(57)【要約】【課題】蒸発器経路における冷媒の乾き度上昇を防止できて、優れた熱交換効率が得られるＣＯ2 冷媒用蒸発器を提供する。【解決手段】本発明は、冷媒を流入させる冷媒入口５１ａと、冷媒を流出させる冷媒出口５１ｂと、冷媒入口５１ａから流入された冷媒を蒸発させて冷媒出口５１ｂへと導く蒸発器経路とを備えるＣＯ2 冷媒用蒸発器を対象とする。蒸発器経路の中間位置に中間入口５２ａを設ける。冷媒入口５１ａから蒸発器経路を通って冷媒出口５１ｂに導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、蒸発器経路の中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を中間入口５２ａから蒸発器経路に流入する。【選択図】      図９
2004294054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍システムに用いられる蒸発器であって、
冷媒を流入させる冷媒入口と、
冷媒を流出させる冷媒出口と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を蒸発させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする蒸発器。
【請求項２】
冷凍システムに用いられる蒸発器であって、
冷媒入口及び冷媒出口が設けられたヘッダータンクと、
端部が前記ヘッダータンクに連通接続され、かつヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置される複数の熱交換路と、
前記複数の熱交換路が区分けされて形成された複数のパスと、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数のパスに順次通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする蒸発器。
【請求項３】
冷凍システムに用いられる蒸発器であって、
冷媒入口及び冷媒出口が設けられ、かつ並列に配置される一対のヘッダータンクと、
両端が両ヘッダータンクに連通接続され、かつヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置される複数の熱交換チューブと、
前記複数の熱交換チューブが区分けされて形成された複数のパスと、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数のパスに順次通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする蒸発器。
【請求項４】
冷凍システムに用いられる蒸発器であって、
冷媒を流入させる冷媒入口と、
冷媒を流出させる冷媒出口と、
冷媒を通過させて蒸発させるための複数の蒸発路と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数の蒸発路に順に通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
隣合う前記蒸発路間に対応する前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする蒸発器。
【請求項５】
前記冷媒入口に冷媒を流入するための冷媒流入路が設けられるとともに、
一端が前記冷媒流入路に接続され、かつ他端が前記中間入口に接続されたバイパス路が設けられ、
前記中間入口から前記蒸発器経路に流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記冷媒流入路から前記バイパス路に分流された冷媒が、合流冷媒として、前記中間入口から前記蒸発器経路に流入されるよう構成されてなる請求項１ないし４のいずれかに記載の蒸発器。
【請求項６】
一端が前記蒸発器経路における前記中間入口よりも上流側に接続され、かつ他端が前記中間入口に接続されたバイパス路が設けられ、
前記中間入口から前記蒸発器経路に流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路から前記バイパス路に分流された冷媒が、合流冷媒として、前記中間入口から前記蒸発器経路に流入されるよう構成されてなる請求項１ないし４のいずれかに記載の蒸発器。
【請求項７】
前記蒸発器経路における主流冷媒の乾き度が０．３〜０．７に達する位置に、前記中間入口が設けられてなる請求項１ないし６のいずれかに記載の蒸発器。
【請求項８】
前記蒸発器経路の前記冷媒入口から前記冷媒出口までの長さに対し、前記蒸発器経路の前記冷媒入口から前記中間入口までの長さの割合が、０．３５〜０．６５に設定されてなる請求項１ないし７のいずれかに記載の蒸発器。
【請求項９】
冷媒として、超臨界冷媒が用いられてなる請求項１ないし８のいずれかに記載の蒸発器。
【請求項１０】
冷媒として、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒が用いられてなる請求項１ないし９のいずれかに記載の蒸発器。
【請求項１１】
冷凍システムに用いられる蒸発装置であって、
冷媒を流入させる冷媒入口と、冷媒を流出させる冷媒出口と、前記冷媒入口から流入された冷媒を蒸発させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有する蒸発器と、
前記蒸発器の冷媒入口に接続され、液相冷媒を抽出して前記冷媒入口に流入させる気液分離器とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする蒸発装置。
【請求項１２】
冷凍システムに用いられる蒸発装置であって、
冷媒入口及び冷媒出口が設けられたヘッダータンクと、端部が前記ヘッダータンクに連通接続され、かつヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置される複数の熱交換路と、前記複数の熱交換路が区分けされて形成された複数のパスと、前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数のパスに順次通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有する蒸発器と、
前記蒸発器の冷媒入口に接続され、液相冷媒を抽出して前記冷媒入口に流入させる気液分離器とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする蒸発装置。
【請求項１３】
冷凍システムに用いられる蒸発装置であって、
冷媒入口及び冷媒出口が設けられ、かつ並列に配置される一対のヘッダータンクと、両端が両ヘッダータンクに連通接続され、かつヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置される複数の熱交換チューブと、前記複数の熱交換チューブが区分けされて形成された複数のパスと、前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数のパスに順次通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有する蒸発器と、
前記蒸発器の冷媒入口に接続され、液相冷媒を抽出して前記冷媒入口に流入させる気液分離器とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする蒸発装置。
【請求項１４】
冷凍システムに用いられる蒸発装置であって、
冷媒を流入させる冷媒入口と、冷媒を流出させる冷媒出口と、冷媒を通過させて蒸発させるための複数の蒸発路と、前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数の蒸発路に順に通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有する蒸発器と、
前記蒸発器の冷媒入口に接続され、液相冷媒を抽出して前記冷媒入口に流入させる気液分離器とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
隣合う前記蒸発路間に対応する前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする蒸発装置。
【請求項１５】
一端が前記気液分離器及び前記冷媒入口間に設けられ、かつ、かつ他端が前記中間入口に接続されたバイパス路が設けられ、
前記中間入口から前記蒸発器経路に流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記気液分離器から前記バイパス路に分流された冷媒が、合流冷媒として、前記中間入口から前記蒸発器経路に流入されるよう構成されてなる請求項１１ないし１４のいずれかに記載の蒸発装置。
【請求項１６】
一端が前記蒸発器経路における前記中間入口よりも上流側に接続され、かつ他端が前記中間入口に接続されたバイパス路が設けられ、
前記中間入口から前記蒸発器経路に流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路から前記バイパス路に分流された冷媒が、合流冷媒として、前記中間入口から前記蒸発器経路に流入されるよう構成されてなる請求項１１ないし１４のいずれかに記載の蒸発装置。
【請求項１７】
前記蒸発器経路における主流冷媒の乾き度が０．３〜０．７に達する位置に、前記中間入口が設けられてなる請求項１１ないし１６のいずれかに記載の蒸発装置。
【請求項１８】
前記蒸発器経路の前記冷媒入口から前記冷媒出口までの長さに対し、前記蒸発器経路の前記冷媒入口から前記中間入口までの長さの割合が、０．３５〜０．６５に設定されてなる請求項１１ないし１７のいずれかに記載の蒸発装置。
【請求項１９】
前記冷媒出口に冷媒を流出させるための冷媒流出路が設けられ、
一端が前記気液分離器に接続され、かつ他端が前記冷媒流出路に接続されて、前記気液分離器により分離された冷媒のうち気相冷媒を前記冷媒流出路に導くためのガス抜き路が設けられてなる請求項１１ないし１８のいずれかに記載の蒸発装置。
【請求項２０】
冷媒として、超臨界冷媒が用いられてなる請求項１１ないし１９のいずれかに記載の蒸発装置。
【請求項２１】
冷媒として、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒が用いられてなる請求項１１ないし２０のいずれかに記載の蒸発装置。
【請求項２２】
圧縮機によって圧縮された高温高圧冷媒を冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された低温高圧冷媒を減圧器によって減圧し、前記減圧器によって減圧された冷媒を蒸発器によって蒸発させて、前記圧縮機に戻すようにした冷凍システムであって、
前記蒸発器は、
冷媒を流入させる冷媒入口と、
冷媒を流出させる冷媒出口と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を蒸発させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする冷凍システム。
【請求項２３】
圧縮機によって圧縮された高温高圧冷媒を冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された低温高圧冷媒を減圧器によって減圧し、前記減圧器によって減圧された冷媒を蒸発器によって蒸発させて、前記圧縮機に戻すようにした冷凍システムであって、
前記蒸発器は、
冷媒入口及び冷媒出口が設けられたヘッダータンクと、
端部が前記ヘッダータンクに連通接続され、かつヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置される複数の熱交換路と、
前記複数の熱交換路が区分けされて形成された複数のパスと、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数のパスに順次通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする冷凍システム。
【請求項２４】
圧縮機によって圧縮された高温高圧冷媒を冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された低温高圧冷媒を減圧器によって減圧し、前記減圧器によって減圧された冷媒を蒸発器によって蒸発させて、前記圧縮機に戻すようにした冷凍システムであって、
前記蒸発器は、
冷媒入口及び冷媒出口が設けられ、かつ並列に配置される一対のヘッダータンクと、
両端が両ヘッダータンクに連通接続され、かつヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置される複数の熱交換チューブと、
前記複数の熱交換チューブが区分けされて形成された複数のパスと、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数のパスに順次通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする冷凍システム。
【請求項２５】
圧縮機によって圧縮された高温高圧冷媒を冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された低温高圧冷媒を減圧器によって減圧し、前記減圧器によって減圧された冷媒を蒸発器によって蒸発させて、前記圧縮機に戻すようにした冷凍システムであって、
前記蒸発器は、
冷媒を流入させる冷媒入口と、
冷媒を流出させる冷媒出口と、
冷媒を通過させて蒸発させるための複数の蒸発路と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数の蒸発路に順に通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
隣合う前記蒸発路間に対応する前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする冷凍システム。
【請求項２６】
一端が前記減圧器及び前記冷媒入口間に設けられ、かつ他端が前記中間入口に接続されたバイパス路が設けられ、
前記中間入口から前記蒸発器経路に流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記減圧器から前記バイパス路に分流された冷媒が、合流冷媒として、前記中間入口から前記蒸発器経路に流入されるよう構成されてなる請求項２２ないし２５のいずれかに記載の冷凍システム。
【請求項２７】
一端が前記蒸発器経路における前記中間入口よりも上流側に接続され、かつ他端が前記中間入口に接続されたバイパス路が設けられ、
前記中間入口から前記蒸発器経路に流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路から前記バイパス路に分流された冷媒が、合流冷媒として、前記中間入口から前記蒸発器経路に流入されるよう構成されてなる請求項２２ないし２５のいずれかに記載の冷凍システム。
【請求項２８】
前記蒸発器経路における主流冷媒の乾き度が０．３〜０．７に達する位置に、前記中間入口が設けられてなる請求項２２ないし２７のいずれかに記載の冷凍システム。
【請求項２９】
前記蒸発器経路の前記冷媒入口から前記冷媒出口までの長さに対し、前記蒸発器経路の前記冷媒入口から前記中間入口までの長さの割合が、０．３５〜０．６５に設定されてなる請求項２２ないし２８のいずれかに記載の冷凍システム。
【請求項３０】
冷媒として、超臨界冷媒が用いられてなる請求項２２ないし２９のいずれかに記載の冷凍システム。
【請求項３１】
冷媒として、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒が用いられてなる請求項２２ないし３０のいずれかに記載の冷凍システム。
【請求項３２】
圧縮機によって圧縮された高温高圧冷媒を冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された低温高圧冷媒を減圧器によって減圧し、前記減圧器によって減圧された冷媒を気液分離器によって気液分離し、気液分離器よって分離された冷媒のうち液相冷媒を蒸発器によって蒸発させて、前記圧縮機に戻すようにした冷凍システムであって、
前記蒸発器は、
冷媒を流入させる冷媒入口と、
冷媒を流出させる冷媒出口と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を蒸発させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする冷凍システム。
【請求項３３】
圧縮機によって圧縮された高温高圧冷媒を冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された低温高圧冷媒を減圧器によって減圧し、前記減圧器によって減圧された冷媒を気液分離器によって気液分離し、気液分離器よって分離された冷媒のうち液相冷媒を蒸発器によって蒸発させて、前記圧縮機に戻すようにした冷凍システムであって、
前記蒸発器は、
冷媒入口及び冷媒出口が設けられたヘッダータンクと、
端部が前記ヘッダータンクに連通接続され、かつヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置される複数の熱交換路と、
前記複数の熱交換路が区分けされて形成された複数のパスと、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数のパスに順次通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする冷凍システム。
【請求項３４】
圧縮機によって圧縮された高温高圧冷媒を冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された低温高圧冷媒を減圧器によって減圧し、前記減圧器によって減圧された冷媒を気液分離器によって気液分離し、気液分離器よって分離された冷媒のうち液相冷媒を蒸発器によって蒸発させて、前記圧縮機に戻すようにした冷凍システムであって、
前記蒸発器は、
冷媒入口及び冷媒出口が設けられ、かつ並列に配置される一対のヘッダータンクと、
両端が両ヘッダータンクに連通接続され、かつヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置される複数の熱交換チューブと、
前記複数の熱交換チューブが区分けされて形成された複数のパスと、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数のパスに順次通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする冷凍システム。
【請求項３５】
圧縮機によって圧縮された高温高圧冷媒を冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された低温高圧冷媒を減圧器によって減圧し、前記減圧器によって減圧された冷媒を気液分離器によって気液分離し、気液分離器よって分離された冷媒のうち液相冷媒を蒸発器によって蒸発させて、前記圧縮機に戻すようにした冷凍システムであって、
前記蒸発器は、
冷媒を流入させる冷媒入口と、
冷媒を流出させる冷媒出口と、
冷媒を通過させて蒸発させるための複数の蒸発路と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数の蒸発路に順に通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
隣合う前記蒸発路間に対応する前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする冷凍システム。
【請求項３６】
一端が前記気液分離器及び前記冷媒入口間に設けられ、かつ他端が前記中間入口に接続されたバイパス路が設けられ、
前記中間入口から前記蒸発器経路に流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記気液分離器から前記バイパス路に分流された冷媒が、合流冷媒として、前記中間入口から前記蒸発器経路に流入されるよう構成されてなる請求項３２ないし３５のいずれかに記載の冷凍システム。
【請求項３７】
一端が前記蒸発器経路における前記中間入口よりも上流側に接続され、かつ他端が前記中間入口に接続されたバイパス路が設けられ、
前記中間入口から前記蒸発器経路に流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路から前記バイパス路に分流された冷媒が、合流冷媒として、前記中間入口から前記蒸発器経路に流入されるよう構成されてなる請求項３２ないし３５のいずれかに記載の冷凍システム。
【請求項３８】
前記蒸発器経路における主流冷媒の乾き度が０．３〜０．７に達する位置に、前記中間入口が設けられてなる請求項３２ないし３７のいずれかに記載の冷凍システム。
【請求項３９】
前記蒸発器経路の前記冷媒入口から前記冷媒出口までの長さに対し、前記蒸発器経路の前記冷媒入口から前記中間入口までの長さの割合が、０．３５〜０．６５に設定されてなる請求項３２ないし３８のいずれかに記載の冷凍システム。
【請求項４０】
前記冷媒出口に冷媒を流出させるための冷媒流出路が設けられ、
一端が前記気液分離器に接続され、かつ他端が前記冷媒流出路に接続されて、前記気液分離器により分離された冷媒のうち気相冷媒を前記冷媒流出路に導くためのガス抜き路が設けられてなる請求項３２ないし３９のいずれかに記載の冷凍システム。
【請求項４１】
冷媒として、超臨界冷媒が用いられてなる請求項３２ないし４０のいずれかに記載の冷凍システム。
【請求項４２】
冷媒として、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒が用いられてなる請求項３２ないし４１のいずれかに記載の冷凍システム。
【請求項４３】
蒸発器によって冷媒を蒸発させるようにした冷媒の蒸発方法であって、
前記蒸発器は、
冷媒を流入させる冷媒入口と、
冷媒を流出させる冷媒出口と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を蒸発させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
主流冷媒に対し乾き度が低い冷媒を前記蒸発器経路の途中から流入するものとした冷媒の蒸発方法。
【請求項４４】
前記蒸発器経路の途中から流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記冷媒入口の手前で分流させた冷媒を、合流冷媒として、前記蒸発器経路の途中から流入するものとした請求項４３記載の冷媒の蒸発方法。
【請求項４５】
前記蒸発器経路の途中から流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路における合流冷媒の流入位置よりも上流側で分流させた冷媒を、合流冷媒として、前記蒸発器経路に再度流入するものとした請求項４３記載の冷媒の蒸発方法。
【請求項４６】
乾き度が０．３〜０．７に達した主流冷媒に、合流冷媒を合流させるものとした請求項４３ないし４５のいずれかに記載の冷媒の蒸発方法。
【請求項４７】
冷媒として、超臨界冷媒が用いられてなる請求項４３ないし４６のいずれかに記載の冷媒の蒸発方法。
【請求項４８】
冷媒として、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒が用いられてなる請求項４３ないし４７のいずれかに記載の冷媒の蒸発方法。
【請求項４９】
気液分離器によって分離された冷媒のうち液相冷媒を蒸発器によって蒸発させるようにした冷媒の蒸発方法であって、
前記蒸発器は、
冷媒を流入させる冷媒入口と、
冷媒を流出させる冷媒出口と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を蒸発させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
主流冷媒に対し乾き度が低い冷媒を前記蒸発器経路の途中から流入するものとした冷媒の蒸発方法。
【請求項５０】
前記蒸発器経路の途中から流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記気液分離器及び前記冷媒入口間で分流させた冷媒を、合流冷媒として、前記蒸発器経路の途中から流入するものとした請求項４９記載の冷媒の蒸発方法。
【請求項５１】
前記蒸発器経路の途中から流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路における合流冷媒の流入位置よりも上流側で分流させた冷媒を、合流冷媒として、前記蒸発器経路に再度流入するものとした請求項４９記載の冷媒の蒸発方法。
【請求項５２】
乾き度が０．３〜０．７に達した主流冷媒に、合流冷媒を合流させるものとした請求項４９ないし５１のいずれかに記載の冷媒の蒸発方法。
【請求項５３】
前記冷媒出口に冷媒を流出させるための冷媒流出路が設けられ、
前記気液分離器により分離された冷媒のうち気相冷媒を、前記蒸発器経路に通過させずに前記冷媒流出路に導くものとした請求項４９ないし５２のいずれかに記載の冷媒の蒸発方法。
【請求項５４】
冷媒として、超臨界冷媒が用いられてなる請求項４９ないし５３のいずれかに記載の冷媒の蒸発方法。
【請求項５５】
冷媒として、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒が用いられてなる請求項４９ないし５４のいずれかに記載の冷媒の蒸発方法。
【請求項５６】
請求項２２ないし２５のいずれかに記載された冷凍システムを有することを特徴とする自動車用空調装置。
【請求項５７】
請求項３２ないし３５のいずれかに記載された冷凍システムを有することを特徴とする自動車用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＣＯ2 冷媒用の冷凍サイクル等に適用される冷凍システムや、その冷凍システムを有する自動車用空調装置に関し、更に上記冷凍システムに好適に採用される蒸発器、蒸発装置及び冷媒の蒸発方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蒸気圧縮式の冷凍サイクルにおいては、フロン系の冷媒が多く用いられていたが、近年になって、地球環境保護の観点から、二酸化炭素（ＣＯ2 ）等の自然冷媒を用いるようにした冷凍サイクルが注目されている。
【０００３】
ＣＯ2 冷媒用の凍サイクルに用いられる蒸発器としては、例えば下記の特許文献１、２に記載されるものが周知である。
【０００４】
このような蒸発器においては、圧縮機、ガスクーラ等の冷却器（凝縮器）及び膨張弁等の減圧器を通過した低温低圧の超臨界状態（液相状態）のＣＯ2 冷媒が流入される。そして蒸発器に流入された冷媒は、蒸発器を通過する間に、外気と熱交換して加熱されることにより、乾き度を次第に上昇させて、気相冷媒となって、蒸発器から流出される。
【０００５】
一方、下記の非特許文献１には、ＣＯ2 冷媒の蒸発過程における乾き度と蒸発熱伝達係数との関係について記載されている。この文献では、ＣＯ2 冷媒の乾き度が所定値よりも低い状態、具体的には乾き度が０．４〜０．６の範囲よりも低い状態では、蒸発熱伝達係数を十分に大きく確保できて、高い熱交換効率が得られるのに対し、乾き度が所定値（０．４〜０．６の範囲）を超える高い状態では、蒸発熱伝達係数が著しく小さくなって、熱交換効率が極端に低下してしまうということが報告されている。
【特許文献１】特開２０００−８１２９４号
【特許文献２】特開２０００−３０４４７２号
【非特許文献１】J.PETTERSEN,R.RIEBERER,S.T.MUNKEJORD“HEAT TRANSFER AND PRESSURE DROP CHARACTERISTIC OF EVAPORATING CARBON DIOXIDE IN MICROCANNEL TUBES”4th IIR Gustv Lorentzen Conference on Natural Working Fluids pp.107-114,(2000)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の技術背景を踏まえた上で、本発明者は、上記特許文献１、２に示す従来の蒸発器において、ＣＯ2 冷媒の乾き度の変化について詳細に分析したところ、従来の蒸発器では、蒸発器全域において十分な熱交換効率が得られず、熱交換性能の低下が懸念されることが判明した。
【０００７】
すなわち図１０に示すように、従来の蒸発器（２００）において、冷媒入口（２０１）から流入された直後の冷媒は、液相冷媒の割合が多くて乾き度が低くなっている。しかしながら、蒸発器（２００）内を流通して、蒸発器経路の後半部を通過していくうちに、外気との熱交換により気相冷媒の割合が多くなり、乾き度が所定値（０．４〜０．６の範囲）まで上昇する。その後、冷媒は乾き度を上昇させながら冷媒出口（２０２）へと導かれる。このよう蒸発器経路の前半部では、冷媒の乾き度が所定値よりも低く、熱伝達係数も十分に確保できて、効率良く熱交換されるが、後半部を通過している際に、乾き度が所定値よりも高くなって、熱交換率が極端に低下してしまい、熱交換性能の低下を来す恐れがある。
【０００８】
この発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、蒸発器経路における冷媒の乾き度が上昇するのを防止できて、熱交換性能を向上させることができる蒸発器、蒸発装置、冷凍システム、冷媒の蒸発方法及び自動車用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本第１発明は、以下の構成を要旨としている。
【００１０】
［１］  冷凍システムに用いられる蒸発器であって、
冷媒を流入させる冷媒入口と、
冷媒を流出させる冷媒出口と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を蒸発させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする蒸発器。
【００１１】
この発明においては、蒸発過程で乾き度を上昇させていく主流冷媒に対し、乾き度の低い冷媒を蒸発器経路の途中で注入することができる。このため、蒸発過程の途中で冷媒の乾き度を再度低下させることができ、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００１２】
本第２発明は、以下の構成を要旨としている。
【００１３】
［２］  冷凍システムに用いられる蒸発器であって、
冷媒入口及び冷媒出口が設けられたヘッダータンクと、
端部が前記ヘッダータンクに連通接続され、かつヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置される複数の熱交換路と、
前記複数の熱交換路が区分けされて形成された複数のパスと、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数のパスに順次通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする蒸発器。
【００１４】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００１５】
本第３発明は、以下の構成を要旨としている。
【００１６】
［３］  冷凍システムに用いられる蒸発器であって、
冷媒入口及び冷媒出口が設けられ、かつ並列に配置される一対のヘッダータンクと、
両端が両ヘッダータンクに連通接続され、かつヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置される複数の熱交換チューブと、
前記複数の熱交換チューブが区分けされて形成された複数のパスと、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数のパスに順次通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする蒸発器。
【００１７】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００１８】
［４］  冷凍システムに用いられる蒸発器であって、
冷媒を流入させる冷媒入口と、
冷媒を流出させる冷媒出口と、
冷媒を通過させて蒸発させるための複数の蒸発路と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数の蒸発路に順に通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
隣合う前記蒸発路間に対応する前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする蒸発器。
【００１９】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００２０】
上記第１ないし第４発明は、蒸発過程において、冷媒の乾き度上昇を、より確実に抑制するため、以下の構成［５］〜［８］を採用するのが好ましい。
【００２１】
［５］  前記冷媒入口に冷媒を流入するための冷媒流入路が設けられるとともに、
一端が前記冷媒流入路に接続され、かつ他端が前記中間入口に接続されたバイパス路が設けられ、
前記中間入口から前記蒸発器経路に流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記冷媒流入路から前記バイパス路に分流された冷媒が、合流冷媒として、前記中間入口から前記蒸発器経路に流入されるよう構成されてなる前項１ないし４のいずれかに記載の蒸発器。
【００２２】
［６］  一端が前記蒸発器経路における前記中間入口よりも上流側に接続され、かつ他端が前記中間入口に接続されたバイパス路が設けられ、
前記中間入口から前記蒸発器経路に流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路から前記バイパス路に分流された冷媒が、合流冷媒として、前記中間入口から前記蒸発器経路に流入されるよう構成されてなる前項１ないし４のいずれかに記載の蒸発器。
【００２３】
なお前項６又は７の発明において、蒸発器経路の流入前又は流入後に冷媒を分流する場合、その分流冷媒は、蒸発器経路の一部を通過させずに、蒸発器経路に再度流入させるものである。これは以下の発明においても同様である。
【００２４】
［７］  前記蒸発器経路における主流冷媒の乾き度が０．３〜０．７に達する位置に、前記中間入口が設けられてなる前項１ないし６のいずれかに記載の蒸発器。
【００２５】
［８］  前記蒸発器経路の前記冷媒入口から前記冷媒出口までの長さに対し、前記蒸発器経路の前記冷媒入口から前記中間入口までの長さの割合が、０．３５〜０．６５に設定されてなる前項１ないし７のいずれかに記載の蒸発器。
【００２６】
上記第１ないし第４発明においては、以下の構成［９］［１０］のように、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒等の超臨界冷媒を用いる蒸発器に好適に採用することができる。
【００２７】
［９］  冷媒として、超臨界冷媒が用いられてなる前項１ないし８のいずれかに記載の蒸発器。
【００２８】
［１０］  冷媒として、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒が用いられてなる前項１ないし９のいずれかに記載の蒸発器。
【００２９】
本第５発明は、以下の構成を要旨としている。
【００３０】
［１１］  冷凍システムに用いられる蒸発装置であって、
冷媒を流入させる冷媒入口と、冷媒を流出させる冷媒出口と、前記冷媒入口から流入された冷媒を蒸発させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有する蒸発器と、
前記蒸発器の冷媒入口に接続され、液相冷媒を抽出して前記冷媒入口に流入させる気液分離器とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする蒸発装置。
【００３１】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００３２】
本第６発明は、以下の構成を要旨としている。
【００３３】
［１２］  冷凍システムに用いられる蒸発装置であって、
冷媒入口及び冷媒出口が設けられたヘッダータンクと、端部が前記ヘッダータンクに連通接続され、かつヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置される複数の熱交換路と、前記複数の熱交換路が区分けされて形成された複数のパスと、前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数のパスに順次通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有する蒸発器と、
前記蒸発器の冷媒入口に接続され、液相冷媒を抽出して前記冷媒入口に流入させる気液分離器とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする蒸発装置。
【００３４】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００３５】
本第７発明は、以下の構成を要旨としている。
【００３６】
［１３］  冷凍システムに用いられる蒸発装置であって、
冷媒入口及び冷媒出口が設けられ、かつ並列に配置される一対のヘッダータンクと、両端が両ヘッダータンクに連通接続され、かつヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置される複数の熱交換チューブと、前記複数の熱交換チューブが区分けされて形成された複数のパスと、前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数のパスに順次通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有する蒸発器と、
前記蒸発器の冷媒入口に接続され、液相冷媒を抽出して前記冷媒入口に流入させる気液分離器とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする蒸発装置。
【００３７】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００３８】
本第８発明は、以下の構成を要旨としている。
【００３９】
［１４］  冷凍システムに用いられる蒸発装置であって、
冷媒を流入させる冷媒入口と、冷媒を流出させる冷媒出口と、冷媒を通過させて蒸発させるための複数の蒸発路と、前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数の蒸発路に順に通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有する蒸発器と、
前記蒸発器の冷媒入口に接続され、液相冷媒を抽出して前記冷媒入口に流入させる気液分離器とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
隣合う前記蒸発路間に対応する前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする蒸発装置。
【００４０】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００４１】
上記第５ないし第８発明は、蒸発過程において、冷媒の乾き度上昇を、より確実に抑制するため、以下の構成［１５］〜［１９］を採用するのが好ましい。
【００４２】
［１５］  一端が前記気液分離器及び前記冷媒入口間に設けられ、かつ、かつ他端が前記中間入口に接続されたバイパス路が設けられ、
前記中間入口から前記蒸発器経路に流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記気液分離器から前記バイパス路に分流された冷媒が、合流冷媒として、前記中間入口から前記蒸発器経路に流入されるよう構成されてなる前項１１ないし１４のいずれかに記載の蒸発装置。
【００４３】
［１６］  一端が前記蒸発器経路における前記中間入口よりも上流側に接続され、かつ他端が前記中間入口に接続されたバイパス路が設けられ、
前記中間入口から前記蒸発器経路に流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路から前記バイパス路に分流された冷媒が、合流冷媒として、前記中間入口から前記蒸発器経路に流入されるよう構成されてなる前項１１ないし１４のいずれかに記載の蒸発装置。
【００４４】
［１７］  前記蒸発器経路における主流冷媒の乾き度が０．３〜０．７に達する位置に、前記中間入口が設けられてなる前項１１ないし１６のいずれかに記載の蒸発装置。
【００４５】
［１８］  前記蒸発器経路の前記冷媒入口から前記冷媒出口までの長さに対し、前記蒸発器経路の前記冷媒入口から前記中間入口までの長さの割合が、０．３５〜０．６５に設定されてなる前項１１ないし１７のいずれかに記載の蒸発装置。
【００４６】
［１９］  前記冷媒出口に冷媒を流出させるための冷媒流出路が設けられ、
一端が前記気液分離器に接続され、かつ他端が前記冷媒流出路に接続されて、前記気液分離器により分離された冷媒のうち気相冷媒を前記冷媒流出路に導くためのガス抜き路が設けられてなる前項１１ないし１９のいずれかに記載の蒸発装置。
【００４７】
上記第５ないし第８発明においては、以下の構成［２０］［２１］のように、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒等の超臨界冷媒を用いる蒸発器に好適に採用することができる。
【００４８】
［２０］  冷媒として、超臨界冷媒が用いられてなる前項１１ないし１９のいずれかに記載の蒸発装置。
【００４９】
［２１］  冷媒として、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒が用いられてなる前項１１ないし２０のいずれかに記載の蒸発装置。
【００５０】
本第９発明は、以下の構成を要旨としている。
【００５１】
［２２］  圧縮機によって圧縮された高温高圧冷媒を冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された低温高圧冷媒を減圧器によって減圧し、前記減圧器によって減圧された冷媒を蒸発器によって蒸発させて、前記圧縮機に戻すようにした冷凍システムであって、
前記蒸発器は、
冷媒を流入させる冷媒入口と、
冷媒を流出させる冷媒出口と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を蒸発させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする冷凍システム。
【００５２】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００５３】
本第１０発明は、以下の構成を要旨としている。
【００５４】
［２３］  圧縮機によって圧縮された高温高圧冷媒を冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された低温高圧冷媒を減圧器によって減圧し、前記減圧器によって減圧された冷媒を蒸発器によって蒸発させて、前記圧縮機に戻すようにした冷凍システムであって、
前記蒸発器は、
冷媒入口及び冷媒出口が設けられたヘッダータンクと、
端部が前記ヘッダータンクに連通接続され、かつヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置される複数の熱交換路と、
前記複数の熱交換路が区分けされて形成された複数のパスと、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数のパスに順次通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする冷凍システム。
【００５５】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００５６】
本第１１発明は、以下の構成を要旨としている。
【００５７】
［２４］  圧縮機によって圧縮された高温高圧冷媒を冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された低温高圧冷媒を減圧器によって減圧し、前記減圧器によって減圧された冷媒を蒸発器によって蒸発させて、前記圧縮機に戻すようにした冷凍システムであって、
前記蒸発器は、
冷媒入口及び冷媒出口が設けられ、かつ並列に配置される一対のヘッダータンクと、
両端が両ヘッダータンクに連通接続され、かつヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置される複数の熱交換チューブと、
前記複数の熱交換チューブが区分けされて形成された複数のパスと、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数のパスに順次通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする冷凍システム。
【００５８】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００５９】
本第１２発明は、以下の構成を要旨としている。
【００６０】
［２５］  圧縮機によって圧縮された高温高圧冷媒を冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された低温高圧冷媒を減圧器によって減圧し、前記減圧器によって減圧された冷媒を蒸発器によって蒸発させて、前記圧縮機に戻すようにした冷凍システムであって、
前記蒸発器は、
冷媒を流入させる冷媒入口と、
冷媒を流出させる冷媒出口と、
冷媒を通過させて蒸発させるための複数の蒸発路と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数の蒸発路に順に通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを備え、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
隣合う前記蒸発路間に対応する前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする冷凍システム。
【００６１】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００６２】
上記第９ないし第１２発明は、蒸発過程において、冷媒の乾き度上昇を、より確実に抑制するため、以下の構成［２６］〜［２９］を採用するのが好ましい。
【００６３】
［２６］  一端が前記減圧器及び前記冷媒入口間に設けられ、かつ他端が前記中間入口に接続されたバイパス路が設けられ、
前記中間入口から前記蒸発器経路に流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記減圧器から前記バイパス路に分流された冷媒が、合流冷媒として、前記中間入口から前記蒸発器経路に流入されるよう構成されてなる前項２２ないし２５のいずれかに記載の冷凍システム。
【００６４】
［２７］  一端が前記蒸発器経路における前記中間入口よりも上流側に接続され、かつ他端が前記中間入口に接続されたバイパス路が設けられ、
前記中間入口から前記蒸発器経路に流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路から前記バイパス路に分流された冷媒が、合流冷媒として、前記中間入口から前記蒸発器経路に流入されるよう構成されてなる前項２２ないし２５のいずれかに記載の冷凍システム。
【００６５】
［２８］  前記蒸発器経路における主流冷媒の乾き度が０．３〜０．７に達する位置に、前記中間入口が設けられてなる前項２２ないし２７のいずれかに記載の冷凍システム。
【００６６】
［２９］  前記蒸発器経路の前記冷媒入口から前記冷媒出口までの長さに対し、前記蒸発器経路の前記冷媒入口から前記中間入口までの長さの割合が、０．３５〜０．６５に設定されてなる前項２２ないし２８のいずれかに記載の冷凍システム。
【００６７】
上記第９ないし第１２発明においては、以下の構成［２０］［２１］のように、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒等の超臨界冷媒を用いる蒸発器に好適に採用することができる。
【００６８】
［３０］  冷媒として、超臨界冷媒が用いられてなる前項２２ないし２９のいずれかに記載の冷凍システム。
【００６９】
［３１］  冷媒として、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒が用いられてなる前項２２ないし３０のいずれかに記載の冷凍システム。
【００７０】
本第１３発明は、以下の構成を要旨としている。
【００７１】
［３２］  圧縮機によって圧縮された高温高圧冷媒を冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された低温高圧冷媒を減圧器によって減圧し、前記減圧器によって減圧された冷媒を気液分離器によって気液分離し、気液分離器よって分離された冷媒のうち液相冷媒を蒸発器によって蒸発させて、前記圧縮機に戻すようにした冷凍システムであって、
前記蒸発器は、
冷媒を流入させる冷媒入口と、
冷媒を流出させる冷媒出口と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を蒸発させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする冷凍システム。
【００７２】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００７３】
本第１４発明は、以下の構成を要旨としている。
【００７４】
［３３］  圧縮機によって圧縮された高温高圧冷媒を冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された低温高圧冷媒を減圧器によって減圧し、前記減圧器によって減圧された冷媒を気液分離器によって気液分離し、気液分離器よって分離された冷媒のうち液相冷媒を蒸発器によって蒸発させて、前記圧縮機に戻すようにした冷凍システムであって、
前記蒸発器は、
冷媒入口及び冷媒出口が設けられたヘッダータンクと、
端部が前記ヘッダータンクに連通接続され、かつヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置される複数の熱交換路と、
前記複数の熱交換路が区分けされて形成された複数のパスと、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数のパスに順次通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする冷凍システム。
【００７５】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００７６】
本第１５発明は、以下の構成を要旨としている。
【００７７】
［３４］  圧縮機によって圧縮された高温高圧冷媒を冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された低温高圧冷媒を減圧器によって減圧し、前記減圧器によって減圧された冷媒を気液分離器によって気液分離し、気液分離器よって分離された冷媒のうち液相冷媒を蒸発器によって蒸発させて、前記圧縮機に戻すようにした冷凍システムであって、
前記蒸発器は、
冷媒入口及び冷媒出口が設けられ、かつ並列に配置される一対のヘッダータンクと、
両端が両ヘッダータンクに連通接続され、かつヘッダータンク長さ方向に沿って並列状に配置される複数の熱交換チューブと、
前記複数の熱交換チューブが区分けされて形成された複数のパスと、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数のパスに順次通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする冷凍システム。
【００７８】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００７９】
本第１６発明は、以下の構成を要旨としている。
【００８０】
［３５］  圧縮機によって圧縮された高温高圧冷媒を冷却器によって冷却し、前記冷却器によって冷却された低温高圧冷媒を減圧器によって減圧し、前記減圧器によって減圧された冷媒を気液分離器によって気液分離し、気液分離器よって分離された冷媒のうち液相冷媒を蒸発器によって蒸発させて、前記圧縮機に戻すようにした冷凍システムであって、
前記蒸発器は、
冷媒を流入させる冷媒入口と、
冷媒を流出させる冷媒出口と、
冷媒を通過させて蒸発させるための複数の蒸発路と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を前記複数の蒸発路に順に通過させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
隣合う前記蒸発路間に対応する前記蒸発器経路の中間位置に、その中間位置を通過する主流冷媒に対し、乾き度が低い冷媒を流入するための中間入口が設けられてなることを特徴とする冷凍システム。
【００８１】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００８２】
上記第１３ないし第１６発明は、蒸発過程において、冷媒の乾き度上昇を、より確実に抑制するため、以下の構成［２６］〜［２９］を採用するのが好ましい。
【００８３】
［３６］  一端が前記気液分離器及び前記冷媒入口間に設けられ、かつ他端が前記中間入口に接続されたバイパス路が設けられ、
前記中間入口から前記蒸発器経路に流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記気液分離器から前記バイパス路に分流された冷媒が、合流冷媒として、前記中間入口から前記蒸発器経路に流入されるよう構成されてなる前項３２ないし３５のいずれかに記載の冷凍システム。
【００８４】
［３７］  一端が前記蒸発器経路における前記中間入口よりも上流側に接続され、かつ他端が前記中間入口に接続されたバイパス路が設けられ、
前記中間入口から前記蒸発器経路に流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路から前記バイパス路に分流された冷媒が、合流冷媒として、前記中間入口から前記蒸発器経路に流入されるよう構成されてなる前項３２ないし３５のいずれかに記載の冷凍システム。
【００８５】
［３８］  前記蒸発器経路における主流冷媒の乾き度が０．３〜０．７に達する位置に、前記中間入口が設けられてなる前項３２ないし３７のいずれかに記載の冷凍システム。
【００８６】
［３９］  前記蒸発器経路の前記冷媒入口から前記冷媒出口までの長さに対し、前記蒸発器経路の前記冷媒入口から前記中間入口までの長さの割合が、０．３５〜０．６５に設定されてなる前項３２ないし３８のいずれかに記載の冷凍システム。
【００８７】
［４０］  前記冷媒出口に冷媒を流出させるための冷媒流出路が設けられ、
一端が前記気液分離器に接続され、かつ他端が前記冷媒流出路に接続されて、前記気液分離器により分離された冷媒のうち気相冷媒を前記冷媒流出路に導くためのガス抜き路が設けられてなる前項３２ないし３９のいずれかに記載の冷凍システム。
【００８８】
上記第１３ないし第１６発明においては、以下の構成［４１］［４２］のように、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒等の超臨界冷媒を用いる蒸発器に好適に採用することができる。
【００８９】
［４１］  冷媒として、超臨界冷媒が用いられてなる前項３２ないし４０のいずれかに記載の冷凍システム。
【００９０】
［４２］  冷媒として、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒が用いられてなる前項３２ないし４１のいずれかに記載の冷凍システム。
【００９１】
本第１７発明は、以下の構成を要旨としている。
【００９２】
［４３］  蒸発器によって冷媒を蒸発させるようにした冷媒の蒸発方法であって、
前記蒸発器は、
冷媒を流入させる冷媒入口と、
冷媒を流出させる冷媒出口と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を蒸発させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
主流冷媒に対し乾き度が低い冷媒を前記蒸発器経路の途中から流入するものとした冷媒の蒸発方法。
【００９３】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【００９４】
上記第１７発明は、蒸発過程において、冷媒の乾き度上昇を、より確実に抑制するため、以下の構成［４４］〜［４６］を採用するのが好ましい。
【００９５】
［４４］  前記蒸発器経路の途中から流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記冷媒入口の手前で分流させた冷媒を、合流冷媒として、前記蒸発器経路の途中から流入するものとした前項４３記載の冷媒の蒸発方法。
【００９６】
［４５］  前記蒸発器経路の途中から流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路における合流冷媒の流入位置よりも上流側で分流させた冷媒を、合流冷媒として、前記蒸発器経路に再度流入するものとした前項４３記載の冷媒の蒸発方法。
【００９７】
［４６］  乾き度が０．３〜０．７に達した主流冷媒に、合流冷媒を合流させるものとした前項４３ないし４５のいずれかに記載の冷媒の蒸発方法。
【００９８】
上記第１７発明においては、以下の構成［４７］［４８］のように、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒等の超臨界冷媒を用いる蒸発器に好適に採用することができる。
【００９９】
［４７］  冷媒として、超臨界冷媒が用いられてなる前項４３ないし４６のいずれかに記載の冷媒の蒸発方法。
【０１００】
［４８］  冷媒として、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒が用いられてなる前項４３ないし４７のいずれかに記載の冷媒の蒸発方法。
【０１０１】
本第１８発明は、以下の構成を要旨としている。
【０１０２】
［４９］  気液分離器によって分離された冷媒のうち液相冷媒を蒸発器によって蒸発させるようにした冷媒の蒸発方法であって、
前記蒸発器は、
冷媒を流入させる冷媒入口と、
冷媒を流出させる冷媒出口と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を蒸発させて前記冷媒出口へと導く蒸発器経路とを有し、
前記冷媒入口から前記蒸発器経路を通って前記冷媒出口に導かれる冷媒を、主流冷媒としたとき、
主流冷媒に対し乾き度が低い冷媒を前記蒸発器経路の途中から流入するものとした冷媒の蒸発方法。
【０１０３】
この発明においては、上記と同様、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で効率良く熱交換することができる。
【０１０４】
上記第１８発明は、蒸発過程において、冷媒の乾き度上昇を、より確実に抑制するため、以下の構成［５０］〜［５３］を採用するのが好ましい。
【０１０５】
［５０］  前記蒸発器経路の途中から流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記気液分離器及び前記冷媒入口間で分流させた冷媒を、合流冷媒として、前記蒸発器経路の途中から流入するものとした前項４９記載の冷媒の蒸発方法。
【０１０６】
［５１］  前記蒸発器経路の途中から流入される冷媒を、合流冷媒としたとき、
前記蒸発器経路における合流冷媒の流入位置よりも上流側で分流させた冷媒を、合流冷媒として、前記蒸発器経路に再度流入するものとした前項４９記載の冷媒の蒸発方法。
【０１０７】
［５２］  乾き度が０．３〜０．７に達した主流冷媒に、合流冷媒を合流させるものとした前項４９ないし５１のいずれかに記載の冷媒の蒸発方法。
【０１０８】
［５３］  前記冷媒出口に冷媒を流出させるための冷媒流出路が設けられ、
前記気液分離器により分離された冷媒のうち気相冷媒を、前記蒸発器経路に通過させずに前記冷媒流出路に導くものとした前項４９ないし５２のいずれかに記載の冷媒の蒸発方法。
【０１０９】
上記第１８発明においては、以下の構成［５４］［５５］のように、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒等の超臨界冷媒を用いる蒸発器に好適に採用することができる。
【０１１０】
［５４］  冷媒として、超臨界冷媒が用いられてなる前項４９ないし５３のいずれかに記載の冷媒の蒸発方法。
【０１１１】
［５５］  冷媒として、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒が用いられてなる前項４９ないし５４のいずれかに記載の冷媒の蒸発方法。
【０１１２】
以下に示すように、前項［２２］〜［２５］の冷凍システムや、前項［３２］〜［３５］の冷凍システムは、自動車の空調装置として好適に採用することができる。
【０１１３】
［５６］  前項２２ないし２５のいずれかに記載された冷凍システムを有することを特徴とする自動車用空調装置。
【０１１４】
［５７］  前項３２ないし３５のいずれかに記載された冷凍システムを有することを特徴とする自動車用空調装置。
【発明の効果】
【０１１５】
以上のように、この発明によれば、蒸発過程において乾き度を上昇させていく主流冷媒に対し、乾き度の低い冷媒を蒸発器経路の途中で注入するものであるため、蒸発過程の途中で冷媒の乾き度を上昇を防止することができ、蒸発器経路のほぼ全域において冷媒の乾き度が低い状態で熱交換できるので、熱伝達係数の低下を防止できて、熱交換効率及び熱交換性能を向上させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１６】
図１ないし図５はこの発明の実施形態である蒸発装置を示す図である。これらの図に示すように、この蒸発装置は、ＣＯ2 を冷媒とする蒸気圧縮式冷凍サイクルに採用されるものであって、蒸発器（１００）と、気液分離器（７０）とを備えている。
【０１１７】
蒸発器（１００）は、上下に配置される一対の扁平なヘッダータンク（１０）（３０）と、一対のヘッダータンク（１０）（３０）間に、両端を両ヘッダータンク（１０）（３０）に連通接続され、ヘッダータンク長さ方向（左右方向）に沿って並列に、かつヘッダータンク幅方向（前後方向）に２列配置される扁平な熱交換チューブ（１ａ）（１ｂ）と、左右に隣合うチューブ（１ａ）（１ｂ）間にそれぞれ配置されたコルゲートフィン（５）とを基本的な構成要素として備えている。
【０１１８】
図２ないし図４に示すように、下側ヘッダータンク（１０）は、ヘッダータンク本体（１１）と、カバープレート（２０）とを有している。
【０１１９】
ヘッダータンク本体（１１）は、その内部に長さ方向に連続して延び、かつ前後方向に沿って並列に配置された６本の冷媒流通路（１２ａ）（１２ｂ）が形成されている。
【０１２０】
ヘッダータンク本体（１１）の平坦な上面には、熱交換チューブ（１ａ）（１ｂ）の端面形状に対応する長孔形状の複数のチューブ接続孔（１４ａ）（１４ｂ）が、ヘッダータンク長さ方向に沿ってそれぞれ所定の間隔おきに形成されている。
【０１２１】
ヘッダータンク本体（１１）の上面には、前側３本の冷媒流通路（１２ａ）の各間に対応し、かつ前側のチューブ接続孔（１４ａ）の各間に対応して、円形の連通孔（１５ａ）が形成されるとともに、後側３本の冷媒流通路（１２ｂ）の各間に対応し、かつ後側のチューブ接続孔（１４ｂ）の各間に対応して、連通孔（１５ｂ）が形成されている。各連通孔（１５ａ）（１５ｂ）及びチューブ接続孔（１４ａ）（１４ｂ）は、対応する冷媒流通路（１２ａ）（１２ｂ）に連通されており、前側の連通孔（１５ａ）及前側びチューブ接続孔（１４ａ）によって前側３本の冷媒流通路（１２ａ）が互いに連通されるとともに、後側の連通孔（１５ｂ）及び後側チューブ接続孔（１４ｂ）によって後側３本の冷媒流通路（１２ｂ）が互いに連通されている。
【０１２２】
またヘッダータンク本体（１１）の上面における他方側半部（右側半部）には、前側冷媒流通路（１２ａ）及び後側冷媒流通路（１２ｂ）間に対応して、連通孔（１５ｃ）が形成されている。そして、この連通孔（１５ｃ）によって、前側冷媒流通路（１２ａ）及び後側冷媒流通路（１２ｂ）間が連通されている。
【０１２３】
ヘッダータンク本体（１１）の両端部及び中央部における下面側には、前端面から後端面にかけて連続し、かつ６本の冷媒流通路（１２ａ）（１２ｂ）を横断するように切込部（１６）が形成されている。
【０１２４】
板状のカバープレート（２０）は、ヘッダータンク本体（１１）の上面に対応する大きさを有している。このカバープレート（２０）には、ヘッダータンク本体（１１）の各チューブ接続孔（１４ａ）（１４ｂ）に対応して、前後２列で長さ方向に所定の間隔おきに、複数の長孔状のチューブ挿通孔（２４ａ）（２４ｂ）が形成されている。
【０１２５】
このカバープレート（２０）が、チューブ挿通孔（２４ａ）（２４ｂ）をチューブ接続孔（１４ａ）（１４ｂ）に適合させるようにして、ヘッダータンク本体（１１）の上面に積層状態に固定されて、連通孔（１５ａ）（１５ｂ）（１５ｃ）が閉塞される。
【０１２６】
図４及び図５に示すように、上側のヘッダータンク（３０）は、ヘッダータンク本体（３１）と、カバープレート（４０）とを有している。
【０１２７】
ヘッダータンク本体（３１）には、上記と同様、６本の冷媒流通路（３２ａ）（３２ｂ）、チューブ接続孔（３４ａ）（３４ｂ）及び連通孔（１５ａ）（１５ｂ）が形成されている。
【０１２８】
なお上側のヘッダータンク本体（３１）には、下側のヘッダータンク本体（１１）とは異なり、前側の冷媒流通路（３２ａ）と後側の冷媒流通路（３２ｂ）とを連通するための連通孔は、形成されておらず、両流通路（３２ａ）（３２ｂ）間は連通されていない。更に、上側ヘッダータンク本体（３１）の上面側には、両端部にのみ、切込部（３６）が形成されており、中間部には切込部は形成されていない。
【０１２９】
またカバープレート（４０）は、上側ヘッダータンク本体（３１）の下面に、上記と同様に、チューブ挿通孔（４４ａ）（４４ｂ）が形成されている。
【０１３０】
このカバープレート（４０）が、チューブ挿通孔（４４ａ）（４４ｂ）をチューブ接続孔（３４ａ）（３４ｂ）に適合させるようにして、ヘッダータンク本体（３１）の下面に積層状態に固定されて、連通孔（１５ａ）（１５ｂ）が閉塞される。
【０１３１】
なお、上側ヘッダータンク（３０）において、他の構成は、上記した下側ヘッダータンク（１０）と実質的に同様であるため、同一又は相当部分に相当符号を付して重複説明は省略する。
【０１３２】
一方、熱交換チューブ（１ａ）（１ｂ）は、押出成形品や引抜成形品により構成され、扁平な断面形状を有している。熱交換チューブ（１ａ）（１ｂ）には、その長さ方向に連続して延び、かつチューブ幅方向に並列に配置される複数のチューブ孔（２）が形成されている。なお本実施形態においては、チューブ孔（２）によって、熱交換路が構成されている。
【０１３３】
そして、複数の熱交換チューブ（１ａ）（１ｂ）の上下各両端部が、上記ヘッダータンク（１０）（３０）におけるカバープレート（２０）（４０）のチューブ挿通孔（２４ａ）（２４ｂ）に挿通されて、ヘッダータンク本体（１１）（３１）のチューブ接続孔（１４ａ）（１４ｂ）（３４ａ）（３４ｂ）にそれぞれ挿入接続される。
【０１３４】
こうして、上下のヘッダータンク（１０）（３０）間において、複数の熱交換チューブ（１ａ）（１ｂ）が前後２列で、幅方向に沿って並列に配置される。
【０１３５】
また熱交換チューブ（１ａ）（１ｂ）の各間には、コルゲートフィン（５）がそれぞれ配置される。
【０１３６】
これにより、ヘッダータンク（１０）（３０）の前側冷媒流通路（１２ａ）（３２ａ）間が前列の熱交換チューブ（１ａ）によって連通されるとともに、後側冷媒流通路（１２ｂ）（３２ｂ）間が後列の熱交換チューブ（１ｂ）によって連通される。
【０１３７】
図１及び図６に示すように、各ヘッダータンク（１０）（３０）の切込部（１６）（３６）には、仕切板（５１）〜（５５）が、各冷媒流通路（１２ａ）（１２ｂ）（３２ａ）（３２ｂ）を仕切る態様に収容固定される。
【０１３８】
下側ヘッダータンク（１０）の一端（左端）に設けられる仕切板（５１）には、前側冷媒流通路（１２ａ）に対応して、冷媒入口（５１ａ）が形成されるとともに、後側冷媒流通路（１２ｂ）に対応して、冷媒出口（５１ｂ）が形成されている。更に下側ヘッダータンク（１０）の中間に設けられる仕切板（５２）には、前側冷媒流通路（１２ａ）に対応して、中間入口としてのバイパス孔（５２ａ）が形成されている。
【０１３９】
また下側ヘッダータンク（１０）の他端（右端）に設けられる仕切板（５３）、及び上側ヘッダータンク（３０）の両端に設けられる仕切板（５４）（５５）は、開口を有しない閉塞板により構成され、これらの仕切板（５３）〜（５５）によって、冷媒流通路（１２ａ）（１２ｂ）（３２ａ）（３２ｂ）が閉塞状に仕切られている。
【０１４０】
図１及び図７に示すように、下側ヘッダータンク（１０）の一端面前部から挿入された挿入管（６０ａ）が、冷媒入口（５１ａ）及びバイパス孔（５２ａ）に挿通配置されて、下側ヘッダータンク（１０）の前側冷媒流通路（１２ａ）に沿って配置される。この挿入管（６０ａ）におけるバイパス孔（５２ａ）よりも一端側（左側）の領域によって、冷媒流入路としての冷媒流入管（６１ａ）が形成されるとともに、バイパス孔（５２ａ）よりも他端側（右側）の領域によって、バイパス路としてのバイパス管（６２ａ）が形成されている。
【０１４１】
冷媒流入管（６１ａ）におけるヘッダータンク（１０）の内部に対応する領域には、多数の第１冷媒放出孔（６１）が形成されるとともに、バイパス管（６２ａ）におけるヘッダータンク（１０）の内部に対応する領域には、複数の第２冷媒放出孔（６２）が形成されている。第１冷媒放出孔（６１）は、第２冷媒放出孔（６２）に対し、多く形成されており、総開口面積が大きくなるように設定されている。
【０１４２】
更にバイパス管（６２ａ）の先端面には、閉塞板が取り付けられて、バイパス管（６２ａ）の先端開口部が閉塞されている。
【０１４３】
また下側ヘッダータンク（１０）の一端面後部から挿入された冷媒流出路としての冷媒流出管（６１ｂ）が、仕切板（５１）の冷媒流出口（５１ａ）に連結されている。
【０１４４】
この冷媒流出管（６１ｂ）は、下側ヘッダータンク（１０）の外部領域が、蒸発器（１００）の一側端面後部に、上下方向に沿うよう配置されている。
【０１４５】
一方図１及び図７に示すように、蒸発器（１００）の一側端面には、上記冷媒流出管（６１ｂ）の前方に対応して、上下方向に沿って気液分離器（７０）が設けられている。
【０１４６】
この気液分離器（７０）は、上端面に設けられた冷媒導入口（７１）に、冷媒流入路としての冷媒導入管（７５）の一端が連通接続されるとともに、気液分離器（７０）の下端面に設けられた液相出口（７２）に、上記冷媒流入管（６１ａ）の流入側端部が連通接続される。
【０１４７】
また気液分離器（７０）の上部後面には、気相出口（７３）が設けられており、この気相出口（７３）と上記冷媒流出管（６１ｂ）とが、ガス抜き路としてのガス抜き管（８０）を介して連通接続されている。
【０１４８】
以上の構成による本実施形態の蒸発装置は、圧縮機、ガスクーラ等の冷却器（凝縮器）及び膨張弁等の減圧器と共に、ＣＯ2 冷媒用冷凍システムを形成するものである。
【０１４９】
この冷凍システムにおいて、圧縮機により圧縮された高温高圧の気相冷媒は、凝縮器によって冷却された後、その低温高圧の冷媒（液相冷媒）が膨張弁によって膨張減圧されて、低温低圧の冷媒となる。この低温低圧の液相冷媒が、上記蒸発装置における気液分離器（７０）に冷媒導入管（７５）を介して導入される。
【０１５０】
気液分離器（７０）内に導入された冷媒は、そこで気液分離されて、液相冷媒のみが冷媒流入管（６１ａ）に流入される。
【０１５１】
こうして冷媒流入管（６１ａ）から流入された液相冷媒のうち、多くの冷媒は、冷媒流入管（６１ａ）の第１冷媒放出孔（６１）から放出されて、下側ヘッダータンク（１０）における前側冷媒流通路（１２ａ）の一端側半部（左側半部）に導入される。
【０１５２】
図６及び図８に示すように、下部前側冷媒流通路（１２ａ）の一端側半部に導入された冷媒は、前列の熱交換チューブ（１ａ）のうち一端側半部に配置された複数の熱交換チューブ（第１パスＰ１）を上昇して、上側ヘッダータンク（３０）における前側冷媒流通路（３２ａ）の一端側半部に導入される。
【０１５３】
上部前側冷媒流通路（３２ａ）の一端側半部に導入された冷媒は、前側冷媒流通路（３２ａ）を通って他端側半部（右側半部）に導入される。更に上部前側冷媒流通路（３２ａ）の他端側半部に導入された冷媒は、前列の熱交換チューブ（１ａ）のうち他端側半部に配置された複数の熱交換チューブ（第２パスＰ２）を下降して、下側ヘッダータンク（１０）における前側冷媒流通路（３２ａ）の他端側半部に導入される。
【０１５４】
一方、冷媒流入管（６１ａ）から流入された冷媒のうち、一部の冷媒は、バイパス管（６２ａ）を通って第２冷媒放出孔（６２）から放出されて、下側ヘッダータンク（１０）における前側冷媒流通路（１２ａ）の他端側半部に直接導入される。こうしてバイパス管（６２ａ）を通った冷媒（合流冷媒）と、上記第１及び第２パス（Ｐ１）（Ｐ２）を通った冷媒（主流冷媒）とが、下部前側冷媒流通路（１２ａ）の他端側半部において合流されて、その冷媒が、連通孔（１５ｃ）を通って、下側ヘッダータンク（１０）における後側冷媒流通路（１２ｂ）の他端側半部に導入される。
【０１５５】
下部後側冷媒流通路（１２ｂ）の他端側半部に導入された冷媒は、後列の熱交換チューブ（１ｂ）のうち他端側半部に配置された複数の熱交換チューブ（第３パスＰ３）を上昇して、上側ヘッダータンク（３０）における後側冷媒流通路（３２ｂ）の他端側半部に導入される。
【０１５６】
上部後側冷媒流通路（３２ｂ）の他端側半部に導入された冷媒は、後側冷媒流通路（３２ｂ）を通って一端側半部に導入される。上部後側冷媒流通路（３２ｂ）の一端側半部に導入された冷媒は、後列の熱交換チューブ（１ｂ）のうち一端側半部に配置された複数の熱交換チューブ（第４パスＰ４）を下降して、下側ヘッダータンク（１０）における後側冷媒流通路（１２ｂ）の他端側半部に導入される。
【０１５７】
こうして液相冷媒が、第１ないし第４パス（Ｐ１）〜（Ｐ４）を通過する間に、外気との熱交換により、加熱されて蒸発する。
【０１５８】
また図１及び図７に示すように、下部後側冷媒流通路（１２ｂ）の他端側半部に導入された気相冷媒は、冷媒流出管（６１ｂ）に流入される。
【０１５９】
なお本実施形態においては、蒸発器（１００）の冷媒入口（５１ａ）から冷媒出口（５１ｂ）にかけての全ての冷媒経路によって、蒸発器経路が形成されている。
【０１６０】
一方、気液分離器（７０）によって分離された気相冷媒は、蒸発器経路を通過せずに、ガス抜き管（８０）を通って冷媒流出管（６１ｂ）に直接流入される。そしてガス抜き管（８０）を通った冷媒と、上記蒸発器経路を通過した冷媒とが冷媒流出管（６１ｂ）において合流し、上記圧縮機へと戻される。
【０１６１】
以上のように、本実施形態の蒸発装置において、蒸発器（１００）の冷媒流入管（６１ａ）に流入された乾き度の低い冷媒（低乾き度冷媒）のうち、多くの冷媒（主流冷媒）は、第１及び第２パス（Ｐ１）（Ｐ２）を通過して、熱交換により乾き度を上昇させるものの、その高い乾き度の冷媒に、第１及び第２パス（Ｐ１）（Ｐ２）を迂回させた低乾き度の冷媒（合流）を合流させるものであるため、合流後の冷媒全体として、乾き度の上昇を防止することができ、乾き度の低い冷媒を第３及び第４パス（Ｐ３）（Ｐ４）に通過させて、熱交換させることができる。このように全てのパス（Ｐ１）〜（Ｐ４）において、低乾き度冷媒によって熱交換することができる。
【０１６２】
具体的に説明すると、図９に示すように本実施形態の蒸発装置によれば、主流冷媒が通過する蒸発器経路の途中に、乾き度の低い液相冷媒（合流冷媒）が注入されるものであるため、同図（ａ）に示すように蒸発器経路内において、液相冷媒の気相冷媒に対する割合が低下するのを防止することができる。このため同図（ｂ）に示すように、蒸発器経路内において、冷媒の乾き度が所定値（０．４〜０．６）を大きく超えずに、低い乾き度の状態で蒸発器経路のほぼ全域において熱交換することができ、熱交換効率及び熱交換性能を向上させることができる。
【０１６３】
また本実施形態においては、蒸発器（１００）の手前に気液分離器（７０）を設けて、乾き度の低い液相冷媒のみを蒸発器（１００）に導入するものであるため、蒸発器経路内における冷媒乾き度の上昇を、より確実に抑制することができ、一層熱交換効率を向上させることができる。更にヘッダータンク（１０）に導入される液相冷媒は、液単相であるため、ヘッダータンク長さ方向に十分に行き渡るので、熱交換路内での分散性が向上し、より一層優れた熱交換性能を得ることができる。
【０１６４】
なお、気液分離器（７０）によって分離された乾き度の高い気相冷媒は、蒸発器（１００）を通過せず、ガス抜き管（８０）を介して、冷媒流出管（６１ｂ）から流出させるものであるため、この点においても、蒸発器経路内における液相冷媒の減少、つまり乾き度の上昇を防止することができ、一段と熱交換効率を向上させることができる。
【０１６５】
ここで本実施形態においては、第１及び第２パス（Ｐ１）（Ｐ２）を通過する冷媒（主流冷媒）の乾き度が０．３〜０．７の範囲に達する時点、より好ましくはで０．４〜０．６の範囲に達する時点で、主流冷媒に、バイパス管（８０）を通過する低乾き度冷媒（合流冷媒）を導入するのが良い。
【０１６６】
すなわち主流冷媒に対し合流冷媒の導入時期が遅過ぎる場合には、合流する前の主流冷媒の乾き度が所定値より高くなってしまい、熱交換効率が低下する恐れがある。逆に合流冷媒の導入時期が早過ぎる場合には、合流した後の冷媒の乾き度が所定値より高くなってしまい、熱交換効率が低下する恐れがあるので、好ましくない。
【０１６７】
また本発明においては、蒸発器経路における冷媒入口（５１ａ）から冷媒出口（５１ｂ）までの長さに対し、蒸発器経路における冷媒入口（５１ａ）から中間入口までの長さの割合を０．３５〜０．６５、より好ましくは０．４〜０．６に設定するのが良い。
【０１６８】
すなわちこの長さ割合が小さ過ぎる場合には、主流冷媒と合流冷媒との合流が早過ぎて、合流した後の冷媒の乾き度が所定値より高くなってしまい、熱交換効率が低下する恐れがある。逆に上記長さ割合が大き過ぎる場合には、主流冷媒と合流冷媒との合流が遅過ぎて、合流する前の主流冷媒の乾き度が所定値よりも高くなってしまい、熱交換効率が低下する恐れがあるので、好ましくない。
【０１６９】
なお上記実施形態においては、バイパス路としてのバイパス管（８０）を蒸発器（１００）のヘッダータンク（１０）内に設けるようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、バイパス路を、蒸発器（１００）の外部に設けるようにしても良い。
【０１７０】
また上記実施形態においては、バイパス路を１本設けるようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、バイパス路を２本以上設けるようにしても良い。
【０１７１】
更に本発明においては、冷媒をバイパス路によって分流する際にその分流位置を、蒸発器経路の手前に設定しても良く、蒸発器経路の途中に設定するようにしても良い。
【０１７２】
また本発明においては、冷媒を熱交換路に通過させる前に、バイパス路によって分流するようにしているが、本発明においては、冷媒を熱交換路の一部を通過させてから分流するようにしても良い。例えばバイパス管の流入側端部を第１及び第２パス間に連結するとともに、そのバイパス管の流出側端部を第２及び第３パス間や、第３及び第４パス間に連結するようにしても良い。
【０１７３】
また上記実施形態においては、本発明をヘッダータイプの蒸発器に適用した場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明は、サーペンタインチューブ型の蒸発器や、ラミネートチューブ型の蒸発器、ドロンカップ型の蒸発器、更にはプレートフィンを有する蒸発器等、他の蒸発器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】この発明の実施形態である蒸発装置を示す斜視図である。
【図２】実施形態の蒸発装置における下側ヘッダータンク部分を分解して示す斜視図である。
【図３】実施形態の蒸発装置における下側ヘッダータンクを示す斜視図である。
【図４】実施形態の蒸発装置を示す断面図である。
【図５】実施形態の蒸発装置における上側ヘッダータンク部分を分解して示す斜視図である。
【図６】実施形態の蒸発装置における仕切板を抜き出して示す斜視図である。
【図７】実施形態の蒸発装置における冷媒流出流入部を示す斜視図である。
【図８】実施形態の蒸発装置における冷媒の流れを示す冷媒経路図である。
【図９】同図（ａ）は実施形態の蒸発装置内における液相冷媒と気相冷媒との関係を示すブロック図、同図（ｂ）は実施形態の蒸発装置内における冷媒の乾き度と蒸発熱伝達係数との関係を示すグラフである。
【図１０】同図（ａ）は従来の蒸発器内における液相冷媒と気相冷媒との関係を示すブロック図、同図（ｂ）は実施形態の蒸発器内における冷媒の乾き度と蒸発熱伝達係数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１７５】
１ａ、１ｂ…熱交換チューブ（熱交換路）
１０、３０…ヘッダータンク
５１ａ…冷媒入口
５１ｂ…冷媒出口
５２ａ…バイパス孔（中間入口）
６１ａ…冷媒流入管（冷媒流入路）
６１ｂ…冷媒流出管（冷媒流出路）
６２ａ…バイパス管（バイパス路）
７０…気液分離器
８０…ガス抜き管（ガス抜き路）
１００…蒸発器
Ｐ１〜Ｐ４…パス（蒸発路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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