JP3635715B2

JP3635715B2 - 冷房装置用蒸発器

Info

Publication number: JP3635715B2
Application number: JP11844795A
Authority: JP
Inventors: 聡也長澤; 恵津夫長谷川; 伸治梯
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: US5609036A; JPH08159607A

Description

【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−１３４ａ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２２，２４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２０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４８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５０，５２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６４，６６、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４０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６４，６６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５０，５２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１００（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１００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１１２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４２，４３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４２，４３，４６，４８，５０，５２，５６，１０６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Ｐf 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２２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−１３４ａ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１８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２２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±０．１ＭＰａとなったときに定圧弁４０を開弁してバイパス流路３８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３５０ａ，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３５０ｂ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２８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５５０，５５２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５２８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４０…定圧弁
４２，４３…コアプレート４６…側板４８…センタプレート
５０…第１プレート５１…第２プレート５６…キャピラリプレート
５８…バイパス孔９４…細溝９６…凹部
９８…補強用リブ１００…キャピラリ流路１０６…補強プレート

Claims

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。
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。
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。