JP2001221535A

JP2001221535A - 冷媒蒸発器

Info

Publication number: JP2001221535A
Application number: JP2000035687A
Authority: JP
Inventors: Isao Azeyanagi; 功畔柳; Sadayuki Kamiya; 定行神谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2000-02-08
Publication date: 2001-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】チューブを空気流れ方向に複数列配置し、タ
ンクをチューブの上下両端部に配置した冷媒蒸発器にお
いて、冷媒分配の改善により全ての冷媒が空気の冷却に
有効に寄与するようにして、冷媒蒸発器の伝熱性能の向
上を図る。【解決手段】最後に冷媒の分配を行う部位のタンク３
５内に絞り穴４ａを設けて、絞り穴４ａよりも奥側のチ
ューブへの液相冷媒の過度の流れ込みを抑制する。これ
により、奥側のチューブに流入した液冷媒もチューブ内
を通過する間に空気と熱交換して全て気化可能になる。
従って、全ての冷媒を空気の冷却に有効に寄与させるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍サイクルの冷媒
を蒸発させる冷媒蒸発器に関するもので、例えば、車両
用空調装置に用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、先に、特開平９−１７０８
５０号公報において、図１７に示す冷媒流路構成を持っ
た冷媒蒸発器を提案している。この従来の冷媒蒸発器１
においては、その上下両端部に、冷媒の分配または集合
を行う風下側タンク５０、５１と風上側タンク５２、５
３とを形成して、送風空気の流れ方向Ａに対して、空気
下流側に風下側熱交換部Ｘを、また、空気上流側に風上
側熱交換部Ｙを区画形成している。

【０００３】そして、この蒸発器１では、金属薄板を２
枚最中合わせ状に接合してチューブ（冷媒通路）を構成
するとともに、この金属薄板の両端部の椀状の突出部に
より、上記タンク５０〜５３を一体に成形している。

【０００４】このような構成の蒸発器１では、その内部
を冷媒が次の経路により流れる。すなわち、図１７にお
いて、冷媒は、配管ジョイント５４の冷媒入口５４ａ→
サイド冷媒通路５５→風下側下部タンク５１の第１タン
ク部５１ａ→チューブ内の風下側冷媒通路ａ→風下側上
部タンク５０→チューブ内の風下側冷媒通路ｂ→風下側
下部タンク５１の第２タンク部５１ｂ→サイド冷媒通路
５６→風上側上部タンク５２の第１タンク部５２ａ→チ
ューブ内の風上側冷媒通路ｃ→風上側下部タンク５３→
チューブ内の風上側冷媒通路ｄ→風上側上部タンク５２
の第２タンク部５２ｂ→サイド冷媒通路５７→冷媒出口
５４ｂの経路で流れ、蒸発器外部へ流出する。

【０００５】上述の冷媒経路においては、仕切り部５
８、５９より右側では、両熱交換部Ｘ、Ｙの冷媒流れ方
向を上方向とし、仕切り部５８、５９より左側では、両
熱交換部Ｘ、Ｙの冷媒流れ方向を下方向として、冷媒流
れの上下の方向を一致させており、かつ、風下側熱交換
部Ｘにおけるタンク部への冷媒流れ方向を右から左へ向
かう方向とし、風上側熱交換部Ｙにおけるタンク部への
冷媒流れ方向を左から右へ向かう方向とし、両熱交換部
Ｘ、Ｙでタンク部冷媒流れ方向を左右逆転させている。

【０００６】そして、冷媒が下方から上方へ流れる冷媒
通路ａ、ｄにおいては、気液２相冷媒の流れの慣性力に
より、タンク部の奥側へ液冷媒が多く流入して、タンク
部の手前側の領域で冷媒不足の領域が発生する。逆に、
冷媒が上方から下方へ流れる冷媒通路ｂ、ｃにおいて
は、気液２相冷媒が重力の影響を受けてタンク部の手前
側に液冷媒が多く流入して、タンク部の奥側の領域で冷
媒不足の領域が発生する。

【０００７】このように、気液２相冷媒の液相冷媒と気
相冷媒がチューブ２内の冷媒通路ａ〜ｄに対して不均一
に分配されても、上記冷媒通路構成によると、両熱交換
部Ｘ、Ｙにおいてタンク部冷媒流れ方向が左右方向で逆
転しているので、冷媒分配の不均一を空気流れ方向Ａの
前後で相殺することができ、蒸発器吹出空気温度を蒸発
器１の全域にわたって略均一化することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の冷媒蒸発器１においては、特に、最後に冷媒を
分配するタンク部（風上側下部タンク５３のうち、チュ
ーブ内の風上側冷媒通路ｄと連通する部位）では、熱負
荷が高いときには冷媒流量が増加して冷媒の流速が高く
なり、気液２相冷媒の流れの慣性力によりタンク部の奥
側に液相冷媒が過度に集中してしまう。

【０００９】ここで、図１８は、風上側冷媒通路ｄのう
ち奥側のチューブ４本（最も奥側が）にシース熱電対
を挿入して、冷媒温度Ｔを測定した結果を示すもので、
奥側の２本のチューブ、の風下側の温度は特に低く
なっている。すなわち、上記した冷媒の流れＢの慣性力
により、奥側のチューブ、の風下側においては液冷
媒が過多になり、液冷媒の全てを気化させることができ
ず、冷媒の一部は液相のまま、最後に冷媒の集合を行う
タンク部（風上側上部タンク５２の第２タンク部５２
ｂ）に至ってしまう。従って、液相のまま第２タンク部
５２ｂに至る冷媒は空気の冷却に十分に寄与せず、その
分冷媒蒸発器１の伝熱性能が低くなってしまうという問
題があった。

【００１０】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
チューブを空気流れ方向に複数列配置し、チューブへの
冷媒の分配もしくはチューブからの冷媒の集合を行うタ
ンクを、チューブの上下両端部に空気流れ方向に複数列
配置した冷媒蒸発器において、冷媒分配の改善により全
ての冷媒が空気の冷却に有効に寄与するようにして、冷
媒蒸発器の伝熱性能の向上を図ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、冷媒を流すためのチュ
ーブ（２０、３０）を、冷媒流れ方向を上下にして空気
流れ方向（Ａ）と直交方向に多数並列配置するととも
に、このチューブを空気流れ方向に複数列配置し、チュ
ーブへの冷媒の分配もしくはチューブからの冷媒の集合
を行うタンク（２４、２５、３４、３５）を、チューブ
の上下両端部に空気流れ方向に複数列配置し、タンクの
うち最後に冷媒の分配を行う部位のタンク（３５）内
に、このタンク内の冷媒流路を絞る絞り穴（４ａ、４
ｂ）を設けたことを特徴とする。

【００１２】これによると、絞り穴４ａよりも奥側（冷
媒流れの下流側）のチューブへの液相冷媒の過度の流れ
込みが抑制されるため、奥側のチューブに流入した液冷
媒もチューブ内を通過する間に空気と熱交換して全て気
化可能になる。従って、冷媒分配の改善により全ての冷
媒を空気の冷却に有効に寄与させて、冷媒蒸発器の伝熱
性能を向上させることができる。

【００１３】請求項３に記載の発明では、絞り穴（４
ｂ）は、冷媒流れに沿って開口面積が連続的に減少する
ことを特徴とする。

【００１４】ところで、一般的には、流体が絞り穴を通
過した直後に流れが乱れて渦が発生し、この渦により圧
力変動が生じ、圧力波に周囲の物体が共鳴して音圧レベ
ルが高くなることがある。これに対し、請求項３に記載
の発明のように、冷媒流れに沿って開口面積が連続的に
減少するような絞り穴の形状にすれば、絞り穴を通過す
る際の冷媒の流れがスムーズになって、渦の発生が著し
く減少する。従って、渦の発生に基づく音の発生を未然
に防止または抑制することができる。

【００１５】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００１６】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１ないし図５
はこの発明の第１実施形態を示すもので、図１は左右２
分割型の冷媒蒸発器を示した図で、図２はその冷媒蒸発
器内の冷媒の流れを示した図で、図３は一対の成形プレ
ートを示した図、図４は絞り穴を有する成形プレートを
示した図（図２のＣ矢視図）、図５は図４のＤ−Ｄ断面
図である。

【００１７】左右２分割型の冷媒蒸発器１は、例えば車
両用空気調和装置の冷凍サイクルを構成する積層型熱交
換器で、内部を流れる冷媒と外側を通過する空気とを熱
交換させて冷媒を蒸発気化させ、空気を冷却する。この
冷媒蒸発器１は、例えば車両の車室内前方に設置された
空調ダクト（ユニットケース）内に空気の流れ方向Ａに
対して直交するように取り付けられている。そして、冷
媒蒸発器１は、空気の流れ方向Ａの風下側に配置される
風下側熱交換部２、およびこの風下側熱交換部２よりも
空気の流れ方向Ａの風上側に隣設して配置される風上側
熱交換部３よりなる。

【００１８】風下側熱交換部２および風上側熱交換部３
は、空気の流れ方向Ａに対して直交する幅方向（水平方
向）に複数積層された一対の成形プレート４と、隣設す
る成形プレート４間に配され、冷媒と空気との熱交換効
率（伝熱効率）を高めるための複数のコルゲートフィン
５と、風下側熱交換部２および風上側熱交換部３を補強
するためのエンドプレート６およびサイドプレート７と
からなり、これらは炉中にて一体ろう付けされている。

【００１９】次に、一対の成形プレート４について図１
ないし図３に基づいて詳細に説明する。一対の成形プレ
ート４は、熱伝導性に優れたアルミニウム合金製で薄い
板状の金属板をプレス成形することによって一体成形さ
れている。なお、片方の成形プレート４には、他方の成
形プレート４にろう付けにより接合される略長方形状の
接合部１１、およびこの接合部１１内を２つのＩ字型凹
部１２、１３に区画する区画部１４等が形成されてい
る。

【００２０】そして、一対の成形プレート４は、空気の
流れ方向Ａの風下側に風下側チューブ２０を形成し、空
気の流れ方向Ａの風上側に風上側チューブ３０を形成し
ている。風下側チューブ２０の内部には、一対の成形プ
レート４の風下側のＩ字型凹部１２同士の空間により構
成される第２冷媒通路２１が形成されている。また、風
上側チューブ３０の内部には、一対の成形プレート４の
風上側のＩ字型凹部１３同士の空間により構成される第
１冷媒通路３１が形成されている。

【００２１】第２冷媒通路２１は、第１冷媒通路３１よ
りも冷媒の流れＢの上流側に設けられ、主に液相成分の
多い気液二相状態の冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を
蒸発気化させる冷媒通路である。なお、成形プレート４
の第２冷媒通路２１を形成する面（対向面）に、冷媒が
第２冷媒通路２１を通路幅方向に広く行き渡るようにす
るための伝熱促進部としての多数のリブ部（突条部）や
インナーフィンを設けても良い。

【００２２】第１冷媒通路３１は、第２冷媒通路２１よ
りも冷媒の流れＢの下流側に設けられ、主に気相成分の
多い気液二相状態の冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を
蒸発気化させる冷媒通路である。なお、成形プレート４
の第１冷媒通路３１を形成する面（対向面）に、冷媒が
第１冷媒通路３１を通路幅方向に広く行き渡るようにす
るための伝熱促進部としての多数のリブ部（突条部）や
インナーフィンを設けても良い。

【００２３】風下側チューブ２０の上端部、すなわち、
第２冷媒通路２１の上方には第２上部タンク部２２が形
成され、風下側チューブ２０の下端部、すなわち、第２
冷媒通路２１の下方には第２下部タンク部２３が形成さ
れている。また、風上側チューブ３０の上端部、すなわ
ち、第１冷媒通路３１の上方には第１上部タンク部３２
が形成され、風上側チューブ３０の下端部、すなわち、
第１冷媒通路３１の下方には第１下部タンク部３３が形
成されている。

【００２４】第２上部タンク部２２および第２下部タン
ク部２３には、隣接する風下側チューブ２０内と連通さ
せるための楕円形状の連通孔２２１、２３１がそれぞれ
形成されている。第１上部タンク部３２および第１下部
タンク部３３には、隣接する風上側チューブ３０内と連
通させるための楕円形状の連通孔３２１、３３１がそれ
ぞれ形成されている。したがって、一対の成形プレート
４は、上半分と下半分とが対称形状とされ、風下側半分
と風上側半分とが対称形状とされている。そして、風下
側熱交換部２の上端部には、第２上部タンク部２２を風
下側チューブ２０の列設方向（積層方向）に複数積層す
ることによって、図１に示したように、第２上部タンク
２４が形成される。また、風下側熱交換部２の下端部に
は、第２下部タンク部２３を風下側チューブ２０の列設
方向（積層方向）に複数積層することによって、図１に
示したように、第２下部タンク２５が形成される。

【００２５】なお、第２下部タンク２５の幅方向（積層
方向）の略中央部には、複数の第２下部タンク部２３
を、２つの下端タンク部群２３ａ、２３ｂ（図２参照）
に分割するセパレータ２７が設けられている。このセパ
レータ２７は、略中央部に隣接して配される２つの風下
側チューブ２０の第２下部タンク部２３の側壁に連通孔
２３１を設けないことにより形成される仕切り壁であ
る。そして、セパレータ２７は、複数の第２冷媒通路２
１を第１冷媒通路群２１ａ（図２参照）と第２冷媒通路
群２１ｂ（図２参照）とに２分割（偶数に分割）する風
下側冷媒通路分割手段としても働く。

【００２６】そして、風上側熱交換部３の上端部には、
第１上部タンク部３２を風上側チューブ３０の列設方向
（積層方向）に複数積層することによって、図１および
図２に示したように、第１上部タンク３４が形成され
る。また、風上側熱交換部３の下端部には、第１下部タ
ンク部３３を風上側チューブ３０の列設方向（積層方
向）に複数積層することによって、図２に示したよう
に、第１下部タンク３５が形成される。

【００２７】なお、第１上部タンク３４の幅方向（積層
方向）の略中央部には、複数の第１上部タンク部３２
を、２つの上端タンク部群３２ａ、３２ｂ（図２参照）
とに分割するセパレータ３６が設けられている。このセ
パレータ３６は、風下側熱交換部２の第２冷媒通路２１
とほぼ同位置で２分割するように設けられている。セパ
レータ３６は、略中央部に隣接して配される２つの風上
側チューブ３０の第１上部タンク部３２の側壁に連通孔
３２１を設けないことにより形成される仕切り壁であ
る。そして、セパレータ３６は、複数の第１冷媒通路３
１を第１冷媒通路群３１ａ（図２参照）と第２冷媒通路
群３１ｂ（図２参照）とに２分割（偶数に分割）する風
上側冷媒通路分割手段としても働く。

【００２８】ここで、下端タンク部群２３ａは、冷媒蒸
発器１の冷媒入口部を構成し、最も右端寄りの風下側チ
ューブ２０の第２下部タンク部２３には入口配管１５が
接続されている。入口配管１５内には、冷媒蒸発器１の
風下側熱交換部２と図示しない減圧装置（例えば膨張
弁、キャピラリチューブ、オリフィス）とを連通する入
口流路１５ａ（図２参照）が形成されている。

【００２９】また、上端タンク部群３２ａは、冷媒蒸発
器１の冷媒出口部を構成し、最も右端寄りの風上側チュ
ーブ３０の第１上部タンク部３２には出口配管１６が接
続されている。出口配管１６内には、冷媒蒸発器１の風
上側熱交換部３と図示しない冷媒圧縮機（コンプレッ
サ）の吸入口とを連通する出口流路１６ａ（図２参照）
が形成されている。したがって、入口配管１５と出口配
管１６は、冷媒蒸発器１の片側面より例えばエンジンル
ーム側に取り出されている。

【００３０】次に、エンドプレート６およびサイドプレ
ート７について図１に基づいて詳細に説明する。エンド
プレート６は、アルミニウム合金等の金属板であって、
風下側熱交換部２および風上側熱交換部３の最も左端寄
りに接合されている。このエンドプレート６の上端部お
よび下端部には、下端タンク部群２３ｂのうち最も左端
側の第２下部タンク部２３の連通孔２３１および上端タ
ンク部群３２ｂのうち最も左端側の第１上部タンク部３
２の連通孔３２１に連通する楕円形状の連通孔４１、４
２が形成されている。

【００３１】サイドプレート７は、アルミニウム合金等
の金属板であって、外方に向けて複数本（本例では４
本）の突条部４３がプレス成形により一体成形されてい
る。そして、サイドプレート７は、エンドプレート６に
接合されることによって、突条部４３の内側面とエンド
プレート６の外側面との間に複数本（本例では４本）の
連通路４４を形成する。この連通路４４は、第２下部タ
ンク２５の下端タンク部群２３ｂと第１上部タンク３４
の上端タンク部群３２ｂとを連通すると共に、第２下部
タンク２５から第１上部タンク３４へ向けて一方向に冷
媒を流す一方向流路を形成する。

【００３２】ここで、風下側熱交換部２の内部にはセパ
レータ２７により風下側冷媒流路が形成され、風上側熱
交換部３の内部にはセパレータ３６により風上側冷媒流
路が形成される。風下側熱交換部２の風下側冷媒流路
は、図２に示したように、入口配管１５内の入口流路１
５ａから流入した冷媒を、複数の風下側下端タンク部２
３のうちの下端タンク部群２３ａ→複数の風下側冷媒通
路２１のうちの第１冷媒通路群２１ａ→複数の風下側上
端タンク部２２→複数の風下側冷媒通路２１のうちの第
２冷媒通路群２１ｂ→複数の風下側下端タンク部２３の
うちの下端タンク部群２３ｂを経由して連通路４４へ導
く冷媒流路となる。

【００３３】風上側冷媒流路は、図２に示したように、
連通路４４から流入した冷媒を、複数の風上側上端タン
ク部３２のうちの上端タンク部群３２ｂ→複数の風上側
冷媒通路３１のうちの第２冷媒通路群３１ｂ→複数の風
上側下端タンク部３３→複数の風上側冷媒通路３１のう
ちの第１冷媒通路群３１ａ→複数の風上側上端タンク部
３２のうちの上端タンク部群３２ａを経由して出口配管
１６内の出口流路１６ａに導く冷媒経路となる。

【００３４】ところで、複数のタンク部２２、２３、３
２、３３によって構成される各タンク２４、２５、３
４、３５は、チューブ２０、３０への冷媒の分配、もし
くはチューブ２０、３０からの冷媒の集合を行う機能を
有している。そして、本実施形態においては、冷媒の分
配を行うタンクのうち冷媒流れＢの最下流に配置された
タンク、すなわち、第１下部タンク３５の奥側（図２に
おいて右側）に、このタンク３５内の冷媒流路を絞る絞
り穴４ａを設けている。この絞り穴４ａは、図４および
図５に示すように連通孔３３１の代わりに成形プレート
４に形成した丸穴であり、絞り穴４ａの開口面積は、連
通孔３３１の開口面積よりも小さい。また、この絞り穴
４ａは、図６に示すように、風上側チューブ３０の奥側
（冷媒流れＢの下流側）から２本目のチューブと３本
目のチューブの間に設けている。

【００３５】次に、この実施形態の冷媒蒸発器１の作用
を図１ないし図５に基づいて説明する。減圧装置を通過
する際に断熱膨張された低温低圧の気液二相状態の冷媒
は、入口配管１５内の入口流路１５ａを通って複数の風
下側下端タンク部２３のうちの下端タンク部群２３ａ内
に流入する。下端タンク部群２３ａ内に流入した冷媒
は、複数の風下側冷媒通路２１のうちの第１冷媒通路群
２１ａに分配される。

【００３６】このとき、下端タンク部群２３ａ内を流れ
る冷媒のうち液冷媒はその慣性力によって奥側寄りに流
れ込み、ガス冷媒は手前側寄りに流れ込む。これによ
り、第１冷媒通路群２１ａのうち奥側寄りの各風下側冷
媒通路２１内には液冷媒が流れ込み易くなり、第１冷媒
通路群２１ａのうち手前側寄りの各風下側冷媒通路２１
内にはガス冷媒が流れ込み易くなる。

【００３７】したがって、第１冷媒通路群２１ａ内を冷
媒が流れる際には、複数の風下側チューブ２０の外側を
通過する空気と奥側寄りの各風下側冷媒通路２１内を流
れる冷媒の方が、手前側寄りの各風下側冷媒通路２１内
を流れる冷媒よりも熱交換効率が良い。この結果、第１
冷媒通路群２１ａのうち奥側寄りの各風下側冷媒通路２
１の外側を流れる空気の方が、第１冷媒通路群２１ａの
うち手前側寄りの各風下側冷媒通路２１の外側を流れる
空気よりも液冷媒との熱交換により良好に冷やされる。
逆に、手前側寄りの各風下側冷媒通路２１の外側を流れ
る空気は良好に冷えない。

【００３８】以上のようにして、第１冷媒通路群２１ａ
内を流れる冷媒は空気と熱交換することにより、蒸発気
化し、液相成分が多い気液二相状態の冷媒となって複数
の風下側上端タンク部２２内に集合される。そして、左
半分の各風下側上端タンク部２２内に流入した冷媒は、
複数の風下側冷媒通路２１のうちの第２冷媒通路群２１
ｂに分配される。

【００３９】このとき、左半分の各風下側上端タンク部
２２内を流れる冷媒のうち液冷媒はその重力によって手
前側寄りに流れ込み、ガス冷媒は奥側寄りに流れ込む。
これにより、第２冷媒通路群２１ｂのうち手前側寄りの
各風下側冷媒通路２１内には液冷媒が流れ込み易くな
り、第２冷媒通路群２１ｂのうち奥側寄りの各風下側冷
媒通路２１内にはガス冷媒が流れ込み易くなる。

【００４０】したがって、第２冷媒通路群２１ｂ内を冷
媒が流れる際には、複数の風下側チューブ２０の外側を
通過する空気と手前側寄りの各風下側冷媒通路２１内を
流れる冷媒の方が、奥側寄りの各風下側冷媒通路２１内
を流れる冷媒よりも熱交換効率が良い。この結果、第２
冷媒通路群２１ｂのうち手前側寄りの各風下側冷媒通路
２１の外側を流れる空気の方が、第２冷媒通路群２１ｂ
のうち奥側寄りの各風下側冷媒通路２１の外側を流れる
空気よりも液冷媒との熱交換により良好に冷やされる。
逆に、奥側寄りの各風下側冷媒通路２１の外側を流れる
空気は良好に冷えない。

【００４１】以上のようにして、第２冷媒通路群２１ｂ
内を流れる冷媒は空気と熱交換することにより、蒸発気
化し、液相成分がやや多い気液二相状態の冷媒となって
複数の風下側下端タンク部２３のうちの下端タンク部群
２３ｂ内に集合された後に連通路４４を通って風上側熱
交換部３の上端タンク部群３２ｂ内に流れ込む。上端タ
ンク部群３２ｂ内に流入した冷媒は、複数の風上側冷媒
通路３１のうちの第２冷媒通路群３１ｂに分配される。

【００４２】このとき、左半分の各風下側上端タンク部
２２と同様にして、上端タンク部群３２ｂ内を流れる冷
媒のうち液冷媒は手前側寄りに流れ込み、ガス冷媒は奥
側寄りに流れ込む。これにより、第２冷媒通路群３１ｂ
のうち手前側寄りの各風上側冷媒通路３１内には液冷媒
が流れ込み易くなり、第２冷媒通路群３１ｂのうち奥側
寄りの各風上側冷媒通路３１内にはガス冷媒が流れ込み
易くなる。

【００４３】したがって、第２冷媒通路群３１ｂ内を冷
媒が流れる際には、複数の風上側チューブ３０の外側を
通過する空気と手前側寄りの各風上側冷媒通路３１内を
流れる冷媒の方が、奥側寄りの各風上側冷媒通路３１内
を流れる冷媒よりも熱交換効率が良い。この結果、第２
冷媒通路群３１ｂのうち手前側寄りの各風上側冷媒通路
３１の外側を流れる空気の方が、第２冷媒通路群３１ｂ
のうち奥側寄りの各風上側冷媒通路３１の外側を流れる
空気よりも液冷媒との熱交換により良好に冷やされる。
逆に、奥側寄りの各風上側冷媒通路３１の外側を流れる
空気は良好に冷えない。

【００４４】以上のようにして、第２冷媒通路群３１ｂ
内を流れる冷媒は空気と熱交換することにより、蒸発気
化し、ガス成分が多い気液二相状態の冷媒となって複数
の風上側下端タンク部３３内に流れ込む。右半分の各風
上側下端タンク部３３内に流入した冷媒は、複数の風上
側冷媒通路３１のうちの第１冷媒通路群３１ａに分配さ
れる。

【００４５】このとき、下端タンク部群２３ａと同様に
して、右半分の各風上側下端タンク部３３内を流れる冷
媒のうち液冷媒は奥側寄りに流れ込み、ガス冷媒は手前
側寄りに流れ込む。これにより、第１冷媒通路群３１ａ
のうち奥側寄りの各風上側冷媒通路３１内には液冷媒が
流れ込み易くなり、第１冷媒通路群３１ａのうち手前側
寄りの各風上側冷媒通路３１内にはガス冷媒が流れ込み
易くなる。

【００４６】したがって、第１冷媒通路群３１ａ内を冷
媒が流れる際には、複数の風上側チューブ３０の外側を
通過する空気と奥側寄りの各風上側冷媒通路３１内を流
れる冷媒の方が、手前側寄りの各風上側冷媒通路３１内
を流れる冷媒よりも熱交換効率が良い。この結果、第１
冷媒通路群３１ａのうち奥側寄りの各風上側冷媒通路３
１の外側を流れる空気の方が、第１冷媒通路群３１ａの
うち手前側寄りの各風上側冷媒通路３１の外側を流れる
空気よりも液冷媒との熱交換により良好に冷やされる。
逆に、手前側寄りの各風上側冷媒通路３１の外側を流れ
る空気は良好に冷えない。

【００４７】以上のようにして、第１冷媒通路群３１ａ
内を流れる冷媒は空気と熱交換することにより、蒸発気
化して過熱蒸気（過熱ガス）となって複数の風上側上端
タンク部３２のうちの上端タンク部群３２ａ内に流入し
た後に出口配管１６の出口流路１６ａより流出する。出
口流路１６ａより流出した過熱蒸気は、図示しない冷媒
配管を通って冷媒圧縮機の吸入口に吸入される。

【００４８】そして、上記構成によれば、液冷媒が多く
流入して空気が良く冷える領域と、液冷媒が流れ込み難
く空気が良く冷えない領域とが、空気流れ方向Ａで重な
るため、冷媒分配の不均一を空気流れ方向Ａの前後で相
殺することができ、蒸発器吹出空気温度を蒸発器１の全
域にわたって略均一化することができる。

【００４９】さらに、本実施形態では、最後に冷媒の分
配を行うタンク部、すなわち風上側下端タンク部３３内
に設けた絞り穴４ａにより、風上側チューブ３０の奥側
（冷媒流れＢの下流側）の１本目のチューブと２本目
のチューブへの液相の冷媒の過度の流れ込みが抑制さ
れる。そのため、奥側のチューブ、に流入した液冷
媒もチューブ内を通過する間に空気と熱交換して全て気
化可能になり、その分冷媒蒸発器１の伝熱性能が向上す
る。

【００５０】すなわち、冷媒分配の改善により全ての冷
媒を空気の冷却に有効に寄与させることにより、蒸発器
吹出空気温度の均一化効果を維持しながら、冷媒蒸発器
１の伝熱性能を向上させることができる。

【００５１】ここで、風上側チューブ３０の奥側のチュ
ーブ４本（最も奥側が）の冷媒温度Ｔを測定した結果
を図６に示し、絞り穴４ａの径をパラメータとした伝熱
性能の評価結果を図７に示す。なお、図７の伝熱性能
は、絞り穴無し（従来）の蒸発器の伝熱性能を１００と
している。

【００５２】これらの試験条件は次の通りである。ま
ず、試験に供した冷媒蒸発器１のコア部のサイズは、高
さ２１５ｍｍ、幅２８５ｍｍ、厚さ５８ｍｍであり、コ
ルゲートフィン５のフィンピッチは３．５ｍｍ、成形プ
レート４の板厚は０．６ｍｍである。また、負荷条件と
してはクールダウン領域に相当する高負荷条件を設定し
ており、具体的には、冷媒蒸発器１に流入する空気の温
度は３５℃、その空気の湿度は６０％、風量は５５０ｍ
³／ｈ、冷媒の高圧圧力（Ｐｈ）は１．６ＭＰａ、冷媒
の低圧圧力（Ｐｌ）は０．２８ＭＰａ、冷媒の過冷却度
（ＳＣ）は３℃、冷媒の過熱度（ＳＨ）は１０℃（ただ
し、図７の試験では、ＳＨは５℃と１０℃）である。

【００５３】そして、図６によれば、風上側チューブ３
０の奥側の１本目のチューブと２本目のチューブの
冷媒温度Ｔは、従来（図１８参照）よりも上昇してお
り、液相冷媒の過度の流れ込みが抑制された結果、奥側
のチューブ、に流入した液冷媒が風上側チューブ３
０内を通過する間に全て気化していることが理解され
る。

【００５４】また、図７に示すように、絞り穴４ａを設
けることにより高負荷条件下で伝熱性能が向上する。特
に、絞り穴４ａをφ４．５ｍｍにしたときに、１．４％
（ＳＨ１０℃時）の伝熱性能の向上効果が得られた。

【００５５】（第２実施形態）図８ないし図１０はこの
発明の第２実施形態を示すもので、第１実施形態との相
違点は、絞り穴の形状を変更して、絞り穴を設けたこと
による音の発生を防止するようにした点にある。そし
て、その他の構成は第１実施形態と同じであるため、図
示および説明は省略する。

【００５６】本実施形態の絞り穴４ｂはバーリング加工
にて形成され、冷媒出口側に向かって高さｈだけ突出す
るとともに、冷媒入口側には、冷媒流れＢに沿って開口
面積が連続的に減少するようにＲが形成されている。ま
た、絞り穴４ｂは、第２下部タンク３５の中央部、すな
わち、第２下部タンク３５の上下方向中心部で、かつ第
２下部タンク３５の厚さ方向（空気流れ方向Ａ）中心部
に、形成されている。なお、絞り穴４ｂは、第１実施形
態と同様に、風上側チューブ３０の奥側（冷媒流れＢの
下流側）から２本目のチューブと３本目のチューブ
の間に設けている。

【００５７】ところで、第１実施形態の絞り穴４ａの形
状の場合、冷媒が絞り穴４ａを通過した直後に流れが乱
れて渦Ｅ（図５参照）が発生し、この渦Ｅにより圧力変
動が生じ、圧力波に第２下部タンク３５の壁面が共鳴し
て、特定の周波数域で音圧レベルが高くなることが判明
した。

【００５８】これに対し、本実施形態のように、冷媒流
れＢに沿って開口面積が連続的に減少するような絞り穴
４ｂの形状によれば、絞り穴４ｂを通過する際の冷媒の
流れがスムーズになって、渦の発生が著しく減少する。
従って、上記した渦の発生に基づく音の発生を防止また
は抑制することができる。

【００５９】なお、図１１は第１実施形態の蒸発器１の
音圧レベルを示し、図１２は第２実施形態の蒸発器１の
音圧レベルを示している。ここで、第１実施形態の絞り
穴４ａはφ４．５ｍｍにして評価した。一方、第２実施
形態の絞り穴４ｂは、φ４．１ｍｍ、ｈ＝１．１５ｍ
ｍ、Ｒ＝０．７ｍｍにして評価した。

【００６０】そして、図１１と図１２とを比較すると、
第１実施形態の蒸発器１においては、約６．７ｋＨｚ
（蒸発器の具体的仕様に基づいて計算した第２下部タン
ク３５の共鳴周波数は６．７３ｋＨｚ）の周波数域で音
圧レベルが高くなっているのに対し、第２実施形態の蒸
発器１においてはその周波数域での音圧レベルが低下し
ている。すなわち、第２実施形態のような絞り穴４ｂの
形状によれば、渦の発生を抑制して、渦の発生に基づく
音の発生を防止または抑制することができる。

【００６１】次に、第２実施形態の絞り穴４ｂの径をパ
ラメータとした伝熱性能の評価結果を図１３に示す。な
お、図１３の伝熱性能は、絞り穴無し（従来）の蒸発器
の伝熱性能を１００としている。

【００６２】また、試験条件は次の通りである。まず、
試験に供した冷媒蒸発器１のコア部のサイズは、高さ２
１５ｍｍ、幅２８５ｍｍ、厚さ５８ｍｍであり、コルゲ
ートフィン５のフィンピッチは３．５ｍｍ、成形プレー
ト４の板厚は０．６ｍｍである。また、負荷条件として
はクールダウン領域に相当する高負荷条件を設定してお
り、具体的には、冷媒蒸発器１に流入する空気の温度は
３５℃、その空気の湿度は６０％、風量は５５０ｍ³／
ｈ、冷媒の高圧圧力（Ｐｈ）は１．６ＭＰａ、冷媒の低
圧圧力（Ｐｌ）は０．２８ＭＰａ、冷媒の過冷却度（Ｓ
Ｃ）は３℃、冷媒の過熱度（ＳＨ）は５℃と１０℃であ
る。

【００６３】そして、図１３に示すように、絞り穴４ｂ
を設けることにより高負荷条件下で伝熱性能が向上す
る。特に、絞り穴４ｂの径がφ４．０ｍｍ前後のときに
伝熱性能の大幅な向上効果が得られ、従って、第２実施
形態の絞り穴４ｂの場合、φは４．０ｍｍ程度が望まし
い。また、ｈは０．５〜１．５ｍｍ、Ｒは０．５から
０．８ｍｍ程度が望ましい。

【００６４】（第３実施形態）図１４はこの発明の第３
実施形態を示すもので、第１実施形態におけるセパレー
タ２７、３６を廃止して冷媒の流れを変更した蒸発器に
本発明を適用したものである。なお、第１実施形態と同
一もしくは均等部分には、第１実施形態と同一の符号を
付している。

【００６５】本実施形態では、冷媒の流れＢは次のよう
になる。すなわち、入口配管１５内の入口流路１５ａか
ら流入した冷媒は、第２下部タンク２５→風下側冷媒通
路２１→第２上部タンク２４→連通路４４→第１下部タ
ンク３５→風上側冷媒通路３１→第１上部タンク３４を
経由して、出口配管１６内の出口流路１６ａに流れる。

【００６６】そして、冷媒の分配を行うタンク２４、３
５のうち、冷媒流れＢの最下流に配置されたタンク、す
なわち、第１下部タンク３５の奥側に絞り穴４ａを設け
ているため、風上側チューブ３０において奥側（冷媒流
れＢの下流側）のチューブへの液相冷媒の過度の流れ込
みが抑制される。従って、第１実施形態と同様の効果
（伝熱性能向上）が得られる。

【００６７】（第４実施形態）図１５はこの発明の第４
実施形態を示すもので、第１実施形態におけるセパレー
タ２７、３６の設置位置を変更して冷媒の流れを変更し
た蒸発器に本発明を適用したものである。なお、第１実
施形態と同一もしくは均等部分には、第１実施形態と同
一の符号を付している。

【００６８】本実施形態では、２つの上部タンク２４、
３４内にセパレータ２７、３６を設置し、第２上部タン
ク２４の右端側と第１上部タンク３４の右端側とを連通
路４４で連通しており、それにより冷媒の流れＢは次の
ようになる。すなわち、入口配管１５内の入口流路１５
ａから流入した冷媒は、第２上部タンク２４→第１冷媒
通路群２１ａ→第２下部タンク２５→第２冷媒通路群２
１ｂ→第２上部タンク２４→連通路４４→第１上部タン
ク３４→第２冷媒通路群３１ｂ→第１下部タンク３５→
第１冷媒通路群３１ａ→第１上部タンク３４を経由し
て、出口配管１６内の出口流路１６ａに流れる。

【００６９】そして、最後に冷媒の分配を行う第１下部
タンク３５の奥側に絞り穴４ａを設けているため、風上
側チューブ３０において奥側のチューブへの液相冷媒の
過度の流れ込みが抑制される。従って、奥側のチューブ
に流入した液冷媒もチューブ内を通過する間に空気と熱
交換して全て気化可能になり、その分冷媒蒸発器１の伝
熱性能が向上する。

【００７０】（第５実施形態）図１６はこの発明の第５
実施形態を示すもので、第４実施形態では第２上部タン
ク２４の右端側と第１上部タンク３４の右端側とを連通
路４４で連通したのに対し、本実施形態では、第２上部
タンク２４と第１上部タンク３４とを仕切る仕切り壁に
連通穴４４ａを形成して、第２上部タンク２４と第１上
部タンク３４とを連通させている。そして、他の部分は
第４実施形態と同一である。

【００７１】本実施形態では、冷媒の流れＢは次のよう
になる。すなわち、入口配管１５内の入口流路１５ａか
ら流入した冷媒は、第２上部タンク２４→第１冷媒通路
群２１ａ→第２下部タンク２５→第２冷媒通路群２１ｂ
→第２上部タンク２４→連通穴４４ａ→第１上部タンク
３４→第２冷媒通路群３１ｂ→第１下部タンク３５→第
１冷媒通路群３１ａ→第１上部タンク３４を経由して、
出口配管１６内の出口流路１６ａに流れる。

【００７２】そして、最後に冷媒の分配を行う第１下部
タンク３５の奥側に絞り穴４ａを設けているため、風上
側チューブ３０において奥側のチューブへの液相冷媒の
過度の流れ込みが抑制される。従って、奥側のチューブ
に流入した液冷媒もチューブ内を通過する間に空気と熱
交換して全て気化可能になり、その分冷媒蒸発器１の伝
熱性能が向上する。

【００７３】（他の実施形態）なお、第３〜第５実施形
態の絞り穴４ａは、第２実施形態の絞り穴４ｂに変更し
てもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による蒸発器の斜視図で
ある。

【図２】図１の蒸発器の冷媒通路構成を示す模式的な斜
視図である。

【図３】図１の蒸発器に用いる一対の成形プレートの分
解斜視図である。

【図４】絞り穴を有する成形プレートを示す図２のＣ矢
視図である。

【図５】図４のＤ−Ｄ断面図である。

【図６】図１の蒸発器のチューブ各部の冷媒温度を示す
図である。

【図７】図１の蒸発器の伝熱性能を示す図である。

【図８】本発明の第２実施形態による蒸発器の要部であ
る、絞り穴を有する成形プレートの断面図である。

【図９】図８のＦ矢視図である。

【図１０】図８の成形プレートの周辺の模式的な断面図
である。

【図１１】第１実施形態の蒸発器の音圧レベルを示す図
である。

【図１２】第２実施形態の蒸発器の音圧レベルを示す図
である。

【図１３】第２実施形態の蒸発器の伝熱性能を示す図で
ある。

【図１４】本発明の第３実施形態による蒸発器の冷媒通
路構成を示す模式的な斜視図である。

【図１５】本発明の第４実施形態による蒸発器の冷媒通
路構成を示す模式的な斜視図である。

【図１６】本発明の第５実施形態による蒸発器の冷媒通
路構成を示す模式的な斜視図である。

【図１７】従来の蒸発器の冷媒通路構成を示す模式的な
斜視図である。

【図１８】従来の蒸発器のチューブ各部の冷媒温度を示
す図である。

【符号の説明】

４ａ、４ｂ…絞り穴、２０、３０…チューブ、２４、２
５、３４、３５…タンク、Ａ…空気流れ方向。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒を流すためのチューブ（２０、３
０）を、冷媒流れ方向を上下にして空気流れ方向（Ａ）
と直交方向に多数並列配置するとともに、このチューブ
（２０、３０）を前記空気流れ方向（Ａ）に複数列配置
し、前記チューブ（２０、３０）への前記冷媒の分配もしく
は前記チューブ（２０、３０）からの冷媒の集合を行う
タンク（２４、２５、３４、３５）を、前記チューブ
（２０、３０）の上下両端部に、前記複数列のチューブ
（２０、３０）に対応して前記空気流れ方向（Ａ）に複
数列配置し、前記タンク（２４、２５、３４、３５）のうち最後に前
記冷媒の分配を行う部位のタンク（３５）内に、このタ
ンク（３５）内の冷媒流路を絞る絞り穴（４ａ、４ｂ）
を設けたことを特徴とする冷媒蒸発器。
【請求項２】前記絞り穴（４ａ、４ｂ）を設けたタン
ク（３５）は、前記チューブ（３０）の下方側に位置す
ることを特徴とする請求項１に記載の冷媒蒸発器。
【請求項３】前記絞り穴（４ｂ）は、冷媒流れに沿っ
て開口面積が連続的に減少することを特徴とする請求項
１または２に記載の冷媒蒸発器。