔 1 0 0 を通り、流路 1 0 3 を通って連通孔 1 0 6 に流入する際に、冷媒が仕切板 9 8 に衝突する。その際、液状の冷媒は重力により第 2 キヤビラリ流路 1 2 4 に流入し、ガス状の冷媒が連通孔 1 0 6 に流入し、ガス状の冷媒と液状の冷媒に分離するように、気液分離器 1 6 2 が構成されている。

この気液分離器 1 6 2 の作動を図 2 6 に示すモリエル線図と共に説明すると、気液分離器 1 6 2 で分離された液状の冷媒 G 2 は、バイパス流路 3 8 を通り、第 2 絞り 4 0 により減圧された後、被冷却流路 2 8 と合流されて蒸発部 1 8 に送られる（ b点一 d 2 点— d 3 点間）。また、気液分離器 1 6 2 により分離されたガス状の冷媒 G 1 は被冷却流路 2 8 を通って熱交換されて液化され、第 1 絞り 3 0 により減圧された後、バイパス流路 3 8 と合流されて蒸発部 1 8 に送られる（ b点 — c点一 d 1 点一 d 3 点間）。

よって、蒸発部 1 8 に送られる冷媒（ G 1 + G 2 ) は、気液分離器 1 6 2 を用いていない前述した実施例の図 1 2 の場合に比べ、その乾き度がより小さくされるので、冷媒がより均一に冷媒流路 2 6 に分配される。

次に、第 6 実施例について、図 2 7 から図 3 3 によって説明する。前述したように冬期や過渡的運転状態のときには、被冷却流路 2 8 を通る冷媒 G 1 がガス状である場合がある。. その場合、第 1 絞り 3 0 を高速でガス状の冷媒が通過するので、噴流音を発生する場合がある . そこで、前述したキヤビラリプレート 9 6 に代えて図 2 8 に示すォリフィスプレー卜 1 6 6 を積層した構成とし、オリフィスプレート 1 6 6 に形成した第 1 絞り 3 0 の直後に第 2 絞り 4 0 を形成して、合流させるように構成する。図- 2 9 に示すように、第 1 絞り 3 0 の出口に対して第 2 絞り 4 0 の位置 Lを第 1 絞り 3 0 の絞り径 D の 5 倍以内になるように配置するのが好ましい。尚、図 2 8 は図 1 8 に対して裏側から見た状態を図示している。

また、第 1 絞り 3 0 及び第 2絞り 4 0 に前述した第 1 ，第 2 キヤピラリ流路 1 1 2 , 1 2 4 を用いた場合には、図 3 0 , 図 3 1 に示すように、キヤビラリプレート 1 6 8 に形成した第 1 キヤビラリ流路 1 2 2 と第 2 キヤビラリ流路 1 2 4 とを、第 1 キヤビラリ流路 1 2 2 からのジヱッ卜噴流を第 2 キヤビラリ流路 1 2 4 からの液状の冷媒により破壊するように合流させる。この際、第 1 キヤビラリ流路 1 2 2 の流出方向と第 2 キヤビラリ流路 1 2 4 の流出方向とが直交するように構成するのが好ましい。尚、図 3 0 は図 1 8 に対して裏側から見た状態を図示している。

更に、第 2 キヤビラリ流路 1 2 4 を第 1 キヤビラリ流路 1 2 2 の途中で合流させる場合には、図 3 2 、図 3 3 、図 1 8 に示すように、ジエツト噴流が成長しないように、第 1 キヤビラリ流路 1 2 2 の合流以後の流路 1 2 2 a を液状の冷媒とガス状の冷媒が混合し、液状の冷媒がガス状の冷媒で加熱されて蒸発して液状の冷媒がなくなってしまわない程度の距離（例えば 5 0 m m以下程度）にするのが好ましい。

これにより、第 1 絞り 3 0 により生ずるジヱット噴流を、バイパス流路 2 8 からの液状の冷媒 G 2 により破壊して、騒音の低下を図ることができる。

次に、第 6 実施例とは異なる構成で騒音の防止を図った第 7 実施例について、図 3 4 から図 3 6 によって説明する。

まず、図 3 4 に示すように、第 1 絞り 3 0 としてオリフィスを用いた場合には、第 1 絞り 3 0 の流出方向に対向して壁 1 7 0 を、第 1 絞り 3 0 から、絞り径 Dの 5 倍以内の距離に形成し、ジエツト噴流が壁 1 7 0 に衝突するようにする。

また、図 3 5 、図 3 6 に-示すように、第 1 絞り 3 0 として第 1 キヤビラリ流路 1 2 2 を用いた場合には、第 1 キヤビラリ流路 1 2 2 からの流出方向に対向して、キヤビラリプレート 1 7 2 から第 1 キヤビラリ流路 1 2 2 の径 Dの 5 倍以内の距離に壁 1 Ί 4 を突出させ、ジヱット噴流が壁 1 7 4 に衝突するようにする。

このように壁 1 7 0 ， 1 7 4 を形成することにより、ジヱット噴流の発生を防止して、騒音の発生を防止することができる。

以上本発明はこの様な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において種々なる態様で実施し得る。産業上の利用可能性

以上詳述したように本発明は、冷凍サイクルに使用される冷房装置用蒸発器として利用することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 冷媒を循環させる冷凍サイクルでの減圧弁の下流に設けられる冷房装置用蒸発器において、

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を備え、

また、前記減圧弁と前記流入流路とを連通する被冷却流路と、前記流出流路に接続され前記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を備え、

かつ、前記熱交換部の被冷却流路よりも下流側の前記冷媒流路に第 1 絞りを介装すると共に、少なくとも前記熱交換部と前記第 1 絞りとを迂回するバイパス流路に第 2 絞りを設けたことを特徴とする冷房装置用蒸発器。

2 . 前記バイパス流路が前記減圧弁と前記熱交換部との間から分岐されたことを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の冷房装置用蒸発器。

3 . 前記バイパス流路が前記減圧弁の上流から分岐されたことを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の冷房装置用蒸発器。

4 . 前記バイパス流路に上流側と下流側との圧力差が一定値以上になったときに閉弁する開閉弁を介装したことを特徴とする請求の範囲第 1 項、第 2 項又は第 3項記載の冷房装置用蒸発器。

5 . 気液二相の前記冷媒をそれぞれ気体と液体とに分離する気液分離器を前記減圧弁と前記熱交換部との間の前記被冷却流路に介装し、前記気液分離器により分離された前記液体の冷媒が前記バイパス流路に流入可能に接続されて分岐されたことを特徴とする請求の範囲第 2 項又は第 4 項記載の冷房装置用蒸発器。

6 . 前記バイパス流路が、前記第 1 絞りを通過した前記冷媒のジェッ卜噴流の発生を防止可能に、前記第 1 絞りの下流側で前記被冷却流路に合流されたことを特徴とする請求の範囲第 1 項、第 2 項、第 3項、第 4 項又は第 5 項記載の冷房装置用蒸発器。

7 . 前記第 1 絞りを通過した前記冷媒のジュッ卜噴流が衝突する壁を形成したことを特徴とする請求の範囲第 1 項、第 2 項、第 3 項、第 4 項又は第 5 項記載の冷房装置用蒸発器。