(57)【要約】この冷凍システムは、冷媒が、コンプレッサ１、コンデンサ１０、オリフィスチューブ３、エバポレータ４及びアキュムレータ５をこの順に通ってコンプレッサ１に戻るという冷凍サイクルを有するオリフィスチューブシステムである。コンデンサ１０を複数のパスＰ１〜Ｐ３を有するマルチフロータイプの熱交換器により構成する。中間のパスＰ２を、冷媒を減圧するための減圧パスとして構成する。第１パスＰ１によって冷媒を凝縮した後、その凝縮冷媒を減圧パスＰ２によって減圧して気化し、その気化冷媒を第３パスＰ３によって再凝縮する。コンデンサにおける熱負荷の変動時の応答特性に優れ、十分な冷凍性能を得ることができる冷凍システムを提供する。
2003025477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルを具備する冷凍システムであって、
冷媒を圧縮するコンプレッサと、
前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサと、
前記コンデンサによって凝縮された冷媒を減圧する減圧チューブと、
前記減圧チューブにより減圧された冷媒を蒸発させるエバポレータと、
前記エバポレータによって蒸発された冷媒からガス冷媒を分離して取り出すアキュムレータとを備え、
前記コンデンサは、
前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を導入する冷媒入口と、前記コンデンサによって凝縮された冷媒を導出する冷媒出口と、前記冷媒入口から導入された冷媒を凝縮しつつ前記冷媒出口まで導く冷媒経路と、前記冷媒経路の途中に設けられ、冷媒圧力を低下させるための減圧手段とを備える。
【請求項２】
前記減圧チューブがオリフィスチューブにより形成されてなる、請求項１記載の冷凍システム。
【請求項３】
前記冷媒経路における前記減圧手段よりも上流側で凝縮された冷媒が、前記減圧手段により減圧されて少なくとも一部が気化され、その低圧ガス冷媒が前記冷媒経路における前記減圧手段よりも下流側で再凝縮されるよう構成されてなる、請求項１記載の冷凍システム。
【請求項４】
前記冷媒経路における前記減圧手段よりも上流側で凝縮された冷媒が、前記減圧手段により減圧されて少なくとも一部が気化され、その低圧ガス冷媒が前記冷媒経路における前記減圧手段よりも下流側で再凝縮されるよう構成されてなる、請求項１記載の冷凍システム。
【請求項５】
圧縮された冷媒を凝縮して、その凝縮冷媒を、通路抵抗を付与することにより減圧するとともに、その減圧冷媒を蒸発させてから、気液分離してガス冷媒を抽出し、再び圧縮するという冷凍サイクルを具備する冷凍システムにおいて、
冷媒を凝縮する過程の途中に、冷媒圧力を低下させるための減圧経路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６】
圧縮された冷媒を凝縮して、その凝縮冷媒を、通路抵抗を付与することにより減圧するとともに、その減圧冷媒を蒸発させてから、気液分離してガス冷媒を抽出し、再び圧縮するという冷凍サイクルを具備する冷凍システムにおいて、
冷媒を凝縮する過程の途中に、冷媒に通路抵抗を付与するための通路抵抗付与経路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７】
圧縮された冷媒を凝縮して、その凝縮冷媒を、通路抵抗を付与することにより減圧するとともに、その減圧冷媒を蒸発させてから、気液分離してガス冷媒を抽出し、再び圧縮するという冷凍サイクルを具備する冷凍システムにおいて、
冷媒を凝縮する過程の途中に、その前後の通路よりも通路断面積が小さい小断面経路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８】
冷凍サイクルを具備する冷凍システムであって、
冷媒を圧縮するコンプレッサと、
前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサと、
前記コンデンサによって凝縮された冷媒を減圧する減圧チューブと、
前記減圧チューブにより減圧された冷媒を蒸発させるエバポレータと、
前記エバポレータによって蒸発された冷媒からガス冷媒を分離して取り出すアキュムレータとを備え、
前記コンデンサは、
間隔をおいて互いに平行に配置される一対のヘッダーと、
前記両ヘッダー間に配置され、両端が前記両ヘッダーに連通接続された複数の熱交換チューブと、
前記ヘッダーの内部に設けられ、前記複数の熱交換チューブを複数のパスに区分けする仕切部材とを備え、
該仕切部材により前記複数のパスは、各パスを冷媒が順に通過する冷媒経路を形成しており、前記複数のパスは、第１パスと最終パスとを含み、
前記複数のパスのうち、第１パスと最終パスとの間における前記冷媒経路の途中に設けられ、冷媒圧力を低下させるための減圧手段を更に備えることを特徴とする冷凍システム。
【請求項９】
前記減圧チューブが、オリフィスチューブにより形成されてなる、請求項８記載の冷凍システム。
【請求項１０】
前記パスは、前記第１パスと、前記最終パスと、前記第１パスと前記最終パスとの間の１または複数の中間のパスとを備え、１又は複数の前記中間パスが前記減圧手段を構成する減圧パスとして構成されてなる、請求項８記載の冷凍システム。
【請求項１１】
前記パスは、前記第１パスと、前記最終パスと、前記第１パスと前記最終パスとの間の１または複数の中間のパスとを備え、１又は複数の前記中間パスが前記減圧手段を構成する減圧パスとして構成されてなる、請求項９記載の冷凍システム。
【請求項１２】
前記最終パスの直前の前記中間パスが、前記減圧パスとして構成されてなる、請求項１１記載の冷凍システム。
【請求項１３】
前記減圧パスのトータル通路断面積が、前記減圧パスの前後のパスの各トータル通路断面積よりも、それぞれ小さく設定されてなる、請求項１１載の冷凍システム。
【請求項１４】
前記減圧パスのトータル通路断面積が、前記減圧パスの前後のパスの各トータル通路断面積よりも、それぞれ小さく設定されてなる、請求項１２載の冷凍システム。
【請求項１５】
前記減圧パスを構成する熱交換チューブの数が、前記減圧チューブの前後のパスを構成する熱交換チューブの数よりもそれぞれ少なく設定されてなる、請求項１０に記載の冷凍システム。
【請求項１６】
前記減圧パスを構成する熱交換チューブの数が、前記減圧チューブの前後のパスを構成する熱交換チューブの数よりもそれぞれ少なく設定されてなる、請求項１１に記載の冷凍システム。
【請求項１７】
前記減圧パスを構成する熱交換チューブの数が、前記減圧チューブの前後のパスを構成する熱交換チューブの数よりもそれぞれ少なく設定されてなる、請求項１２に記載の冷凍システム。
【請求項１８】
コンプレッサ、減圧チューブ、エバポレータ及びアキュムレータと共に冷凍サイクルを構成する減圧チューブシステム用コンデンサであって、
冷媒を流入する冷媒入口と、
冷媒を流出する冷媒出口と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を凝縮しつつ前記冷媒出口まで導く冷媒経路と、
前記冷媒経路の途中に設けられ、冷媒圧力を低下させるための減圧手段とを備えることを特徴とする減圧チューブシステム用コンデンサ。
【請求項１９】
コンプレッサ、減圧チューブ、エバポレータ及びアキュムレータと共に冷凍サイクルを構成する減圧チューブシステム用コンデンサであって、
冷媒を流入する冷媒入口と、
冷媒を流出する冷媒出口と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を凝縮しつつ前記冷媒出口まで導く冷媒経路と、
前記冷媒経路の途中に設けられ、冷媒に通路抵抗を付与するための通路抵抗付与手段とを備えることを特徴とする減圧チューブシステム用コンデンサ。
【請求項２０】
コンプレッサ、減圧チューブ、エバポレータ及びアキュムレータと共に冷凍サイクルを構成する減圧チューブシステム用コンデンサであって、
冷媒を流入する冷媒入口と、
冷媒を流出する冷媒出口と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を凝縮しつつ前記冷媒出口まで導く冷媒経路と、
前記冷媒経路の途中に設けられ、通路断面積を小さくするための手段とを備えることを特徴とする減圧チューブシステム用コンデンサ。
【請求項２１】
コンプレッサ、減圧チューブ、エバポレータ及びアキュムレータと共に冷凍サイクルを構成する減圧チューブシステム用コンデンサであって、
間隔をおいて互いに平行に配置された一対のヘッダーと、
前記両ヘッダー間に配置され、両端を両ヘッダーに連通接続された複数の熱交換チューブと、
前記ヘッダーの内部に設けられた仕切部材とを備え、
該仕切部材により前記複数の熱交換チューブが複数のパスに区分けされ、それらの各パスを冷媒が順に通過する冷媒経路が形成され、前記複数のパスは、第１パスと最終パスとを含み、
前記複数のパスのうち、第１パスと最終パスとの間における前記冷媒経路の途中に設けられた、冷媒圧力を低下させるための減圧手段を
更に備えることを特徴とする減圧チューブシステム用コンデンサ。
【請求項２２】
前記パスは、前記第１パスと、前記最終パスと、前記第１パスと前記最終パスとの間の１または複数の中間のパスとを備え、１又は複数の前記中間パスが前記減圧手段を構成する減圧パスとして構成されてなる、請求項２１記載の減圧チューブシステム用コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
この出願は、２００１年９月１４日付で出願された日本国特許出願特願２００１−２７８９７５号及び２００１年９月２６日付で出願された米国仮出願６０／３２４，５４２号の優先権主張を伴うものであり、その開示内容は、そのまま本願の一部を構成するものである。
技術分野
この発明は、減圧手段として、オリフィスチューブ、キャピラリーチューブ等の減圧チューブが用いられた冷凍サイクルを有するカーエアコン用等の冷凍システム及び減圧チューブシステム用コンデンサに関する。
背景技術
一般に、カーエアコン等に採用される冷凍システムにおいては、減圧手段として自動温度式膨張弁を用いる膨張弁（ＴＸＶ）方式の冷凍システム（以下、「膨張弁システム」と称する）と、減圧手段としてオリフィスチューブやキャピラリーチューブ等の減圧チューブを用いるオリフィスチューブ（ＣＣＯＴ）方式の冷凍システム（以下、「オリフィスチューブシステム」又は「減圧チューブシステム」と称する）とが周知である。
第１３図に示すように、オリフィスチューブシステムは、コンプレッサ（１）から吐出された高温高圧のガス冷媒が、コンデンサ（２）に流入されて凝縮され、その凝縮冷媒がオリフィスチューブ（３）を通って減圧されてエバポレータ（４）に流入されて、周囲の空気と熱交換して蒸発し、アキュムレータ（５）に導入される。そしてアキュムレータ（５）に導入された冷媒が気液分離されてガス冷媒のみが抽出されて、上記コンプレッサ（１）に戻るというサイクルが形成される。
このオリフィスチューブシステムは、膨張弁システムと比較して、部品点数や組付工数が少なく、構造が簡素であり、コスト的にも優位である。
しかしながら、オリフィスチューブシステムは、負荷変動に対する応答特性に劣るという問題を抱えている。
すなわち、オリフィスチューブシステムにおいては、オリフィスチューブ（３）の手前からコンデンサ（２）の出口付近にかけての過冷却領域に、液冷媒（Ｒ）が滞留しているが、この液冷媒（Ｒ）は、コンデンサ（２）の熱負荷が小さい場合には増加する。例えばこの冷凍システムが搭載された自動車が高速走行して、コンデンサ（２）の通風量を十分に確保できて熱負荷が小さい状態では、コンデンサ能力が十分に発揮されて凝縮が進む。
ところで、オリフィスチューブ（３）は、冷媒の通過流量（循環量）は一定であり、冷媒通過流量が制限されている。このため、低速走行から高速走行に切り替わって、熱負荷が急激に減少したような場合には、液冷媒が急激に増加して、過冷却領域がコンデンサ（２）内にも広がっていき、一時的に、コンデンサ（２）内に多量の液冷媒が蓄積される。こうしてコンデンサ（２）内に多量の液冷媒が蓄積されると、その液溜まり部分では、冷媒の凝縮が行われないので、その分、有効な凝縮面積が減少してしまい、コンデンサ性能が低下してしまう。
逆に、高速走行から低速走行に切り替わって、熱負荷が増大したような場合には、コンデンサ（２）による凝縮がスムーズに行われず、コンデンサ（２）出口付近の液冷媒が減少していき、十分な過冷却度を得ることができなくなり、一時的に、コンデンサ性能が低下してしまう。このようにオリフィスチューブシステムでは、負荷変動時の応答特性に劣り、十分な冷凍性能を得ることができないという問題を抱えている。
この発明の目的は、負荷変動時の応答特性に優れ、負荷変動にも拘わらず十分な冷凍性能を得ることができる冷凍システムを提供することにある。
この発明の他の目的は、負荷変動時の応答特性に優れ、負荷変動にも拘わらず十分なコンデンサ性能を得ることができる減圧チューブシステム用コンデンサを提供することにある。
この発明の他の目的は、後述する実施形態の説明より明らかになるであろう。
発明の開示
この発明の第１の側面によると、
冷凍サイクルを具備する冷凍システムであって、
前記冷凍サイクルは、
ガス状冷媒を圧縮するコンプレッサと、
前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサと、
前記コンデンサによって凝縮された冷媒を減圧する減圧チューブと、
前記減圧チューブにより減圧された冷媒を蒸発させるエバポレータと、
前記エバポレータによって蒸発された冷媒からガス冷媒を分離して取り出すアキュムレータとを備え、
前記コンデンサは、
前記コンプレッサによって加圧された冷媒を導入する冷媒入口と、前記コンデンサによって凝縮された冷媒を排出する冷媒出口と、前記冷媒入口から流入された冷媒を凝縮しつつ前記冷媒出口まで導く冷媒経路と、前記冷媒経路の途中に設けられ、冷媒圧力を低下させるための減圧手段とを備える。
この冷凍システムにおいては、コンデンサの熱負荷が減少した場合には、コンデンサにおける減圧手段の上流側において凝縮が十分に行われて、完全な液化冷媒のみが減圧手段を通過する。このため、減圧手段を流れる冷媒の抵抗が減少して、流量が増加する。従って、減圧手段の上流側及び下流側において、効率良く凝縮が行われて、十分なコンデンサ能力が発揮される。
また逆にコンデンサの熱負荷が増大した場合には、コンデンサにおける減圧手段の上流側において凝縮が十分に行われず、冷媒が確実に液化しない状態で、減圧手段を通過する。このとき、減圧手段を流れる冷媒にガスが混在して体積が大きくなるので、冷媒の減圧手段を流れる抵抗が増大して、冷媒の流れが減圧手段で阻害されて流量が低下する。こうして流量が低下すると、減圧手段の上流側での凝縮負荷が減少し、凝縮が十分に行われ、十分なコンデンサ能力が発揮される。
このようにコンデンサにおける熱負荷の変動に対し、適切に冷媒の流量が調整されるため、負荷変動時の応答特性に優れ、十分な冷凍性能を得ることができる。
この冷凍システムにおいては、前記減圧チューブがオリフィスチューブにより形成されてなる構成を好適に採用することができる。
またこの冷凍システムにおいては、減圧手段によって、凝縮冷媒の少なくとも一部を気化させて再凝縮されるのが好ましい。
すなわち、前記冷媒経路における減圧手段よりも上流側で凝縮された冷媒が、前記減圧手段により減圧されて少なくとも一部が気化され、その低圧ガス冷媒が前記冷媒経路における前記減圧手段よりも下流側で再凝縮されるよう構成されてなるものを採用するのが好ましい。
この発明の第２の側面によると、圧縮された冷媒を凝縮して、その凝縮冷媒を、通路抵抗を付与することにより減圧するとともに、その減圧冷媒を蒸発させてから、気液分離してガス冷媒のみを抽出し、再び圧縮するという冷凍サイクルを具備する冷凍システムにおいて、冷媒を凝縮する過程の途中に、冷媒圧力を低下させるための減圧経路が設けられてなるものを要旨としている。
この冷凍システムにおいては、上記と同様に、減圧経路によって冷媒の流量が、熱負荷の変動に応じて適切に調整されるため、負荷変動に対する応答特性に優れ、十分な冷凍性能を得ることができる。
この発明の第３の側面によると、圧縮された冷媒を凝縮して、その凝縮冷媒を、通路抵抗を付与することにより減圧するとともに、その減圧冷媒を蒸発させてから、気液分離してガス冷媒を抽出し、再び圧縮するという冷凍サイクルを具備する冷凍システムにおいて、冷媒を凝縮する過程の途中に、冷媒に通路抵抗を付与するための通路抵抗付与経路が設けられてなるものを要旨としている。
この冷凍システムにおいては、コンデンサの熱負荷が減少した場合には、コンデンサにおける通路抵抗付与経路の上流側において凝縮が十分に行われて、完全な液化冷媒のみが通路抵抗付与経路を通過する。このため、通路抵抗付与経路を流れる冷媒の抵抗が減少して、流量が増加する。従って、通路抵抗付与経路の上流側及び下流側において、効率良く凝縮が行われて、十分なコンデンサ能力が発揮される。
また逆にコンデンサの熱負荷が増大した場合には、コンデンサにおける通路抵抗付与経路の上流側において凝縮が十分に行われず、冷媒が確実に液化しない状態で、通路抵抗付与経路を通過する。このとき、通路抵抗付与経路を流れる冷媒にガスが混在して体積が大きくなるので、冷媒の通路抵抗付与経路を流れる抵抗が増大して、冷媒の流れが通路抵抗付与経路で阻害されて流量が低下する。こうして流量が低下すると、通路抵抗付与経路の上流側での凝縮負荷が減少し、凝縮が十分に行われ、十分なコンデンサ能力が発揮される。
このように冷凍システム内のコンデンサにおける熱負荷の変動に対し、適切に冷媒の流量が調整されるため、負荷変動時の応答特性に優れ、十分な冷凍性能を得ることができる。
この発明の第４の側面によると、圧縮された冷媒を凝縮して、その凝縮冷媒を、通路抵抗を付与することにより減圧するとともに、その減圧冷媒を蒸発させてから、気液分離してガス冷媒を抽出し、再び圧縮するという冷凍サイクルを具備する冷凍システムにおいて、冷媒を凝縮する過程の途中に、その前後の通路よりも通路断面積が小さい小断面経路が設けられてなるものを要旨としている。
この冷凍システムにおいては、コンデンサの熱負荷が減少した場合には、コンデンサにおける小断面経路の上流側において凝縮が十分に行われて、完全な液化冷媒のみが小断面経路を通過する。このため、小断面経路を流れる冷媒の抵抗が減少して、流量が増加する。従って、小断面経路の上流側及び下流側において、効率良く凝縮が行われて、十分なコンデンサ能力が発揮される。
また逆にコンデンサの熱負荷が増大した場合には、コンデンサにおける小断面経路の上流側において凝縮が十分に行われず、冷媒が確実に液化しない状態で、小断面経路を通過する。このとき、小断面経路を流れる冷媒にガスが混在して体積が大きくなるので、冷媒の小断面経路を流れる抵抗が増大して、冷媒の流れが小断面経路で阻害されて流量が低下する。こうして流量が低下すると、小断面経路の上流側での凝縮負荷が減少し、凝縮が十分に行われ、十分なコンデンサ能力が発揮される。
このように冷凍システム内のコンデンサにおける熱負荷の変動に対し、適切に冷媒の流量が調整されるため、負荷変動時の応答特性に優れ、十分な冷凍性能を得ることができる。
この発明の第５の側面によると、冷凍システムは、上記第１及び第２発明の冷凍システムにおけるコンデンサとして、マルチフロータイプの熱交換器が採用されたものを特定するものである。
すなわち、冷凍サイクルを具備する冷凍システムであって、
前記冷凍サイクルは、
冷媒を圧縮するコンプレッサと、
前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサと、
前記コンプレッサによって凝縮された凝縮冷媒を減圧する減圧チューブと、
前記減圧チューブにより減圧された冷媒を蒸発させるエバポレータと、
前記エバポレータによって蒸発された冷媒からガス冷媒を分離して取り出すアキュムレータとを備え、
前記コンデンサは、
間隔をおいて互いに平行に配置される一対のヘッダーと、
前記両ヘッダー間に配置され、両端が前記両ヘッダーに連通接続された複数の熱交換チューブと、
前記ヘッダーの内部に設けられ、前記複数の熱交換チューブを複数のパスに区分けする仕切部材とを備え、
該仕切部材により前記複数のパスは、各パスを冷媒が順に通過する冷媒経路を形成しており、前記複数のパスは、第１パスと最終パスとを含み、
前記複数のパスのうち、前記第１パスと前記最終パスとの間における前記冷媒経路の途中に設けられ、冷媒圧力を低下させるための減圧手段を
更にを備えている。
この場合、上記同様に、減圧手段によって冷媒の流量が、熱負荷の変動に応じて適切に調整されるため、応答特性に優れ、十分な冷凍性能を得ることができる。
この発明においては、前記減圧チューブが、オリフィスチューブにより形成されてなる構成を採用することができる。
更にこの発明においては、前記パスは、前記第１パスと、前記最終パスと、前記第１パスと前記最終パスとの間の１または複数の中間のパスとを備え、１又は複数の前記中間パスが前記減圧手段を構成する減圧パスとして構成されてなるものを採用するのが良い。
すなわちこの場合、熱交換チューブをそのまま減圧手段として利用することができ、新たな部品を組み付ける必要がなく、その分、構成の簡素化を図ることができる。
またこの発明においては、前記最終パスの１つ手前のパスが、前記減圧パスとして構成されてなるもの、前記減圧パスのトータル通路断面積が、前記減圧パスの前後のパスの各トータル通路断面積よりも、それぞれ小さく設定されてなるもの、又は、前記減圧パスを構成する熱交換チューブの数が、前記減圧チューブの前後のパスを構成する熱交換チューブの数よりもそれぞれ少なく設定されてなるものを採用するのが望ましい。
すなわちこれらの構成を採用する場合には、減圧手段による減圧効果を効果的に行うことができる。
この発明の第６の側面によると、コンプレッサ、減圧チューブ、エバポレータ及びアキュムレータと共に冷凍サイクルを構成する減圧チューブシステム用コンデンサであって、
冷媒を流入する冷媒入口と、
冷媒を流出する冷媒出口と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を凝縮しつつ前記冷媒出口まで導く冷媒経路と、
前記冷媒経路の途中に設けられ、冷媒圧力を低下させるための減圧手段とを備える。
この発明においては、上記同様に、減圧手段によって冷媒の流量が、熱負荷の変動に応じて適切に調整されるため、応答特性に優れ、十分な冷凍性能を得ることができる。
この発明の第７の側面によると、コンプレッサ、減圧チューブ、エバポレータ及びアキュムレータと共に冷凍サイクルを構成する減圧チューブシステム用コンデンサであって、
冷媒を流入する冷媒入口と、
冷媒を流出する冷媒出口と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を凝縮しつつ前記冷媒出口まで導く冷媒経路と、
前記冷媒経路の途中に設けられ、冷媒に通路抵抗を付与するための通路抵抗付与手段とを備える。
この発明においては、上記同様に、通路抵抗付与手段によって冷媒の流量が、熱負荷の変動に応じて適切に調整されるため、応答特性に優れ、十分な冷凍性能を得ることができる。
この発明の第８側面によると、コンプレッサ、減圧チューブ、エバポレータ及びアキュムレータと共に冷凍サイクルを構成する減圧チューブシステム用コンデンサであって、
冷媒を流入する冷媒入口と、
冷媒を流出する冷媒出口と、
前記冷媒入口から流入された冷媒を凝縮しつつ前記冷媒出口まで導く冷媒経路と、
前記冷媒経路の途中に設けられ、通路断面積を小さくするための手段とを備える。
この発明においては、上記同様に、通路断面積を小さくするための手段によって冷媒の流量が、熱負荷の変動に応じて適切に調整されるため、応答特性に優れ、十分な冷凍性能を得ることができる。
またこの発明のコンデンサは、マルチフロータイプの熱交換器によって構成することができる。
すなわちこの発明の第９の側面によると、コンプレッサ、減圧チューブ、エバポレータ及びアキュムレータと共に冷凍サイクルを構成する減圧チューブシステム用コンデンサであって、
間隔をおいて互いに平行に配置された一対のヘッダーと、
前記両ヘッダー間に配置され、両端を両ヘッダーに連通接続された複数の熱交換チューブと、
前記ヘッダーの内部に設けられた仕切部材とを備え、
該仕切部材により前記複数の熱交換チューブが複数のパスに区分けされ、それらの各パスを冷媒が順に通過する冷媒経路が形成され、記複数のパスは、第１パスと最終パスとを含み、
前記複数のパスのうち、第１パスと最終パスとの間における前記冷媒経路の途中に設けられた、冷媒圧力を低下させるための減圧手段を
更にを備えている。
この発明においても、上記と同様に、応答特性に優れ、十分な冷凍性能を得ることができる。
また、この発明においては、前記パスは、前記第１パスと、前記最終パスと、前記第１パスと前記最終パスとの間の１または複数の中間のパスとを備え、１又は複数の前記中間パスが前記減圧手段を構成する減圧パスとして構成されてなるものを採用するのが好ましい。
すなわちこの構成を採用する場合には、熱交換チューブをそのまま減圧手段として利用することができる。
他の目的および特徴は、図面を参照しつつ後述する詳細な説明によって明らかになるであろう。
発明を実施するための最良の形態
第１図はこの発明の実施形態である冷凍システムを示す冷媒回路構成図、第２図はその冷凍システムに適用されたコンデンサ（１０）を示す正面図である。
両図に示すように、この冷凍システムは、オリフィスチューブシステムであって、コンプレッサ（１）から吐出された高温高圧のガス冷媒が、コンデンサ（１０）に流入されて凝縮され、その凝縮冷媒がオリフィスチューブ（３）を通って減圧されてエバポレータ（４）に流入され、そこで周囲の空気と熱交換して蒸発した後、アキュムレータ（５）によってガス冷媒のみが抽出されて、上記コンプレッサ（１）に戻るというサイクルを有している。
この冷凍システムにおいて、コンデンサ（１０）は、マルチフロータイプの熱交換器を基本構成として有しており、離間して対峙した左右一対の垂直方向に沿うヘッダー（１１）（１１）が設けられている。この一対のヘッダー（１１）（１１）間には、水平方向に沿う多数の扁平な熱交換チューブ（１２）が、それらの両端を両ヘッダー（１１）（１１）に連通接続した状態で、上下方向に所定の間隔おきに並列状に配置される。更に熱交換チューブ（１２）の各間、及び最外側の熱交換チューブ（１２）の外側には、コルゲートフィン（１３）が配置されるとともに、最外側のフィン（１３）の外側には、サイドプレート（１４）が配置されている。
熱交換チューブ（１２）としては、第３図に示すように、内部に複数の冷媒通路（１２ａ）が併設されたハモニカチューブが一般に使用される。
なお、本発明において、熱交換チューブとしては、第４図及び第５図に示すように、内部に、複数の冷媒通路（１２ａ）が併設されるとともに、隣り合う冷媒通路間の仕切壁（１２ｂ）に、隣り合う冷媒通路同士を連通する複数の連通孔（１２ｃ）が形成された通路間連通タイプの熱交換チューブも好適に用いることができ、更に第６図に示すように、冷媒通路（１２ａ）の内周面に多数のインナーフィン（１２ｄ）が突設されたインナーフィン付き熱交換チューブ等も好適に用いることができる。
第１図及び第２図に示すように、ヘッダー（１１）の所定位置には、ヘッダー内部を仕切る仕切部材（１５）（１６）が設けられている。これにより、本実施形態においては、上から数えて１本目から１０本目までの熱交換チューブ（１２）により第１パス（Ｐ１）が形成され、１１本目の熱交換チューブ（１２）により第２パス（Ｐ２）が形成され、１２本目から１４本目までの熱交換チューブ（１２）により最終パスとしての第３パス（Ｐ３）が形成されている。
ここで本実施形態においては、第１パス（Ｐ１）が第１凝縮部として構成され、第２パス（Ｐ２）が減圧パス（減圧手段、減圧経路）として構成され、第３パス（Ｐ３）が第２凝縮部（再凝縮部）として構成されている。
また、一方側（右側）のヘッダー（１１）における上端には、冷媒入口（１１ａ）が設けられるとともに、他方側（左側）のヘッダー（１１）における上端には、冷媒出口（１１ｂ）が設けられている。そして、冷媒入口（１１ａ）からヘッダー（１１）内に流入した冷媒は、第１ないし第３パス（Ｐ１）〜（Ｐ３）をこの順に蛇行状に通過して、冷媒出口（１１ｂ）から流出されるよう構成されている。
このコンデンサ（１０）が、上記第１図に示すように、コンプレッサ（１）、オリフィスチューブ（３）、エバポレータ（４）、及びアキュムレータ（５）に冷媒管により接続されて、自動車用冷凍システムとして採用される。
次に、本実施形態の冷凍システムの動作を、第７図のモリエル線図を用いて説明する。
なお、同図において、冷媒は、液相線よりも左側の領域では液相状態、液相線と気相線との間の領域では気液混相状態、気相線よりも右側の領域では気相状態となる。
この冷凍システムにおいて、コンプレッサ（１）によって圧縮された冷媒は、Ａ点からＢ点の状態に移行して高温高圧のガス冷媒となって吐出され、コンデンサ（１０）に流入される。コンデンサ（１０）内において、第１パス（Ｐ１）を通過した冷媒は凝縮されて、Ｂ点の状態からＣ１点の状態に移行する。続いて、その液冷媒は、減圧パス（Ｐ２）を通過して減圧されて、Ｃ１点からＣ２点の状態に移行した後、第３パス（Ｐ３）を通過して再凝縮されてＣ２点からＣ３点の状態に移行する。
こうして凝縮された冷媒が、オリフィスチューブ（３）を通って減圧されて、Ｄ点の気液混相状態となって、エバポレータ（４）に送り込まれ、そこで外気との熱交換により、蒸発気化してＤ点からＡ点の状態に移行し、上記コンプレッサ（１）に戻る。
この冷凍システムにおいて、例えばコンデンサ（１０）における熱負荷が急激に増大した場合には、第１パス（Ｐ１）での凝縮が十分に行われず、冷媒が確実に液化しない状態で、減圧パス（Ｐ２）に導入される。このとき、減圧パス（Ｐ２）を流れる冷媒にガスが混在して体積が大きくなるので、冷媒の減圧パス（Ｐ２）を流れる抵抗が増大して、冷媒の流れが減圧パス（Ｐ２）で阻害されて流量が低下する。こうして流量が低下すると、減圧パス（Ｐ２）の上流側、つまり第１パス（Ｐ１）での凝縮負荷が減少し、凝縮が十分に行われる。従って、冷媒は、各パス（Ｐ１）〜（Ｐ３）において、凝縮ないしは減圧がスムーズに行われて、十分なコンデンサ能力が発揮される。
逆に、コンデンサ（１０）の熱負荷が急激に減少した場合には、第１パス（Ｐ１）において凝縮が十分に行われて、完全な液化冷媒のみが減圧パス（Ｐ２）に導入される。このため、減圧パス（Ｐ２）を流れる冷媒の抵抗が減少して、流量が増加して、減圧パス（Ｐ２）の上流側における第１パス（Ｐ１）において、効率良く凝縮が行われる。従って、冷媒は、各パス（Ｐ１）〜（Ｐ３）においてスムーズに凝縮ないしは減圧されて、十分なコンデンサ能力が発揮される。
このように本実施形態の冷凍システムにおいては、減圧パス（Ｐ２）が、熱負荷の変動に対する冷媒流量の自己制御機能を保有しており、冷凍サイクルにおける冷媒の循環量を適切に調整することができるため、負荷変動時の応答特性に優れ、十分な冷凍性能を得ることができる。
また本実施形態の冷凍システムにおいては、コンデンサ（１０）の第１パス（Ｐ１）で１次凝縮して放熱させた後、減圧して更に、第２パス（Ｐ２）で２次凝縮して放熱させるものであるため、十分な放熱量を確保することができ、蒸発時のエンタルピー差（Ｄ〜Ａ）を十分に大きく確保することができ、優れた冷凍効果を得ることができる。
更にコンデンサ（１０）において、相変化を伴う２次凝縮によって放熱量を向上させるものであるため、効率良く放熱させることができる。つまり本実施形態のコンデンサ（１０）は、そのほぼ全域を凝縮器本来の凝縮部として構成するものであるため、冷媒の放熱を効率良く行うことができ、優れた凝縮能力を得ることができる。このため、冷凍サイクル内の冷媒圧力の上昇を防止しつつ、冷媒を確実に凝縮することができ、コンプレッサ（１）の負荷を軽減することができる。従って、コンプレッサ（１）の大型化を防止でき、冷凍システム全体の小型軽量化はもとより、車両装着時における燃費の向上、省冷媒化及びコストの削減を図ることができる。
なお、上記実施形態においては、パス数や、各パスのチューブ本数、特に減圧パスのチューブ本数等は、限定されるものではなく、例えば第８図に示すように、４つのパス（Ｐ１）〜（Ｐ４）を設けて、その第３パス（Ｐ３）を２本チューブからなる減圧パス（減圧手段）とすることも可能である。
更に本発明においては、減圧パスを、２つ以上設けるようにしても良い。例えば第９図及び第１０図に示すように、ヘッダー（１１）（１１）を仕切部材（１５）〜（１７）により仕切って、４つのパス（Ｐ１）〜（Ｐ４）を形成し、このうちそれぞれ１本のチューブ（１２）からなる第２及び第３パス（Ｐ２）（Ｐ３）をそれぞれ減圧パスとして構成するようにしても良い。
また本発明においては、減圧効果を高めるために、減圧パスを構成するチューブを、他のチューブに対し、異なる構成のチューブを用いても良い。例えば第１１図に示すように、減圧パス用の熱交換チューブとして、小円形断面の複数の冷媒通路（１２ａ）が併設された円孔通路型ハモニカチューブを用いても良い。
更に減圧チューブを構成するチューブとしては、必ずしも直線状のものを用いる必要はなく、サーペンタイン型熱交換器に採用される蛇行形状のチューブや、キャピラリーチューブを、減圧パス用のチューブとして用いることもできる。
また減圧手段は、必ずしも、熱交換チューブ自体により構成する必要はなく、チューブ内に、オリフィス付き仕切板等の減圧手段を別途設けるようにしても良い。
更に本発明は、減圧手段を必ずしも熱交換チューブに設ける必要はなく、ヘッダーに設けるようにしても良く、要は、冷媒入口から冷媒出口に至る冷媒経路の途中に、減圧手段や減圧経路が設けられてさえいれば良い。
＜実施例＞
本発明に準拠して、第１ないし第４の４つのパスを有するマルチフロータイプのコンデンサを準備した。このとき、第１パスを１９本、第２パスを８本、減圧パス（減圧手段）としての第３パスを１本、第４パスを７本の熱交換チューブにより構成した。
このコンデンサを上記第１図に示すように、冷凍サイクルを形成し、その冷凍サイクルにおいて、コンプレッサの回転数（ｒｐｍ）に対する冷房性能（ｋＷ）、コンプレッサ吐出圧力（ｋＰａ）、及び成績係数を測定した。
＜比較例＞
第１パスを１４本、第２パスを１０本、第３パスを７本、第４パスを４本の熱交換チューブにより構成したマルチフロータイプのコンデンサを準備し、そのコンデンサを用いて、上記と同様に冷凍サイクルを形成して同様の試験を行った。
上記実施例及び比較例の各測定結果を第１２図のグラフに示す。同グラフにおいて、「Ｗ」は実施例のもの、「Ｓ」は比較例のものを示す。更に黒塗り丸印が冷房性能、黒塗り四角印が成績係数、×印がコンプレッサ吐出圧力を示す。
同グラフから明らかなように、冷房性能、コンプレッサ吐出圧力及び成績係数のいずれにおいても、実施例の冷凍サイクルが優れているのが判る。
以上のように、この発明によれば、オリフィスチューブシステム等の減圧チューブシステムにおいて、凝縮部における熱負荷の変動に応じて、減圧手段又は減圧経路によって、冷媒の流量が適切に調整されるため、負荷変動時の応答特性に優れ、十分な冷凍性能を得ることができるという効果がある。
ここに用いられた用語及び説明は、この発明に係る実施形態の１つを説明するために用いられたものであって、この発明はこれに限定されるものではない。この発明はクレームされた範囲内であれば、その精神を逸脱するものでない限りいかなる設計的変更をも許容するものである。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明の冷凍システム及び減圧チューブシステム用コンデンサによれば、熱負荷の変動時の応答特性に優れ、十分な冷凍性能を得ることができるから、特にカーエアコン用冷凍サイクルに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
この発明は、添付図面と共に、より一層完全に記載され、後述する詳細な説明からより完全に理解されるであろう。
第１図は、この発明の実施形態である冷凍システムを示す冷媒回路構成図である。
第２図は、実施形態の冷凍システムに適用されたコンデンサを示す正面図である。
第３図は、実施形態のコンデンサに適用された熱交換チューブの断面図である。
第４図は、この発明の第１変形例としてのコンデンサ用熱交換チューブを分解して示す斜視図である。
第５Ａ図は、上記第１変形例の熱交換チューブを示す正面断面図、第５Ｂ図は側面断面図である。
第６図は、この発明の第２変形例としてのコンデンサ用熱交換チューブを示す断面図である。
第７図は、この発明の冷凍システムにおける冷凍サイクルのモリエル線図である。
第８図は、この発明の第３変形例としてのコンデンサの冷媒回路構成図である。
第９図は、この発明の第４変形例としてのコンデンサを示す正面図である。
第１０図は、上記第４変形例のコンデンサの冷媒回路構成図である。
第１１図は、この発明の第４変形例としての減圧パス用熱交換チューブを示す断面図である。
第１２図は、冷凍システムにおけるコンプレッサ回転数に対する冷房性能、コンプレッサ吐出圧力及び成績係数の関係を示すグラフである。
第１３図は、従来のオリフィスチューブシステムの冷媒回路構成図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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