JPWO2003025477A1

JPWO2003025477A1 - Condenser for refrigeration system and decompression tube system

Info

Publication number: JPWO2003025477A1
Application number: JP2003529064A
Authority: JP
Inventors: 間中　秀明; 秀明間中; 渡辺　寛彦; 寛彦渡辺; 星野　良一; 良一星野; 高▲橋▼　康浩; 康浩高▲橋▼
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2004-12-24
Also published as: KR20040031789A

Abstract

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。This refrigeration system is an orifice tube system having a refrigeration cycle in which refrigerant returns to the compressor 1 through the compressor 1, the condenser 10, the orifice tube 3, the evaporator 4, and the accumulator 5 in this order. The condenser 10 is constituted by a multi-flow type heat exchanger having a plurality of paths P1 to P3. The intermediate path P2 is configured as a pressure reducing path for reducing the pressure of the refrigerant. After the refrigerant is condensed by the first path P1, the condensed refrigerant is decompressed and vaporized by the decompression path P2, and the vaporized refrigerant is recondensed by the third path P3. Provided is a refrigeration system which is excellent in response characteristics when a heat load of a condenser fluctuates and can obtain sufficient refrigeration performance.

Description

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。This application claims the priority of Japanese Patent Application No. 2001-278975 filed on Sep. 14, 2001 and US Provisional Application No. 60 / 324,542 filed on Sep. 26, 2001. , And the disclosure thereof constitutes a part of the present application as it is.
Technical field
The present invention relates to a refrigeration system for a car air conditioner having a refrigeration cycle using a decompression tube such as an orifice tube or a capillary tube as a decompression means, and a condenser for the decompression tube system.
Background art
Generally, in a refrigeration system used for a car air conditioner or the like, an expansion valve (TXV) type refrigeration system (hereinafter, referred to as an “expansion valve system”) using an automatic temperature type expansion valve as a pressure reducing means, and an orifice as a pressure reducing means. An orifice tube (CCOT) type refrigeration system (hereinafter, referred to as an “orifice tube system” or a “decompression tube system”) using a vacuum tube such as a tube or a capillary tube is well known.
As shown in FIG. 13, in the orifice tube system, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor (1) flows into the condenser (2) and is condensed, and the condensed refrigerant passes through the orifice tube (3). After being decompressed, it flows into the evaporator (4), exchanges heat with the surrounding air, evaporates, and is introduced into the accumulator (5). Then, a cycle is formed in which the refrigerant introduced into the accumulator (5) is subjected to gas-liquid separation to extract only the gas refrigerant and return to the compressor (1).
The orifice tube system has a smaller number of parts and assembling man-hours, has a simple structure, and is superior in cost as compared with the expansion valve system.
However, the orifice tube system has a problem that its response characteristic to load fluctuation is poor.
That is, in the orifice tube system, the liquid refrigerant (R) stays in the supercooled region from before the orifice tube (3) to near the outlet of the condenser (2). It increases when the thermal load of the capacitor (2) is small. For example, when the vehicle equipped with the refrigeration system is running at high speed and the ventilation amount of the condenser (2) can be sufficiently secured and the heat load is small, the condenser capacity is sufficiently exhibited and the condensation proceeds.
By the way, the orifice tube (3) has a constant flow rate (circulation amount) of the refrigerant, and the flow rate of the refrigerant is restricted. For this reason, when low-speed running is switched to high-speed running and the thermal load suddenly decreases, the liquid refrigerant rapidly increases, and the supercooling region also spreads in the condenser (2), and temporarily. Consequently, a large amount of liquid refrigerant is accumulated in the condenser (2). When a large amount of liquid refrigerant is accumulated in the condenser (2) in this way, the refrigerant is not condensed in the liquid pool portion, so that the effective condensing area is reduced by that amount, and the condenser performance is reduced. Would.
Conversely, when the high-speed running is switched to the low-speed running and the heat load increases, the condensation by the condenser (2) is not performed smoothly, and the liquid refrigerant near the outlet of the condenser (2) decreases, A sufficient degree of supercooling cannot be obtained, and the performance of the capacitor temporarily decreases. As described above, the orifice tube system has a problem that the response characteristics when the load fluctuates are inferior and sufficient refrigeration performance cannot be obtained.
An object of the present invention is to provide a refrigeration system which has excellent response characteristics at the time of load fluctuation and can obtain sufficient refrigeration performance despite load fluctuation.
It is another object of the present invention to provide a condenser for a pressure reducing tube system which has excellent response characteristics at the time of load fluctuation and can obtain sufficient condenser performance despite load fluctuation.
Other objects of the present invention will become clear from the description of the embodiment described later.
Disclosure of the invention
According to a first aspect of the present invention,
A refrigeration system including a refrigeration cycle,
The refrigeration cycle includes:
A compressor for compressing the gaseous refrigerant,
A condenser for condensing the refrigerant compressed by the compressor,
A decompression tube for decompressing the refrigerant condensed by the condenser,
An evaporator for evaporating the refrigerant decompressed by the decompression tube,
An accumulator that separates and removes gas refrigerant from the refrigerant evaporated by the evaporator,
The capacitor is
A refrigerant inlet for introducing a refrigerant pressurized by the compressor, a refrigerant outlet for discharging the refrigerant condensed by the condenser, and a refrigerant path leading to the refrigerant outlet while condensing the refrigerant flowing from the refrigerant inlet, A pressure reducing unit that is provided in the middle of the refrigerant path and reduces the pressure of the refrigerant.
In this refrigeration system, when the heat load of the condenser is reduced, condensation is sufficiently performed on the condenser upstream of the pressure reducing means, and only complete liquefied refrigerant passes through the pressure reducing means. For this reason, the resistance of the refrigerant flowing through the pressure reducing means decreases, and the flow rate increases. Therefore, condensation is efficiently performed on the upstream side and the downstream side of the pressure reducing means, and sufficient condenser capacity is exhibited.
Conversely, when the heat load of the condenser increases, the condenser does not sufficiently condense upstream of the decompression means in the condenser, and passes through the decompression means in a state where the refrigerant is not reliably liquefied. At this time, the gas flows in the refrigerant flowing through the pressure reducing means and the volume increases, so that the resistance of the refrigerant flowing through the pressure reducing means increases, and the flow of the refrigerant is obstructed by the pressure reducing means and the flow rate decreases. When the flow rate is reduced in this manner, the condensation load on the upstream side of the pressure reducing means is reduced, the condensation is sufficiently performed, and the sufficient condenser capacity is exhibited.
As described above, since the flow rate of the refrigerant is appropriately adjusted in response to the change in the heat load in the condenser, excellent response characteristics at the time of load change and sufficient refrigeration performance can be obtained.
In this refrigeration system, a configuration in which the decompression tube is formed by an orifice tube can be suitably adopted.
Further, in this refrigeration system, it is preferable that at least a part of the condensed refrigerant is vaporized and recondensed by the pressure reducing means.
That is, the refrigerant condensed on the upstream side of the pressure reducing means in the refrigerant path is decompressed by the pressure reducing means and at least partially vaporized, and the low-pressure gas refrigerant is downstream of the pressure reducing means in the refrigerant path. It is preferable to employ one configured to be recondensed.
According to the second aspect of the present invention, the compressed refrigerant is condensed, the condensed refrigerant is depressurized by imparting passage resistance, and the depressurized refrigerant is evaporated, and then gas-liquid separated to perform gas separation. In a refrigeration system having a refrigeration cycle of extracting only a refrigerant and compressing the refrigerant again, the gist is that a decompression path for reducing the refrigerant pressure is provided in the course of condensing the refrigerant.
In this refrigeration system, similarly to the above, the flow rate of the refrigerant is appropriately adjusted according to the change in the heat load by the pressure reduction path, so that the refrigeration system has excellent response characteristics to the load change and sufficient refrigeration performance can be obtained. .
According to the third aspect of the present invention, the compressed refrigerant is condensed, the condensed refrigerant is depressurized by imparting passage resistance, and the depressurized refrigerant is evaporated and then gas-liquid separated. In a refrigeration system including a refrigeration cycle of extracting a refrigerant and compressing the refrigerant again, a refrigeration system is provided in which a path resistance providing path for providing a path resistance to the refrigerant is provided in the course of condensing the refrigerant. .
In this refrigeration system, when the heat load of the condenser is reduced, condensation is sufficiently performed on the upstream side of the passage resistance applying path in the condenser, and only complete liquefied refrigerant passes through the passage resistance applying path. For this reason, the resistance of the refrigerant flowing through the passage resistance applying path decreases, and the flow rate increases. Therefore, condensation is efficiently performed on the upstream side and the downstream side of the passage resistance applying path, and sufficient condenser capacity is exhibited.
On the other hand, when the heat load of the condenser increases, the condenser does not sufficiently condense upstream of the passage resistance applying path in the condenser, and passes through the passage resistance applying path in a state where the refrigerant does not liquefy reliably. At this time, the volume of the refrigerant flowing through the passage resistance applying path is increased due to the mixture of the gas with the refrigerant, so that the resistance of the refrigerant flowing through the passage resistance applying path increases, and the flow of the refrigerant is hindered by the passage resistance applying path, and the flow rate is reduced. descend. When the flow rate is reduced in this manner, the condensation load on the upstream side of the passage resistance applying path is reduced, and the condensation is sufficiently performed, and the sufficient condenser capacity is exhibited.
As described above, since the flow rate of the refrigerant is appropriately adjusted in response to the change in the heat load in the condenser in the refrigeration system, the response characteristics during the load change are excellent, and sufficient refrigeration performance can be obtained.
According to the fourth aspect of the present invention, the compressed refrigerant is condensed, the condensed refrigerant is decompressed by providing passage resistance, and the depressurized refrigerant is evaporated, and then gas-liquid separated. In a refrigeration system having a refrigeration cycle of extracting and compressing a refrigerant, a point that a small cross-section path having a smaller cross-sectional area than a passage before and after the refrigerant is provided in the middle of a process of condensing the refrigerant. I have.
In this refrigeration system, when the heat load of the condenser is reduced, the condensation is sufficiently performed on the upstream side of the small section path in the condenser, and only the complete liquefied refrigerant passes through the small section path. Therefore, the resistance of the refrigerant flowing through the small-section path decreases, and the flow rate increases. Therefore, condensation is efficiently performed on the upstream side and the downstream side of the small cross section path, and a sufficient condenser capacity is exhibited.
Conversely, when the heat load of the condenser increases, the condenser does not sufficiently condense upstream of the small cross-section path in the condenser, and passes through the small cross-section path without reliably liquefying the refrigerant. At this time, since the gas flowing into the small cross-section path is mixed with the gas to increase the volume, the resistance of the refrigerant flowing through the small cross-section path increases, and the flow of the refrigerant is obstructed by the small cross-section path, and the flow rate decreases. When the flow rate is reduced in this manner, the condensation load on the upstream side of the small cross section path is reduced, the condensation is sufficiently performed, and the sufficient condenser capacity is exhibited.
As described above, since the flow rate of the refrigerant is appropriately adjusted in response to the change in the heat load in the condenser in the refrigeration system, the response characteristics during the load change are excellent, and sufficient refrigeration performance can be obtained.
According to a fifth aspect of the present invention, a refrigeration system specifies one in which a multi-flow type heat exchanger is employed as a condenser in the refrigeration systems of the first and second inventions.
That is, a refrigeration system including a refrigeration cycle,
The refrigeration cycle includes:
A compressor for compressing the refrigerant,
A condenser for condensing the refrigerant compressed by the compressor,
A decompression tube for decompressing the condensed refrigerant condensed by the compressor,
An evaporator for evaporating the refrigerant decompressed by the decompression tube,
An accumulator that separates and removes gas refrigerant from the refrigerant evaporated by the evaporator,
The capacitor is
A pair of headers arranged parallel to each other at intervals,
A plurality of heat exchange tubes arranged between the two headers, both ends of which are connected to and connected to the two headers,
A partition member that is provided inside the header and divides the plurality of heat exchange tubes into a plurality of paths;
By the partition member, the plurality of paths form a refrigerant path through which the refrigerant sequentially passes, and the plurality of paths include a first pass and a final pass,
Among the plurality of paths, a pressure reducing unit that is provided in the middle of the refrigerant path between the first path and the final path and that reduces a refrigerant pressure is provided.
It also has
In this case, as described above, the flow rate of the refrigerant is appropriately adjusted by the pressure reducing means in accordance with the change in the heat load, so that excellent response characteristics can be obtained and sufficient refrigeration performance can be obtained.
In the present invention, a configuration in which the decompression tube is formed by an orifice tube can be adopted.
Further, in the present invention, the path includes the first path, the final path, and one or more intermediate paths between the first path and the final path, and includes one or more intermediate paths. It is preferable to adopt a path constituted as a decompression path constituting the decompression means.
That is, in this case, the heat exchange tube can be used as it is as decompression means, and there is no need to assemble new parts, and the configuration can be simplified accordingly.
Further, in the present invention, the path immediately before the final path is configured as the decompression path, and the total path cross-sectional area of the decompression path is the total path cross-sectional area of each of the paths before and after the decompression path. And the number of heat exchange tubes constituting the decompression path is set to be smaller than the number of heat exchange tubes constituting the paths before and after the decompression tube, respectively. It is desirable to adopt.
That is, when these configurations are adopted, the decompression effect by the decompression means can be effectively performed.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a condenser for a decompression tube system constituting a refrigeration cycle together with a compressor, a decompression tube, an evaporator, and an accumulator,
A refrigerant inlet through which the refrigerant flows,
A refrigerant outlet for flowing the refrigerant,
A refrigerant path leading to the refrigerant outlet while condensing the refrigerant flowing from the refrigerant inlet,
A pressure reducing unit that is provided in the middle of the refrigerant path and reduces the pressure of the refrigerant.
In the present invention, similarly to the above, since the flow rate of the refrigerant is appropriately adjusted by the pressure reducing means in accordance with the fluctuation of the heat load, excellent responsiveness and sufficient refrigeration performance can be obtained.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a condenser for a decompression tube system constituting a refrigeration cycle together with a compressor, a decompression tube, an evaporator and an accumulator,
A refrigerant inlet through which the refrigerant flows,
A refrigerant outlet for flowing the refrigerant,
A refrigerant path leading to the refrigerant outlet while condensing the refrigerant flowing from the refrigerant inlet,
And a passage resistance applying means for providing passage resistance to the refrigerant, which is provided in the middle of the refrigerant path.
In the present invention, similarly to the above, since the flow rate of the refrigerant is appropriately adjusted by the passage resistance applying means according to the fluctuation of the heat load, excellent response characteristics and sufficient refrigeration performance can be obtained.
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a condenser for a decompression tube system constituting a refrigeration cycle together with a compressor, a decompression tube, an evaporator and an accumulator,
A refrigerant inlet through which the refrigerant flows,
A refrigerant outlet for flowing the refrigerant,
A refrigerant path leading to the refrigerant outlet while condensing the refrigerant flowing from the refrigerant inlet,
Means for reducing the cross-sectional area of the passage provided in the middle of the refrigerant passage.
In the present invention, similarly to the above, since the flow rate of the refrigerant is appropriately adjusted according to the fluctuation of the heat load by the means for reducing the sectional area of the passage, excellent response characteristics and sufficient refrigeration performance can be obtained. Can be.
Further, the condenser of the present invention can be constituted by a multi-flow type heat exchanger.
That is, according to a ninth aspect of the present invention, there is provided a condenser for a decompression tube system which constitutes a refrigeration cycle together with a compressor, a decompression tube, an evaporator and an accumulator,
A pair of headers spaced apart and parallel to each other,
A plurality of heat exchange tubes arranged between the two headers, both ends of which are connected to the two headers,
A partition member provided inside the header,
The plurality of heat exchange tubes are divided into a plurality of paths by the partition member, a refrigerant path through which the refrigerant sequentially passes through each of the paths is formed, and the plurality of paths include a first path and a final path,
Among the plurality of paths, a pressure reducing unit provided in the middle of the refrigerant path between the first path and the final path, for reducing refrigerant pressure,
It also has
Also in the present invention, similarly to the above, excellent response characteristics and sufficient refrigeration performance can be obtained.
In the present invention, the path includes the first path, the final path, and one or more intermediate paths between the first path and the final path, and includes one or more of the one or more intermediate paths. It is preferable to employ one in which the intermediate path is configured as a reduced pressure path constituting the reduced pressure means.
That is, when this configuration is adopted, the heat exchange tube can be used as it is as the decompression means.
Other objects and features will become apparent from the detailed description given below with reference to the drawings.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a refrigerant circuit configuration diagram showing a refrigeration system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view showing a condenser (10) applied to the refrigeration system.
As shown in both figures, this refrigeration system is an orifice tube system in which a high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from a compressor (1) flows into a condenser (10) and is condensed. After being decompressed through the tube (3) and flowing into the evaporator (4), it exchanges heat with the surrounding air and evaporates. After that, only the gas refrigerant is extracted by the accumulator (5). It has a cycle of returning.
In this refrigerating system, the condenser (10) basically has a multi-flow type heat exchanger, and is provided with a pair of left and right vertical headers (11) and (11) that face each other. I have. Between the pair of headers (11), (11), a number of flat heat exchange tubes (12) extending in the horizontal direction are connected in a state where their both ends are connected to the headers (11), (11). They are arranged side by side at predetermined intervals in the direction. Further, between each of the heat exchange tubes (12) and outside of the outermost heat exchange tube (12), corrugated fins (13) are arranged. A plate (14) is arranged.
As the heat exchange tube (12), as shown in FIG. 3, a harmonica tube having a plurality of refrigerant passages (12a) provided therein is generally used.
In the present invention, as the heat exchange tube, as shown in FIGS. 4 and 5, a plurality of refrigerant passages (12a) are provided inside, and a partition wall (12b) between adjacent refrigerant passages is provided. ), A heat exchange tube of a communication type between passages in which a plurality of communication holes (12c) communicating adjacent refrigerant passages are formed, can be suitably used. Further, as shown in FIG. A heat exchange tube with inner fins having a large number of inner fins (12d) protruding from the inner peripheral surface of 12a) can also be suitably used.
As shown in FIGS. 1 and 2, partition members (15) and (16) are provided at predetermined positions of the header (11) to partition the inside of the header. Thus, in the present embodiment, the first pass (P1) is formed by the first to tenth heat exchange tubes (12) counted from the top, and the second pass is formed by the eleventh heat exchange tube (12). (P2) is formed, and a third pass (P3) as a final pass is formed by the twelfth to fourteenth heat exchange tubes (12).
Here, in the present embodiment, the first path (P1) is configured as a first condenser, the second path (P2) is configured as a decompression path (decompression means, a decompression path), and the third path (P3) is configured. It is configured as a second condenser (re-condenser).
Further, a refrigerant inlet (11a) is provided at an upper end of the header (11) on one side (right side), and a refrigerant outlet (11b) is provided at an upper end of the header (11) on the other side (left side). ing. The refrigerant flowing into the header (11) from the refrigerant inlet (11a) passes through the first to third paths (P1) to (P3) in a meandering order in this order, and flows out of the refrigerant outlet (11b). It is configured to:
As shown in FIG. 1, the condenser (10) is connected to a compressor (1), an orifice tube (3), an evaporator (4), and an accumulator (5) by a refrigerant pipe to form an automobile refrigeration system. Adopted.
Next, the operation of the refrigeration system of this embodiment will be described with reference to the Mollier diagram of FIG.
In the figure, the refrigerant is in a liquid phase in a region on the left side of the liquidus line, in a gas-liquid mixed state in a region between the liquidus line and the gaseous line, and in a region on the right side of the gaseous line. It becomes a phase state.
In this refrigeration system, the refrigerant compressed by the compressor (1) shifts from the point A to the point B, is discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant, and flows into the condenser (10). In the condenser (10), the refrigerant that has passed through the first path (P1) is condensed and shifts from the state at the point B to the state at the point C1. Subsequently, the liquid refrigerant passes through the pressure-reducing path (P2), is depressurized, shifts from the point C1 to the point C2, and then passes through the third path (P3) to be re-condensed and from the point C2. Move to the state of point C3.
The refrigerant condensed in this way is reduced in pressure through the orifice tube (3), enters a gas-liquid mixed phase state at point D, is sent to the evaporator (4), where it is evaporated and vaporized by heat exchange with outside air. The state shifts from the point D to the point A, and returns to the compressor (1).
In this refrigeration system, for example, when the heat load in the condenser (10) increases rapidly, the condensation in the first path (P1) is not sufficiently performed, and the refrigerant is not reliably liquefied. ). At this time, since the gas flowing into the refrigerant flowing through the pressure reducing path (P2) is mixed with the refrigerant to increase the volume, the resistance of the refrigerant flowing through the pressure reducing path (P2) increases, and the flow of the refrigerant is hindered by the pressure reducing path (P2). And the flow rate decreases. When the flow rate is reduced in this way, the condensation load on the upstream side of the pressure reduction path (P2), that is, the first path (P1) is reduced, and the condensation is sufficiently performed. Therefore, the refrigerant is smoothly condensed or decompressed in each of the paths (P1) to (P3), and exhibits a sufficient condenser capacity.
Conversely, when the heat load of the condenser (10) decreases sharply, the condensation is sufficiently performed in the first pass (P1), and only the complete liquefied refrigerant is introduced into the decompression pass (P2). Therefore, the resistance of the refrigerant flowing through the pressure reduction path (P2) decreases, the flow rate increases, and the first path (P1) upstream of the pressure reduction path (P2) is efficiently condensed. Therefore, the refrigerant is smoothly condensed or decompressed in each of the paths (P1) to (P3), and a sufficient condenser capacity is exhibited.
As described above, in the refrigeration system of the present embodiment, the pressure reduction path (P2) has a function of self-controlling the flow rate of the refrigerant with respect to the fluctuation of the heat load, and can appropriately adjust the circulation amount of the refrigerant in the refrigeration cycle. Therefore, it is possible to obtain excellent refrigeration performance with excellent response characteristics at the time of load fluctuation.
In the refrigeration system of the present embodiment, after the primary condensation (P1) of the condenser (10) condenses and radiates heat, the pressure is further reduced, and then the secondary condensation (Second pass (P2)) radiates heat. Therefore, a sufficient heat radiation amount can be secured, the enthalpy difference (D to A) at the time of evaporation can be secured sufficiently large, and an excellent refrigeration effect can be obtained.
Further, in the capacitor (10), since the amount of heat radiation is improved by secondary condensation accompanied by a phase change, heat can be efficiently radiated. In other words, the condenser (10) of the present embodiment has almost the entire area configured as a condenser originally intended for the condenser, so that it is possible to efficiently radiate the refrigerant and to obtain excellent condensation ability. For this reason, the refrigerant can be reliably condensed while preventing the refrigerant pressure in the refrigeration cycle from rising, and the load on the compressor (1) can be reduced. Therefore, it is possible to prevent the compressor (1) from being enlarged, and to achieve not only a reduction in the size and weight of the entire refrigeration system, but also an improvement in fuel efficiency when the vehicle is mounted, a reduction in refrigerant consumption, and a reduction in cost.
In the above embodiment, the number of passes and the number of tubes in each pass, particularly the number of tubes in the decompression pass, are not limited. For example, as shown in FIG. 8, four passes (P1) to (P4) may be provided, and the third path (P3) may be a decompression path (decompression means) composed of two tubes.
Further, in the present invention, two or more decompression passes may be provided. For example, as shown in FIGS. 9 and 10, the headers (11) and (11) are partitioned by partition members (15) to (17) to form four paths (P1) to (P4). The second and third passes (P2) and (P3) each including one tube (12) may be configured as a decompression pass.
Further, in the present invention, in order to enhance the decompression effect, a tube constituting a decompression path may be a tube having a different configuration from other tubes. For example, as shown in FIG. 11, a hole passage type harmonica tube provided with a plurality of refrigerant passages (12a) having a small circular cross section may be used as a heat exchange tube for the decompression path.
Further, it is not always necessary to use a straight tube as a tube constituting the decompression tube, and a meandering tube or a capillary tube used in a serpentine heat exchanger may be used as a tube for a decompression path. .
Further, the pressure reducing means does not necessarily need to be constituted by the heat exchange tube itself, and a pressure reducing means such as a partition plate with an orifice may be separately provided in the tube.
Further, in the present invention, it is not necessary to provide the decompression means in the heat exchange tube, and it may be provided in the header. In short, the decompression means and the decompression path are provided in the middle of the refrigerant path from the refrigerant inlet to the refrigerant outlet. It just needs to be done.
<Example>
In accordance with the present invention, a multi-flow type capacitor having first to fourth four paths was prepared. At this time, 19 heat-exchange tubes were used for the first pass, 8 for the second pass, 1 for the third pass as a decompression pass (decompression means), and 7 for the fourth pass.
As shown in FIG. 1, the condenser was formed into a refrigeration cycle, and in the refrigeration cycle, cooling performance (kW), compressor discharge pressure (kPa), and coefficient of performance were measured with respect to the number of rotations (rpm) of the compressor. .
<Comparative example>
A multi-flow type condenser comprising 14 heat exchange tubes of the first path, 10 of the second path, 7 of the third path, and 4 of the fourth path is prepared. A refrigeration cycle was formed in the same manner as described above, and a similar test was performed.
The measurement results of the above Examples and Comparative Examples are shown in the graph of FIG. In the graph, “W” indicates the example and “S” indicates the comparative example. Further, black circles indicate the cooling performance, black squares indicate the coefficient of performance, and crosses indicate the compressor discharge pressure.
As is clear from the graph, it can be seen that the refrigeration cycle of the embodiment is excellent in all of the cooling performance, the compressor discharge pressure, and the coefficient of performance.
As described above, according to the present invention, in the decompression tube system such as the orifice tube system, the flow rate of the refrigerant is appropriately adjusted by the decompression means or the decompression path according to the fluctuation of the heat load in the condensing section. There is an effect that excellent response characteristics at the time of load change are obtained and sufficient refrigeration performance can be obtained.
The terms and descriptions used herein are used to describe one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this. The present invention allows any design changes within the scope of the claims, without departing from the spirit thereof.
Industrial applicability
As described above, according to the refrigeration system and the condenser for the decompression tube system of the present invention, the refrigeration cycle is particularly suitable for a car air-conditioning refrigeration cycle because the refrigeration cycle is excellent in response characteristics when the heat load fluctuates and sufficient refrigeration performance can be obtained. Can be used for
[Brief description of the drawings]
The present invention is more fully described with the accompanying drawings and will be more fully understood from the detailed description that follows.
FIG. 1 is a refrigerant circuit configuration diagram showing a refrigeration system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a condenser applied to the refrigeration system of the embodiment.
FIG. 3 is a sectional view of a heat exchange tube applied to the condenser of the embodiment.
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a condenser heat exchange tube as a first modification of the present invention.
FIG. 5A is a front sectional view showing the heat exchange tube of the first modified example, and FIG. 5B is a side sectional view.
FIG. 6 is a sectional view showing a heat exchange tube for a condenser as a second modification of the present invention.
FIG. 7 is a Mollier diagram of a refrigeration cycle in the refrigeration system of the present invention.
FIG. 8 is a refrigerant circuit configuration diagram of a condenser as a third modification of the present invention.
FIG. 9 is a front view showing a capacitor as a fourth modification of the present invention.
FIG. 10 is a refrigerant circuit configuration diagram of the condenser of the fourth modified example.
FIG. 11 is a sectional view showing a heat exchange tube for a decompression path as a fourth modification of the present invention.
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the cooling performance, the compressor discharge pressure, and the coefficient of performance with respect to the compressor rotation speed in the refrigeration system.
FIG. 13 is a configuration diagram of a refrigerant circuit of a conventional orifice tube system.

Claims

A refrigeration system including a refrigeration cycle,
A compressor for compressing the refrigerant,
A condenser for condensing the refrigerant compressed by the compressor,
A decompression tube for decompressing the refrigerant condensed by the condenser,
An evaporator for evaporating the refrigerant decompressed by the decompression tube,
An accumulator that separates and removes gas refrigerant from the refrigerant evaporated by the evaporator,
The capacitor is
A refrigerant inlet for introducing the refrigerant compressed by the compressor, a refrigerant outlet for deriving the refrigerant condensed by the condenser, a refrigerant path leading to the refrigerant outlet while condensing the refrigerant introduced from the refrigerant inlet, A pressure reducing means for reducing the pressure of the refrigerant, which is provided in the middle of the refrigerant path.

The refrigeration system according to claim 1, wherein the pressure reducing tube is formed by an orifice tube.

Refrigerant condensed on the refrigerant path upstream of the decompression means is decompressed by the decompression means and at least partially vaporized, and the low-pressure gaseous refrigerant is recycled on the refrigerant path downstream of the decompression means. The refrigeration system according to claim 1, wherein the refrigeration system is configured to be condensed.

Compressed refrigerant is condensed, the condensed refrigerant is decompressed by imparting passage resistance, and the decompressed refrigerant is evaporated, then gas-liquid separated to extract gas refrigerant, and then recompressed. In a refrigeration system having a cycle,
A refrigeration system characterized in that a decompression path for reducing the refrigerant pressure is provided in the course of condensing the refrigerant.

Compressed refrigerant is condensed, the condensed refrigerant is decompressed by imparting passage resistance, and the decompressed refrigerant is evaporated, then gas-liquid separated to extract gas refrigerant, and then recompressed. In a refrigeration system having a cycle,
A refrigeration system comprising a passage resistance providing path for providing a passage resistance to the refrigerant in the course of condensing the refrigerant.

Compressed refrigerant is condensed, the condensed refrigerant is decompressed by imparting passage resistance, and the decompressed refrigerant is evaporated, then gas-liquid separated to extract gas refrigerant, and then recompressed. In a refrigeration system having a cycle,
A refrigeration system comprising a small cross-section path having a smaller passage cross-sectional area than passages before and after the condensing refrigerant.

A refrigeration system including a refrigeration cycle,
A compressor for compressing the refrigerant,
A condenser for condensing the refrigerant compressed by the compressor,
A decompression tube for decompressing the refrigerant condensed by the condenser,
An evaporator for evaporating the refrigerant decompressed by the decompression tube,
An accumulator that separates and removes gas refrigerant from the refrigerant evaporated by the evaporator,
The capacitor is
A pair of headers arranged parallel to each other at intervals,
A plurality of heat exchange tubes arranged between the two headers, both ends of which are connected to and connected to the two headers,
A partition member that is provided inside the header and divides the plurality of heat exchange tubes into a plurality of paths;
By the partition member, the plurality of paths form a refrigerant path through which the refrigerant sequentially passes, and the plurality of paths include a first pass and a final pass,
A refrigeration system further comprising a pressure reducing means provided in the refrigerant path between the first path and the final path among the plurality of paths, for reducing the refrigerant pressure.

The refrigeration system according to claim 8, wherein the pressure reducing tube is formed by an orifice tube.

The path includes the first path, the final path, and one or more intermediate paths between the first path and the final path, and one or more intermediate paths serve as the decompression unit. 9. The refrigeration system according to claim 8, wherein the refrigeration system is configured as a configured pressure reduction path.

The path includes the first path, the final path, and one or more intermediate paths between the first path and the final path, and one or more intermediate paths serve as the decompression unit. The refrigeration system according to claim 9, wherein the refrigeration system is configured as a reduced pressure path.

The refrigeration system according to claim 11, wherein the intermediate pass immediately before the final pass is configured as the decompression pass.

The refrigeration system according to claim 11, wherein a total passage cross-sectional area of the decompression path is set to be smaller than each of total passage cross-sections of paths before and after the decompression pass.

13. The refrigeration system according to claim 12, wherein a total passage cross-sectional area of the decompression path is set smaller than each of the total passage cross-sections of the paths before and after the decompression pass.

The refrigeration system according to claim 10, wherein the number of heat exchange tubes forming the pressure reduction path is set to be smaller than the number of heat exchange tubes forming paths before and after the pressure reduction tube, respectively.

The refrigeration system according to claim 11, wherein the number of heat exchange tubes forming the pressure reduction path is set to be smaller than the number of heat exchange tubes forming paths before and after the pressure reduction tube, respectively.

13. The refrigeration system according to claim 12, wherein the number of heat exchange tubes forming the pressure reduction path is set to be smaller than the number of heat exchange tubes forming paths before and after the pressure reduction tube.

A compressor, a condenser for a decompression tube system constituting a refrigeration cycle together with a decompression tube, an evaporator and an accumulator,
A refrigerant inlet through which the refrigerant flows,
A refrigerant outlet for flowing the refrigerant,
A refrigerant path leading to the refrigerant outlet while condensing the refrigerant flowing from the refrigerant inlet,
A condenser for a decompression tube system, comprising: a decompression unit that is provided in the middle of the refrigerant path and reduces a refrigerant pressure.

A compressor, a condenser for a decompression tube system constituting a refrigeration cycle together with a decompression tube, an evaporator and an accumulator,
A refrigerant inlet through which the refrigerant flows,
A refrigerant outlet for flowing the refrigerant,
A refrigerant path leading to the refrigerant outlet while condensing the refrigerant flowing from the refrigerant inlet,
A condenser for a decompression tube system, comprising: a passage resistance applying unit provided in the middle of the refrigerant passage for applying passage resistance to the refrigerant.

A compressor, a condenser for a decompression tube system constituting a refrigeration cycle together with a decompression tube, an evaporator and an accumulator,
A refrigerant inlet through which the refrigerant flows,
A refrigerant outlet for flowing the refrigerant,
A refrigerant path leading to the refrigerant outlet while condensing the refrigerant flowing from the refrigerant inlet,
Means for reducing the cross-sectional area of the passage, provided in the middle of the refrigerant path, for reducing the pressure in the tube.

A compressor, a condenser for a decompression tube system constituting a refrigeration cycle together with a decompression tube, an evaporator and an accumulator,
A pair of headers spaced apart and parallel to each other,
A plurality of heat exchange tubes arranged between the two headers, both ends of which are connected to the two headers,
A partition member provided inside the header,
The plurality of heat exchange tubes are divided into a plurality of paths by the partition member, a refrigerant path through which the refrigerant sequentially passes through the paths is formed, and the plurality of paths include a first path and a final path,
A condenser for a decompression tube system, further comprising: a decompression unit provided in the refrigerant path between a first pass and a final pass among the plurality of paths to reduce refrigerant pressure.

The path includes the first path, the final path, and one or more intermediate paths between the first path and the final path, and one or more intermediate paths serve as the decompression unit. 22. The condenser for a decompression tube system according to claim 21, which is configured as a decompression path to be configured.