JPS61250457A - 冷房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は車輌用冷房装置やルームクーラー等に使用され
る冷房装置に関する。

〔発明の技術的背碩〕

冷房装置においでは、従来から、蒸発器の効率を向上さ
ゼるため、冷媒を分流器を通して多数の管路に分流させ
た後、蒸発器内に送入し、通風ファンから送りこまれる
通風との間で熱交換を行４Ｔうようにしている。

第３図は従来の冷房装置における冷凍サイクルを例示す
るもので、圧縮機１で圧縮され、背、渇した気相冷媒は
凝縮器２内に導入され、ファン３による通風Ａとの熱交
換によって冷却され、液化して受液器４に送入される。

受液器４に入った液化冷媒は比重差によって気体と液体
に分離し、液相冷媒は底部に一端が開口する管路を通し
て汲み上げられ過冷却熱交換器５に導入される。

過冷却熱交換器５は前述のファン３によって流れる通ｆ
ｆ１Ａの方向に対し、凝縮器２よりｂ　を流側に配置さ
れており、過冷却熱交換器５内を流過する液化冷媒は通
風へとの熱交換によって過冷却される。

過冷却熱交換器５によって過冷却された液化冷媒は膨脹
弁６に導入され、減圧・霧化された後、分流器７を通り
、多数本の管路８ａ〜８ｎ内を分流して蒸発器に送入さ
れる。

通風ファン１０による通風Ｂは蒸発３９内を流れる冷媒
との熱交換によって冷却され、冷気として車内あるいは
室内の冷房に供される。

一方、蒸発器９内を流過する際に通ｆｆ１Ｂによって加
熱された冷媒は蒸発し、蒸発器９の出口で集合され、管
路１１を通して圧縮機１に環流し、冷凍サイクルを完了
する。

なお、蒸５？器９の出口には管路１１内に流入する冷媒
の温度を検出する感温筒１２が取付けられている。

膨脹弁６は感温筒１２からの潟爪信号と、圧力信号によ
り弁開度を調節する。この膨脹弁６の開度調節は通常、
蒸発器内の飽和に力に対して感温筒１２の温度厚５℃程
曵過熱された状態となるよう、つまり５℃以上では弁開
作動、５℃未満では弁閉作動するよう設定されている。

従って、冷奴が流れずぎ、蒸発器９内での蒸発が完了し
ない状態になると、冷媒は飽和状態のまま感温筒１２内
を流過するようになるから、過熱度は上述の５℃より小
さくなり、膨脹弁６は絞りこまれ、冷媒流量を減少させ
る。

一方、膨脹弁６を絞りすぎ、冷媒の蒸発が蒸発器９の途
中で完了してしまうような場合には過熱度が上述の設定
温度以上となるので、膨脹弁６は開弁方向に作動し、冷
媒流量を増加さける。

上述した膨１し弁６の開閉動作により冷媒は蒸発器９内
で適度に蒸発し、冷却風を供給することになる。

第４図は第３図の冷凍サイクルをモリエル線図上に示し
たものであり、ｉはエンタルピ、ｐは圧力、ｔは温度を
表す。

同図において、ａは圧縮機１の入口での吸入ガスの状態
を示しており、冷媒は圧縮機１で圧縮される結果、その
出口では、ｂで示すようにエンタルピ１１圧力ｐ、温度
ｔは高くなっている。

上記すの状態で凝縮器２内に送入された冷媒は凝縮器内
を流過する間に次第に冷却され、飽和点Ｃを過ぎると、
液化を開始する。更に冷却されると、飽和終了点ｄでは
冷媒のほとんどが液化し、受液器４に入る。

受液器４からは液相部分のみが過冷却熱交換器５内に送
入され、過冷却されて過冷却熱交換器５の出口では状態
ｅとなる。

過冷却熱交換器５を出た過冷却冷媒は膨脹弁６に導入さ
れ、その絞り作用により減圧され、膨脹の途中で気・液
２相流となり、ｆの状態にて分流器７に送入される。

分流器７により各管路８ａ〜８ｎ内に分流した冷媒は蒸
発器９内を流過する間に蒸発を完了し、ｈ点以降は気相
１００％となって臂温し、ａ状態にて圧縮機１の入口に
戻り、以後同様に冷凍サイクルを反復する。

次に第３図に示す空冷式の凝縮器２を用いたバス用冷房
装置の場合を例にって、上記冷凍サイクルにおける「の
状態を説明すると、夏季、外気温３５℃のとき、凝縮器
２の凝縮温度は６０℃で圧力は約１５に９／ｃｉＧ１過
冷却熱交換器５による冷却量は１５ｄｅｇ、であり、冷
媒の蒸発温度と圧力は約７℃、２．９に９／ｃｄＧであ
る。

膨脹弁６の入口における冷媒温度は過冷却により４５℃
となっており、膨脹弁６出口では気体重吊約２５％の湿
り蒸気である。このときの圧力はゲージ圧で２．９Ｋｇ
／ｃｄであり、冷媒は重量化で２５％がガス化している
気・液２相流である。

冷媒の容積は７℃の液状態では０．７２９１／に９、ガ
ス状態では４５．８３１／Ｋｇであるから、液量：　　
０．７２９ｘ　Ｏ，７５＝　０．５４６１ガスω：４５
．８３　ｘ　Ｏ，２５＝１１．４５　１となり、体積比
では液量１に対してガス伍２１となる。

このように液…に対してガスωが圧倒的に多い気・液２
相流においては、管路の曲り部や分岐部で重力、慣性力
、表面張力等により冷媒液が管壁に張りついたような偏
った流れを生じやすい。

なお、第４図の９は過冷却を行なわない場合を示してお
り、この゛場合は冷媒の気相成分がｆｆ１ｉ比で３５％
を占めることになるので、冷媒の偏りは一層生じやすく
なる。

（背景技術の問題点） 上述の如く、従来の冷房装置においては、分流器によっ
て冷媒を多数の管路に分流させる際、冷媒の液相部分が
体積比で１７２０〜１／３０Ｌ、かないため、流れの渦
や管壁での表面張力により、分流器からの配分に偏りが
生じやすく、多数の管路に冷媒を均一に配分することが
困難である。

各管路に配分される冷媒にアンバランスが生じると、液
量の多い管路では出口部においても未だ飽和状態であり
、液が残っているにも拘らず、液ｍの少ない管路では、
出口端ですでに過熱ガスになっているという状態が生ず
る。

このような場合に、感温筒１２で過熱度がＯの飽和状態
を検知してＩｋｖＶＢ弁６を絞ると、他の管路の冷媒伝
も一緒に減少してしまうため、蒸発器９の能力が大幅に
低下するという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は背景技術におＩプる上述の如き欠点を除去すべ
くなされたもので、冷媒の過冷却を大きくとることがで
き、しかも冷媒の配分をより均一化して効率の低下を防
止した冷房装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕　　ｉ 本発明は冷房装置は、上述の目的を達成するため、圧縮
機と、この圧縮機によって圧縮され背部した冷媒を凝縮
させる凝縮器と、この凝縮器から送出される冷媒を受入
れる受液器と、この受液器から送出される液化冷媒を過
冷却させる熱交換器と、この熱交換器から送出される液
化冷媒を複数本の管路に分流させる分流器と、前記管路
を通して導入される冷媒を蒸発させる蒸発器とから成る
冷凍回路と； 前記受液器の気相部分から送出される冷媒ガスを冷却し
て凝縮さＵ゛る凝縮器と、この凝縮器を出た冷媒を１８
服させる膨脹装置と、前記熱交換器内を流過して第１冷
凍回路側の冷媒を過冷却させた冷媒を前記圧縮機の入口
側へ戻す管路とから成る第２冷凍回路と； を備えたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明を適用した冷房装置の冷凍サイクルを例
示するもので、第３図におけると同一部材は同一の記号
で示さている。

第１図において、圧縮機１で圧縮され、背部した高圧の
気相冷媒は凝縮器２内に導入され、通風Ａとの熱交換に
よって冷却され、液化して受液器４に送入される。

受液器４に入った冷媒は比重差によって気体と液体に分
離し、液相冷媒はそこに一端が開口する管路を通して汲
み上げられ過冷却熱交換器２０に導入される。

過冷却熱交換器２０によって過冷却された液化冷媒は膨
脹弁６に尋人され、減圧した摂、分流器７を通り、多数
本の管路８ａ〜８ｎ内を分流して蒸発器９に送入される
。

通風ファン１０による通ｆｆ１Ｂは蒸発器９内を流れる
冷媒との熱交換によって冷部され、冷気として車内ある
いは室内の冷房に供される。

一方、蒸発器９内を流過する際に通風Ｂによって加熱さ
れた冷媒は蒸発し、蒸発器９の出口で集合され、管路１
１を通して圧縮機１に環流し、冷凍サイクルを完了する
。

上述の回路を本発明では第１冷凍回路という。

一方、受液ム４の上部のガス部分に間口する管路２１に
は凝縮器２２が接続されている。この凝縮器は第１冷凍
回路の凝縮器２に対し冷却風Ａの上流側に配置されでお
り、凝縮器２２内に送入された冷媒は冷却風へとの熱交
換によって冷却液化される。この液化冷媒は膨脹弁２３
またはキャピラリ管から成る膨脹装置内に導入され、減
圧膨脹した後、過冷却熱交換器２０内で第１回路側の冷
媒を過冷却し、自身は加熱されて蒸発し、管路２４を経
て圧縮！１１１に流入する。

本発明においては上記受液器４から管路２１、凝縮器２
２、膨脹弁２３、過冷却熱交換器２０、管路２４を経て
圧Ｉｉｉ機１に至る回路を第２冷凍回路という。

第２図は第１図の冷凍サイクルをモリエル線図上に示し
たもので、状態ａの冷媒は圧縮機１で圧縮される結宋、
その出口では、ｂで示り゛ようにエンタルピ１１圧力ｐ
１温度ｔはいずれも高くなっている。

上記すの状態で凝４Ｉｉｉ器２内に送入された冷媒は凝
縮器内を流過する間に次第に冷却され、飽和点Ｃを過ぎ
ると液化を開始する。凝縮器２の出口ではｄのように冷
媒のほとんどが液化し、受液器４に入る。

受液器４からは液相部分のみが適冷ｆＪｌ熱交換器２０
内に送入され、ｄからｅまで過冷却される。

状態ｅで過冷却熱交換器２０を出た適冷ｎ１冷媒は膨脹
弁６に導入され、その絞り作用により減圧され、ｅから
ｆまで変化する。

各管路８ａ〜８ｎ内に分流した冷媒は蒸発器９内を流過
Ｊる間に蒸発を完了し、ｈ点以降は気相１００％の冷媒
として過熱され、圧縮機１の入口、すなわちａ状態に戻
り、以後同様に冷凍サイクルを反復する。

上述のように本発明の冷房装置の第２冷凍回路にＪ３い
ては、受液器４の上部のガス部分から取出された冷媒は
第２冷凍回路の凝縮器２２で冷却されて液化し、膨脹弁
２３で減圧され、熱交換器２０内で第１冷凍回路の冷媒
を過冷却した後、圧縮機１に吸入される。

なお、上記第２冷凍回路の圧縮機への吸入口は管路１１
の最も圧力の低い部分とする。これにより熱交換器２０
における第２冷凍回路の冷媒飽和温度を最も低い温度と
することができる。従って、第１冷凍回路の膨脹弁６に
流入する液化冷媒を第１冷凍回路の蒸発温度まで冷却す
ることができる。

このように、本発明においては、膨脹弁６に流入する冷
媒温度を予め蒸発器９の蒸発温度まで冷却しているので
、膨脹弁６で減圧しても気体相が発生せず、仮りに発生
してもそのωは極めて僅かである。従って、分流器７に
おける分流は均等に行なわれる。

〔発明の効果〕

上記の如く、本発明の冷房装置においては、分流器に流
入する冷媒温度が蒸発器における蒸発温度まで低下して
いるので、気相の発生は僅小であり、はとんどの冷媒は
液相のままで分流器に流入する。

従って、分流器から各管路への冷媒配分量は均一化し、
蒸発器出口では全ての管路で冷媒の蒸発が完了するので
蒸発器の熱交換効率が向上する。

これに伴ない蒸発器の小形化が（ＴＪ能となり、原価の
低減、軽Ｒ化を実現できる上、著しい省エネルギー効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷房装置の冷凍回路の実施例を示す系
統図、第２図はそのモリエル線図、第３図は従来の冷房
装置を例示する系統図、第４図はそのモリエル線図であ
る。 １・・・圧縮機、２，２２・・・凝縮器、３，１０・・
・通風ファン、４・・・受液器、５．２０・・・過冷却
熱交換器、６，２３・・・膨脹弁、７・・・分流器、８
ａ〜８ｎ・・・管路、９・・・蒸発器、１２・・・感温
筒、２０・・・熱交換器。 出願人代理人　　猪　　股　　　　　清？、） 廟１ｒ２Ｊ 第３ｒ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　圧縮機と、この圧縮機によつて圧縮され昇温した冷
   媒を凝縮させる凝縮器と、この凝縮器から送出される冷
   媒を受入れる受液器と、この受液器から送出される液化
   冷媒を過冷却させる熱交換器と、この熱交換器から送出
   される液化冷媒を複数本の管路に分流させる分流器と、
   前記管路を通して導入される冷媒を蒸発させる蒸発器と
   から成る第１冷凍回路と； 前記受液器の気相部分から送出される冷媒ガスを冷却し
   て凝縮させる凝縮器と、この凝縮器を出た冷媒を膨脹さ
   せる膨脹装置と、前記熱交換器内を流過して第１冷凍回
   路側の冷媒を過冷却させた冷媒を前記圧縮機の入口側へ
   戻す管路とから成る第２冷凍回路と； を備えたことを特徴とする冷房装置。 ２　第２冷凍回路の凝縮器が第１冷凍回路の凝縮器に対
   して、通風の上流側に配置されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の冷房装置。