JP2001082832A - 蒸発器 - Google Patents

蒸発器

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JP2001082832A
JP2001082832A JP25372199A JP25372199A JP2001082832A JP 2001082832 A JP2001082832 A JP 2001082832A JP 25372199 A JP25372199 A JP 25372199A JP 25372199 A JP25372199 A JP 25372199A JP 2001082832 A JP2001082832 A JP 2001082832A
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evaporator
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Nobuhiko Suzuki
伸彦 鈴木
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Zexel Valeo Climate Control Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0475Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits having a single U-bend
    • F28D1/0476Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits having a single U-bend the conduits having a non-circular cross-section
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/022Tubular elements of cross-section which is non-circular with multiple channels

Abstract

(57)【要約】 【課題】チューブの耐圧性を向上させ、且つ蒸発器の通
風方向下流側への飛水を有効に防止することができるサ
ーペンタイン型の蒸発器を提供する。 【解決手段】蛇行状に形成され内部に複数の冷媒通路1
1が形成されたチューブ2と、該チューブ2の所定部分
に前記冷媒通路11と連通するようにそれぞれ接続され
た複数のヘッダタンクと、前記チューブ2の対面する直
線部間に介在されるフィンとを有する蒸発器において、
前記チューブ2の幅方向中央部における前記冷媒通路1
1の間隔ti ,ti'を、前記チューブ2の幅方向端部に
おける前記冷媒通路11の間隔to よりも広く形成す
る。また、チューブ2外側面の中央Mより通風方向A風
下側に溝10を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、空調装置、冷凍
機等に用いられる蒸発器に関し、特に冷媒が流通するチ
ューブが蛇行状に形成されたサーペンタインチューブで
あるものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から蒸気圧縮式冷凍サイクルの一部
を構成する蒸発器として、直線部と折曲部とが交互に形
成された蛇行状のサーペンタインチューブを用いたもの
が多く利用されている。図9(a)に従来のサーペンタ
インチューブ50を示すが、このサーペンタインチュー
ブ50においては、内部に複数形成された冷媒通路51
がチューブ50の幅方向(通風方向A)に等間隔で配置
され、チューブ端部における冷媒通路51の間隔to と
チューブ中央M付近における冷媒通路51の間隔ti と
が等しくなっている。
【0003】また、特開昭58−217195号公報に
開示されているサーペンタイン型の熱交換器は、チュー
ブの外側面に、凝縮水Wを下方へ導いて排出させるため
の溝部を形成したものであり、この溝部は、この特開昭
58−217195号公報の第6図、第9図、第10
図、第11図に示されているように、チューブの幅方向
中央よりも通風方向上流側に形成されている。
【0004】また、空調装置や冷凍機等に利用される蒸
気圧縮式冷凍サイクルでは、冷媒としてフロンを循環さ
せるものが主であったが、近年オゾン層保護等の観点か
ら、冷媒をフロンの代替物質へ転換していくことが盛ん
に行われており、この代替物質の一つとして注目を集め
ているのが二酸化炭素である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】二酸化炭素は臨界温度
が約31℃と低いという性質を持っており、通常は常に
気体を含んだ状態で循環されるため、この二酸化炭素を
冷媒として用いた場合には、フロン等の臨界温度が高い
物質に比べてサイクル内の圧力が高くなる傾向がある。
このため、上記した図9(a)に示すサーペンタインチ
ューブ50では、冷媒として二酸化炭素を用いた場合に
は、冷媒通路51内に大きな圧力Pが生じ、チューブ中
央M付近に変形力Dが集中し、この中央部は厚さ方向
(通風方向に対し垂直方向)に膨らむように歪み、亀裂
が入ったり破裂したりすることがある。このようなチュ
ーブの破壊は、チューブとヘッダタンクとの接合部にお
いて特に発生しやすい。
【0006】また、図10(a)に示すように、蒸発器
54内部で冷媒の蒸発が起こると、チューブ55の外側
面に温度低下により凝縮水Wが生じるが、この凝縮水W
は、ファン等から送り込まれる空気Aにより蒸発器54
の通風方向下流側に飛水し、ダクトを通して室内に通じ
る冷風吹出口から吹き出され快適性を損なわせる等の不
具合を起こす。この凝縮水Wは、図10(b)の曲線6
0に示すように、蒸発器54の空気入口56ではほとん
ど発生しないが、風下側に向かって中央Mまで徐々に発
生量が増加し、中央Mから空気出口57へ向かって徐々
に発生量が減少していく傾向にある。また、曲線61
は、チューブ55の幅方向における位置とこの位置まで
に発生した凝縮水Wの存在量との関係を示すものであ
り、空気入口56から空気出口57までの凝縮水Wの存
在量Sが飛水の対象となる。
【0007】ここで、上記特開昭58−217195号
公報のサーペンタイン型の熱交換器では、上述したよう
にチューブの通風方向中央よりも上流側に溝部が形成さ
れていることにより、チューブの中央部で発生した多量
の凝縮水は、溝部に導かれることなく蒸発器の空気出口
まで達してしまう。これでは、飛水を有効に防止するこ
とは到底できない。
【0008】そこで、この発明は、チューブの耐圧性を
向上させ、且つ蒸発器の通風方向下流側への飛水を有効
に防止することができるサーペンタイン型の蒸発器を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、蛇行状に形成され内部に複数の冷媒通
路が形成されたチューブと、該チューブの所定部分に前
記冷媒通路と連通するようにそれぞれ接続された複数の
ヘッダタンクと、前記チューブの対面する直線部間に介
在されるフィンとを有する蒸発器において、前記チュー
ブの幅方向中央部における前記冷媒通路の間隔を前記チ
ューブの幅方向端部における前記冷媒通路の間隔より
も、広く形成したものである(請求項1)。
【0010】このように、チューブの幅方向(通風方
向)中央部、即ちチューブの厳密な中央及びこの中央の
近傍部分を含む範囲に位置する冷媒通路の間隔を、チュ
ーブの幅方向端部に位置する冷媒通路の間隔よりも広く
とることにより、冷媒通路の内圧による変形力が前記中
央部に集中することを防止することができるので、チュ
ーブ全体の耐圧性を向上させることができる。
【0011】また、前記チューブの外側面に、該チュー
ブの長手方向に延びる溝を形成するとよい(請求項
2)。
【0012】これによれば、チューブの外側面に生じる
凝縮水を、蒸発器の下方側へ導いて排出することができ
るので、飛水を防止することができる。
【0013】また、前記溝は、前記チューブの幅方向中
央よりも通風方向下流側に形成されている(請求項
3)。
【0014】これによれば、チューブの幅方向中央部に
おいて発生する多量の凝縮水を有効に溝内に導くことが
できるので、より効果的に飛水を防止することができ
る。
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。
【0015】図1に示すこの発明の第1の実施の形態に
係る蒸発器1は、直線部2aと折曲部2bとが交互に形
成された蛇行状のサーペンタインチューブ2(以下、単
にチューブ2と表記する)と、このチューブ2の中央に
位置する折曲部2bに連結した筒状の流入用ヘッダタン
ク3aと、チューブ2の一端部に連結した筒状の第1の
流出用ヘッダタンク3bと、チューブ2の他端側に連結
した筒状の第2の流出用ヘッダタンク3cと、チューブ
2の直線部2a間に固定されたコルゲート状のフィン5
とを有して構成されている。
【0016】図2に示すように、前記チューブ2の内部
には、複数の冷媒通路11がこのチューブ2の幅方向
(空気の通風方向A)に一列に並んで形成されており、
この冷媒通路11は、チューブ2の前記一端部から前記
他端部まで連通している。これにより、外部から前記流
入用ヘッダータンク3aへ流入した冷媒Cは、この冷媒
通路11内を前記一端部及び他端部へ向かって蛇行状に
通り前記フィン5を介して空気と熱交換した後、前記第
1及び第2の流出用ヘッダータンク3b,3cを経て外
部へ流出する。また、前記フィン5には、表面積を増や
し熱交換効率を向上させるためのルーバ6が切り起こさ
れて形成されている。
【0017】そして、この発明の第1の実施の形態にお
いては、前記チューブ2は、図2及び図3に示すよう
に、幅方向の中央部に前記冷媒通路11間の間隔ti ,
ti ’が広く取られている部分が設けられている。これ
ら間隔ti ,ti ’は、チューブ2の端部における冷媒
通路10間の間隔to よりも広くなるように形成されて
いる。尚、上記中央部とは、厳密な中央Mだけでなく、
チューブ2の中央M近傍の範囲を含むものであり、この
第1の実施の形態においては、中央Mから通風方向A下
流側にずれた部分にも前記間隔ti ’が設けられてい
る。
【0018】これにより、チューブ2の中央部の強度が
増すこととなり、図5に示すように、冷媒通路11の内
圧による変形力Dが、前記中央部に集中することなくそ
の左右部分に分配されるので、チューブ2全体の耐圧性
が向上する。
【0019】尚、上記第1の実施の形態に係るチューブ
2の冷媒通路11は、図2において略円形状に29本形
成されているが、これに限られるものではなく、形状及
び本数とも適宜変更できるものである。
【0020】また、この第1の実施の形態に係るチュー
ブ2は、図1に示すように、その外側面にこのチューブ
2の長手方向に沿って蛇行状に溝10が形成されてい
る。この溝10は、図2及び図3に示すように、前記チ
ューブ2の中央Mよりも通風方向A下流側の間隔ti ’
が形成されている部分に沿って形成されており、このチ
ューブ2の断面において、直線部2aの両側面の溝10
がそれぞれ対峙するようになされている。
【0021】上記構成の第1の実施の形態に係る蒸発器
1によれば、図8(a)に示されるように、チューブ2
の外側面に発生した凝縮水Wは、送風ファン(図示しな
い)等により前記通気方向Aに送出される空気により、
蒸発器1の空気入口15側から空気出口16側へ移動さ
れると、このチューブ2外側面に上下方向に形成された
溝10の内部に入り込み、自らの重みで下方へ落ち、外
部へ排出される。
【0022】ここで、前記凝縮水Wは、図8(b)中の
曲線20に示すように、蒸発器1の空気入口15(点
O)ではほとんど発生しないが、風下側に向かって中央
Mまで徐々にその発生量が増加していき、中央Mから出
口部16(点E)へ向かって徐々に発生量が減少してい
く傾向にある。従って、上記のように前記溝10が中央
Mよりも風下側に形成されていれば、中央M付近で発生
する多量の凝縮水Wを有効に捕らえることができる。こ
れにより、図8(b)中の曲線21に示すように、チュ
ーブ2側面に付着した凝縮水Wの存在量は、前記溝10
の直前の位置(点D)においてS1 まで上昇するが、こ
こで凝縮水Wが前記溝10により排出されるので、空気
出口16まで到達する凝縮水Wの量、即ち飛水の対象と
なる凝縮水Wの量は、溝10(点D)から空気出口16
(点E)までの間の凝縮水Wの存在量S2 となる。しか
し、上述したように、チューブ2の通風方向A下流側に
おいて発生する凝縮水W量は少量なので、飛水の対象と
なる前記存在量S2 も少量となる。
【0023】以下に、図面を参照してこの発明の他の実
施の形態について説明するが、上記第1の実施の形態と
同一の個所又は同様の作用を奏する個所には同一の符号
を付してその説明を省略する。
【0024】この発明の第2の実施の形態に係る蒸発器
1は、図4に示すチューブ2を有するものである。図4
に示すチューブ2は、チューブ2の端部における冷媒通
路11間の間隔をto 、前記中央Mにある第1冷媒通路
11aとこの第1冷媒通路11aの1つ外側に位置する
第2冷媒通路11bとの間隔をti 、第2冷媒通路11
bとこの第2冷媒通路11bの1つ外側に位置する第3
冷媒通路11cとの間隔をti'' とした時に、ti >t
i'' >to となるように形成されているものである。ま
た、上記と同様にして、チューブ2端部へ向かって順次
間隔ti''',ti'''' ,・・・(図示せず)をとり、t
i >ti'' >ti'''>ti'''' ・・・>tとなるように
してもよい。
【0025】このような構成によっても、チューブ2中
央部における冷媒通路11の間隔が端部における冷媒通
路11の間隔よりも広くなるので、冷媒通路11の内圧
による変形力がチューブ2の中央部に集中することが防
止され、チューブ2全体の耐圧性が向上する。
【0026】また、前記溝10は、図6に示される第3
の実施の形態に係るチューブ2のように、直線部2aの
片面側にのみ形成されていてもよい。これによれば、チ
ューブ2の製造作業の容易化及びコストの削減を図るこ
とができる。
【0027】更に、前記溝10及びこの溝10が形成さ
れる部分に対応する間隔ti'は、図7に示される第4の
実施の形態に係るチューブ2のように、前記中央Mの通
風方向A下流側だけでなく、上流側にも形成されていて
もよい。これによれば、チューブ2中央部にかかる変形
力がより分散されるので、チューブ2の耐圧性をより向
上させることができると共に、チューブ2の中央Mより
上流側で発生した凝縮水Wも捕らえることができるの
で、より排水性が向上し、効果的に飛水を防止すること
ができる。
【0028】尚、上述した各実施の形態において、図1
に示す蒸発器1は、3つのヘッダタンク3a,3b,3
cを有する構造となっているが、これに限られるもので
はなく、ヘッダタンクの数やサーペンタインチューブ2
の折り返し回数等は、本発明の主旨とは関係なく適宜変
更すべきものである。また、図6及び図7に示したチュ
ーブ2においては、前記中央部における冷媒通路11の
間隔ti ,ti'を上記第1の実施の形態と同様の構成と
したが、上記第2の実施の形態のように構成してもよ
い。要するに、チューブ2中央部における冷媒通路11
の間隔の取り方は、適宜変更が可能なものであり、チュ
ーブ2端部における冷媒通路11の間隔よりも、中央部
における冷媒通路11の間隔の方が、少なくとも一ヵ所
広く形成されていればよい。
【0029】
【発明の効果】上記のように、この発明によれば、チュ
ーブの耐圧性を向上させることができると共に、蒸発器
の空気出口側からの飛水を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、第1の実施の形態に係る蒸発器を示す
斜視図である。
【図2】図2は、第1の実施の形態に係る蒸発器の内部
構造を示す断面図である。
【図3】図3は、第1の実施の形態に係るチューブの構
造を示す断面図である。
【図4】図4は、第2の実施の形態に係る蒸発器のチュ
ーブの構造を示す断面図である。
【図5】図5は、この発明に係るチューブに冷媒通路の
内圧による変形力が作用した時の状態を示す説明図であ
る。
【図6】図6は、第3の実施の形態に係る蒸発器のチュ
ーブの構造を示す断面図である。
【図7】図7は、第4の実施の形態に係る蒸発器のチュ
ーブの構造を示す断面図である。
【図8】図8(a)は、第1の実施の形態に係る蒸発器
において凝縮水が発生した時の状態を示す説明図であ
る。図8(b)は、第1の実施の形態に係る蒸発器にお
けるチューブの幅方向の位置と凝縮水の存在量との関係
を示すグラフである。
【図9】図9(a)は、従来のサーペンタインチューブ
の構造を示す断面図である。図9(b)は、従来のサー
ペンタインチューブに冷媒通路の内圧による変形力が作
用した時の状態を示す説明図である。
【図10】図10(a)は、従来の蒸発器において凝縮
水が発生した時の状態を示す説明図である。図10
(b)は、従来の蒸発器におけるチューブの幅方向と位
置と凝縮水の存在量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 蒸発器 2 (サーペンタイン)チューブ 3a 流入用ヘッダタンク 3b,3c 流出用ヘッダタンク 5 フィン 10 溝 11 冷媒通路 15 空気入口 16 空気出口 A 通風方向 D 変形力 M 中央部 W 凝縮水

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蛇行状に形成され内部に複数の冷媒通路
    が形成されたチューブと、該チューブの所定部分に前記
    冷媒通路と連通するようにそれぞれ接続された複数のヘ
    ッダタンクと、前記チューブの対面する直線部間に介在
    されるフィンとを有する蒸発器において、 前記チューブの幅方向中央部における前記冷媒通路の間
    隔を、前記チューブの幅方向端部における前記冷媒通路
    の間隔よりも広く形成したことを特徴とする蒸発器。
  2. 【請求項2】 前記チューブの外側面に、該チューブの
    長手方向に延びる溝を形成したことを特徴とする請求項
    1記載の蒸発器。
  3. 【請求項3】 前記溝は、前記チューブの幅方向中央よ
    りも通風方向下流側に形成されていることを特徴とする
    請求項2記載の蒸発器。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100493689B1 (ko) * 2002-12-11 2005-06-02 엘지전자 주식회사 마이크로 채널 열교환기
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