JP2004144395A

JP2004144395A - 冷媒蒸発器

Info

Publication number: JP2004144395A
Application number: JP2002310020A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Makihara; 牧原　正径
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】部品点数を増加させることなく良好な温度分布を得ることができる安価な冷媒蒸発器を提供すること。
【解決手段】連通部１７，１８は、一方の熱交換部２の上タンク部６とこの上タンク部６に隣接する他方の熱交換部１の上タンク部５との間、及び、一方の熱交換部２の下タンク部８とこの下タンク部８に隣接する他方の熱交換部１の下タンク部７との間に、それぞれ形成される。冷媒は、連通部１７，１８及び流路変更板１３等により、一方の熱交換部２の下タンク部８から他方の熱交換部１の上タンク部５へと導かれ、また、一方の熱交換部２の各垂直チューブ部４内部を流れる冷媒の流れ方向と、各垂直チューブ部４に隣接する他方の熱交換部１の垂直チューブ部３内部を流れる冷媒の流れ方向とが大部分の垂直チューブ部３，４において一致する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒蒸発器、詳しくは、車両用空調装置などの冷凍サイクルの構成部品として使用され、減圧手段から流入した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、空気を冷却する冷媒蒸発器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図９に示すような冷媒蒸発器が提案されている（特許文献１参照）。この冷媒蒸発器は、空気の流れ方向と直交するよう配置され、複数の垂直チューブ部３，４とこれら垂直チューブ部３，４の両端に形成される上タンク部５，６及び下タンク部７，８とを有する熱交換部（図９では、風上側熱交換部１及び風下側熱交換部２）を空気の流れ方向に複数配置し、各上タンク部５，６及び各下タンク部７，８の内部に冷媒の流路を変更させるための仕切板すなわち流路変更板１４，１６を配設して各熱交換部１，２内部で冷媒を蛇行して流すようにし、さらに、風下側熱交換部２から風上側熱交換部１へ冷媒を導くために、上タンク部５，６間に連通部１７を設けている。図１０は、この冷媒蒸発器における冷媒の流れの説明図であり、風下側熱交換器２の冷媒流入口１１から上タンク部６内に流入した冷媒は、流路変更板１０により上タンク部６内から垂直チューブ群Ｉ内を通って下タンク部８内へと下降し、次に下タンク部８内から垂直チューブ群ＩＩ内を通って上タンク部６内へと上昇し、次に上タンク部６内から連通路１７を経て風上側熱交換部１の上タンク部５内へと移り、次に流路変更板９により上タンク部５内から垂直チューブ群ＩＩＩ内を通って下タンク部７内へと下降し、次に下タンク部７内から垂直チューブ群ＩＶ内を通って上タンク部５内へと上昇し、上タンク部５の冷媒流出口１２から流出する。さらに、この冷媒蒸発器は、下タンク部７，８の内部に、絞り穴を有する絞り板３０を複数配設し、これらの絞り板３０によって垂直チューブ部３，４内を上昇する冷媒の冷媒分布を任意に設定することによって冷媒蒸発器から吹出される空気の温度分布を均一化するようにしている。
【０００３】
また、従来から、図１１に示すような冷媒蒸発器が提案されている（特許文献２参照）。この冷媒蒸発器は、図９に示した冷媒蒸発器と同様、空気の流れ方向と直交するよう配置され、複数の垂直チューブ部３，４とこれら垂直チューブ部３，４の両端に形成される上タンク部５，６及び下タンク部７，８とを有する熱交換部（図１１では、風上側熱交換部１及び風下側熱交換部２）を空気の流れ方向に複数配置し、各上タンク部５，６及び各下タンク部７，８の内部に冷媒の流路を変更させるための仕切板すなわち流路変更板（図示せず）を配設して各熱交換部１，２内部で冷媒を蛇行して流すようにし、さらに、風下側熱交換部２から風上側熱交換部１へ冷媒を導くために、エンドプレート３１、サイドプレート３２間に連通部３３を設けている。図１２は、この冷媒蒸発器における冷媒の流れの説明図であり、風下側熱交換器２の冷媒流入口１１から下タンク部８内に流入した冷媒は、流路変更板３４により下タンク部８内から垂直チューブ群Ｉ内を通って上タンク部６内へと上昇し、次に上タンク部６内から垂直チューブ群ＩＩ内を通って下タンク部８内へと下降し、次に下タンク部８内から連通部３３を経て風上側熱交換部１の上タンク部５内へと移り、次に流路変更板３５により上タンク部５内から垂直チューブ群ＩＩＩ内を通って下タンク部７内へと下降し、次に下タンク部７内から垂直チューブ群ＩＶ内を通って上タンク部５内へと上昇し、上タンク部５の冷媒流出口１２から流出する。この冷媒蒸発器は、風下側熱交換部２の各垂直チューブ部４内部を流れる冷媒の流れ方向と、これら各垂直チューブ４に隣接する風上側熱交換部１の垂直チューブ部３内部を流れる冷媒の流れ方向とを一致させることによって、風上側熱交換部１の空気の冷えにくい箇所と風下側熱交換部の空気の冷えにくい箇所同士が重なり合わないようにし、冷媒蒸発器から吹出される空気の温度分布を均一化するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−７４３８８公報（図１、図２）
【特許文献２】
特開平９−１７０８５０号公報（図１、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１記載の冷媒蒸発器は、良好な温度分布を得るために、多くの絞り板３０を用意する必要があり部品点数が増加するとともに絞り穴の寸法設定が容易でなく、また、絞り板の組付管理をする必要がある。
【０００６】
また、特許文献２記載の冷媒蒸発器は、エンドプレート３１とサイドプレート３２を追加して連通部３３を形成しなければならないため、部品点数が増加し、コスト高になる。
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、部品点数を増加させることなく良好な温度分布を得ることができる安価な冷媒蒸発器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る冷媒蒸発器は、空気の流れ方向と直交するよう配置される冷媒蒸発器であって、空気の流れ方向に複数の熱交換部を備えるとともに、隣り合う一方の熱交換部から他方の熱交換部へ冷媒を導くための連通部を備え、各熱交換部は、複数の垂直チューブ部とこれら垂直チューブ部の両端に形成される上タンク部及び下タンク部とを有するとともに上タンク部及び下タンク部内部に流路変更板を備え、連続した冷媒通路を形成する冷媒蒸発器において、前記連通部は、空気の流れ方向に隣り合う２つの熱交換部において、一方の熱交換部の上タンク部とこの上タンク部に隣接する他方の熱交換部の上タンク部との間、及び、前記一方の熱交換部の下タンク部とこの下タンク部に隣接する前記他方の熱交換部の下タンク部との間に、それぞれ形成され、冷媒は、前記連通部及び前記流路変更板により、前記一方の熱交換部の上タンク部から前記他方の熱交換部の下タンク部へと導かれ、又は、前記一方の熱交換部の下タンク部から前記他方の熱交換部の上タンク部へと導かれ、また、前記一方の熱交換部の各垂直チューブ部内部を流れる冷媒の流れ方向と、該各垂直チューブ部に隣接する前記他方の熱交換部の垂直チューブ内部を流れる冷媒の流れ方向とが大部分の垂直チューブ部において一致することを特徴とする。
【０００９】
請求項１に係る冷媒蒸発器によると、一方の熱交換部の上タンク部と他方の熱交換部の上タンク部との間を連通部によって連通させるとともに一方の熱交換部の下タンク部と他方の熱交換部の下タンク部との間を他の連通部によって連通させるようにし、かつ、連通部及び流路変更板により、冷媒を一方の熱交換部の上タンク部から他方の熱交換部の下タンク部へと導き、又は、一方の熱交換部の下タンク部から他方の熱交換部の上タンク部へと導き、また、一方の熱交換部の各垂直チューブ部内部を流れる冷媒の流れ方向と、これら各垂直チューブ部に隣接する他方の熱交換部の垂直チューブ部内部を流れる冷媒の流れ方向とを大部分の垂直チューブ部において一致させるようにしたため、部品点数を増加させることなく温度分布の均一化を図ることができる。換言すると、請求項１に係る冷媒蒸発器によると、上タンク部同士及び下タンク部同士をそれぞれ連通させたことによって、部品点数の増加を招かなくなるとともに、冷媒を一方の熱交換部の下タンク部から他方の熱交換部の上タンク部へと導き、又は、一方の熱交換部の上タンク部から他方の熱交換部の下タンク部へと導くことが可能になり、この結果、特許文献２記載の発明と同様、一方の熱交換部の各垂直チューブ内部を流れる冷媒の流れ方向と、これら各垂直チューブに隣接する他方の熱交換部の垂直チューブ部内を流れる冷媒の流れ方向とを大部分の垂直チューブ部において一致させることが可能になり、この冷媒の流れ方向の一致により、一方の熱交換部の空気の冷えにくい箇所と他方の熱交換部の空気の冷えにくい箇所同士が重なり合わないようになり、冷媒蒸発器から吹出される空気の温度分布を均一化することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る冷媒蒸発器の要部を概略的に表した斜視図を示す。
【００１２】
本実施形態に係る冷媒蒸発器の基本的構成は、特許文献１記載の冷媒蒸発器と同様であり、空気の流れ方向と直交するよう配置され、空気の流れ方向に複数の熱交換部（風上側熱交換部１及び風下側熱交換部２）を配置して構成される。
【００１３】
各熱交換部１，２は、複数の垂直チューブ部３，４とこれら垂直チューブ部３，４の両端に形成される上タンク部５，６及び下タンク部７，８とを有する。各熱交換部１，２における隣り合う垂直チューブ部３と３及び４と４の間には、チューブ部３，４内部の冷媒と外部の空気との熱交換を促進するための冷却フィン９，１０が配設されている。風下側熱交換部２の上タンク部６には冷媒流入口１１が形成され、風上側熱交換部１の上タンク部５には冷媒流出口１２が形成されている。
【００１４】
風下側熱交換部２の下タンク部８の内部には、下タンク部８内部の冷媒を上タンク部６内部へ導くための流路変更板１３を配設し、また、上タンク部６の内部にも、上タンク部６内部の冷媒を下タンク部８内部へ導くための流路変更板１４Ａ，１４Ｂを配設しており、これらの流路変更板１３，１４Ａ，１４Ｂにより、風下側熱交換部２内部において冷媒は蛇行して流れるようになる。同様に、風上側熱交換部１の下タンク部７内部には、下タンク部７内部の冷媒を上タンク部５内部へ導くための流路変更板１５を配設し、また、上タンク部５の内部にも、上タンク部５内部の冷媒を下タンク部７内部へ導くための流路変更板１６を配設しており、これらの流路変更板１５，１６により、風上側熱交換部１内部において冷媒は蛇行して流れるようになる。風下側熱交換部２の下タンク部８の長手方向中央部の流路変更板１３と風上側熱交換部１の上タンク部５の長手方向中央部の流路変更板１４Ａは、空気の流れ方向と直交する左右方向（上下タンク部５，６，７，８の長手方向）において略同じ位置に設定されており、また、風下側熱交換部２の上タンク部６の最も冷媒下流側（図１の右端側）に位置する流路変更板１４Ｂと、風上側熱交換部１の下タンク部７の最も冷媒上流側（図１の右端側）に位置する流路変更板１５は、上下タンク部５，６，７，８の長手方向において略同じ位置に設定されている。
【００１５】
風下側熱交換部２の上タンク部６の冷媒下流側の端部と、この上タンク部６の端部に隣接する風上側熱交換部１の上タンク部５の冷媒上流側の端部との間は、図３に示すように連通部１７によって連通されている。ここで、風下側熱交換部２の上タンク部６の冷媒下流側の端部は、上記流路変更板１４Ｂから非冷媒入口側の端（冷媒下流端）までの間のタンク部分である。また、風上側熱交換部１の下タンク部７の冷媒下流側の端部と、この下タンク部７の端部に隣接する風下側熱交換部２の下タンク部８の冷媒上流側（図１の右端側）の端部との間も、図３に示すように連通部１８によって連通されている。ここで、風上側熱交換部１の下タンク部７の冷媒下流側の端部は、上記流路変更板１５から非冷媒出口側の端（冷媒上流端）までの間のタンク部分である。
【００１６】
図２は、上記のように構成される冷媒蒸発器における冷媒の流れの説明図を示す。
【００１７】
図２に示すように、風下側熱交換器２の冷媒流入口１１から上タンク部６内に流入した冷媒は、流路変更板１４Ａにより上タンク部６内から垂直チューブ群Ｉ内を通って下タンク部８内へと下降し、次に流路変更板１３により下タンク部８内から垂直チューブ群ＩＩ内を通って上タンク部６内へと上昇し、次に流路変更板１４Ｂにより上タンク部６内から垂直チューブ群ＩＩＩ内を通って下タンク部８内へと下降する。下タンク部８内に下降してきた冷媒は、下タンク部８側の連通部１８を介して風上側熱交換部１の下タンク部７内へと移った後風上側熱交換部１の垂直チューブ群Ｖ内を通って上タンク部５へと上昇するとともに、流路変更板１４Ｂにより風下側熱交換部２の垂直チューブ群ＩＶ内を通って上タンク部６内へと上昇した後上タンク部６側の連通部１７を介して風上側熱交換部１の上タンク部５内へと移る。風下側熱交換部２の下タンク部８内から風上側熱交換部１の上タンク部５内へと導かれてきた冷媒は、今度は風上側熱交換部１において流路変更板１６により上タンク部５内から垂直チューブ群ＶＩ内を通って下タンク部７内へと下降し、次に下タンク部７内から垂直チューブ群ＶＩＩ内を通って上タンク部５内へと上昇し、上タンク部５の冷媒流出口１２から流出する。
【００１８】
図４は、上述したような流れ方向をもち風下側熱交換部２及び風上側熱交換部１の垂直チューブ部３，４内部を流れる冷媒によって形成される温度分布の説明図である。
【００１９】
図４に示すように、気液二相の冷媒が下タンク部７，８から上タンク部５，６へ上昇する場合には、液体成分の方が気体成分よりも慣性が大きく下流側に流れ易いため上流側の上部において空気が冷えにくい箇所（図４において、白抜きで示した部分１９Ａ，１９Ｂに対応し、図４における網掛け部分は空気の冷え易い箇所を表している。）が発生し易く、また、冷媒が上タンク部５，６から下タンク部７，８へ下降する場合には、液体成分がその重量により上流側から下降し易いため下流側の下部において空気が冷えにくい箇所２０Ａ，２０Ｂが発生し易くなる。
【００２０】
しかしながら、本実施形態では、図４における左端から右端に向かって冷媒が流れる風下側熱交換部２における各垂直チューブ群ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶの冷媒の流れ方向と、これらの垂直チューブ群ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶに対応する風上側熱交換部１における垂直チューブ群Ｖ，ＶＩ，ＶＩＩの冷媒の流れ方向を一致させていることから、空気の流れに対し、風下側熱交換部２における空気の冷えにくい箇所１９Ａ，２０Ａと風上側熱交換部１における空気の冷え易い箇所とが重なり合い、また、風上側熱交換部１における空気の冷えにくい箇所１９Ｂ，２０Ｂと風下側熱交換部２における空気の冷え易い箇所とが重なり合うようになる。このため、冷媒蒸発器全体として、空気の冷え易い箇所と冷えにくい箇所の偏りが緩和されるようになり、温度分布の均一化が図られる。
【００２１】
図５は、他の実施形態に係る冷媒蒸発器、つまり、垂直チューブ部３，４の数が少ない冷媒蒸発器における冷媒の流れを示しており、この冷媒蒸発器では、垂直チューブ群Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ，Ｖに対し図示するように流路変更板２１，２２，２３を配置することによって上述した実施形態と同様な温度分布の均一化を図ることができる。
【００２２】
図６は、さらに他の実施形態に係る冷媒蒸発器、つまり、冷媒流入口１１を風下側熱交換器２の下タンク部８に設けた冷媒蒸発器における冷媒の流れを示しており、この冷媒蒸発器では、垂直チューブ群Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ，Ｖに対し図示するように流路変更板２４，２５，２６，２７を配置することによって上述した実施形態と同様な温度分布の均一化を図ることができる。
【００２３】
図７は、風上側熱交換部１の上タンク部５及び下タンク部７の一部と風下側熱交換部２の上タンク部６及び下タンク部８の一部と風上側熱交換部１の垂直チューブ部３と風下側熱交換部２の垂直チューブ部４とを同時に形成する一対の成形プレート２８，２９を示している。この種の一対の成形プレート２８，２９を複数組み合わせて構成されるいわゆるドロンカップタイプの冷媒蒸発器においては、図８に示すように、一対の成形プレート２８，２９の合せ面における、風上側熱交換部１の上タンク部５と風下側熱交換部２の上タンク部６との間、及び、風上側熱交換部１の下タンク部７と風下側熱交換部２の下タンク部８との間に、それぞれ連通部１７，１８を形成することができる。
【００２４】
以上説明したように、各実施形態に係る冷媒蒸発器は、空気の流れ方向と直交するよう配置される冷媒蒸発器であって、空気の流れ方向に複数の熱交換部１，２を備えるとともに、隣り合う一方の熱交換部２から他方の熱交換部１へ冷媒を導くための連通部１７，１８を備え、各熱交換部１７，１８は、複数の垂直チューブ部３，４とこれら垂直チューブ部３，４の両端に形成される上タンク部５，６及び下タンク部７，８とを有するとともに上タンク部５，６及び下タンク部７，８内部に流路変更板１３，１４Ａ，１４Ｂ，１５，１６等を備え、連続した冷媒通路を形成する冷媒蒸発器において、連通部１７，１８は、空気の流れ方向に隣り合う２つの熱交換部１，２において、一方の熱交換部２の上タンク部６とこの上タンク部６に隣接する他方の熱交換部１の上タンク部５との間、及び、一方の熱交換部２の下タンク部８とこの下タンク部８に隣接する他方の熱交換部１の下タンク部７との間に、それぞれ形成され、冷媒は、連通部１７，１８及び流路変更板１３，１４Ａ，１４Ｂ，１５，１６等により、一方の熱交換部２の上タンク部６から他方の熱交換部１の下タンク部７へと導かれ、又は、一方の熱交換部２の下タンク部８から他方の熱交換部１の上タンク部５へと導かれ、また、一方の熱交換部２の各垂直チューブ部４内部を流れる冷媒の流れ方向と、各垂直チューブ部４に隣接する他方の熱交換部１の垂直チューブ部３内部を流れる冷媒の流れ方向とが大部分の垂直チューブ部３，４において一致する。
【００２５】
本実施形態に係る冷媒蒸発器によると、一方の熱交換部２の上タンク部６と他方の熱交換部１の上タンク部５との間を連通部１７によって連通させるとともに一方の熱交換部２の下タンク部８と他方の熱交換部１の下タンク部７との間を他の連通部１８によって連通させるようにし、かつ、連通部１７，１８及び流路変更板１３，１４Ａ，１４Ｂ，１５，１６等により、冷媒を一方の熱交換部２の上タンク部６から他方の熱交換部１の下タンク部７へと導き、又は、一方の熱交換部２の下タンク部８から他方の熱交換部１の上タンク部５へと導き、また、一方の熱交換部２の各垂直チューブ部４内部を流れる冷媒の流れ方向と、これら各垂直チューブ部４に隣接する他方の熱交換部１の垂直チューブ部３内部を流れる冷媒の流れ方向とを大部分の垂直チューブ部３，４において一致させるようにしたため、部品点数を増加させることなく温度分布の均一化を図ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の冷媒蒸発器によると、部品点数を増加させることなく温度分布の均一化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷媒蒸発器の要部を概略的に表した斜視図である。
【図２】同冷媒蒸発器における冷媒の流れの説明図である。
【図３】同冷媒蒸発器の断面図である。
【図４】同冷媒蒸発器の温度分布の説明図である。
【図５】他の実施形態に係る冷媒蒸発器における冷媒の流れの説明図である。
【図６】さらに他の実施形態に係る冷媒蒸発器における冷媒の流れの説明図である。
【図７】いわゆるドロンカップタイプの冷媒蒸発器における一対の成形プレートの分解斜視図である。
【図８】片方の成形プレートの側面図である。
【図９】従来の冷媒蒸発器の概略斜視図である。
【図１０】同冷媒蒸発器における冷媒の流れの説明図である。
【図１１】従来からの他の冷媒蒸発器の概略斜視図である。
【図１２】同冷媒蒸発器における冷媒の流れの説明図である。
【符号の説明】
１，２　　熱交換部
３，４　　垂直チューブ部
５，６　　上タンク部
７，８　　下タンク部
１３，１４Ａ，１４Ｂ，１５，１６，２１〜２７　　流路変更板
１７，１８　　連通部

Claims

空気の流れ方向と直交するよう配置される冷媒蒸発器であって、空気の流れ方向に複数の熱交換部を備えるとともに、隣り合う一方の熱交換部から他方の熱交換部へ冷媒を導くための連通部を備え、各熱交換部は、複数の垂直チューブ部とこれら垂直チューブ部の両端に形成される上タンク部及び下タンク部とを有するとともに上タンク部及び下タンク部内部に流路変更板を備え、連続した冷媒通路を形成する冷媒蒸発器において、
前記連通部は、空気の流れ方向に隣り合う２つの熱交換部において、一方の熱交換部の上タンク部とこの上タンク部に隣接する他方の熱交換部の上タンク部との間、及び、前記一方の熱交換部の下タンク部とこの下タンク部に隣接する前記他方の熱交換部の下タンク部との間に、それぞれ形成され、
冷媒は、前記連通部及び前記流路変更板により、前記一方の熱交換部の上タンク部から前記他方の熱交換部の下タンク部へと導かれ、又は、前記一方の熱交換部の下タンク部から前記他方の熱交換部の上タンク部へと導かれ、
また、前記一方の熱交換部の各垂直チューブ部内部を流れる冷媒の流れ方向と、該各垂直チューブ部に隣接する前記他方の熱交換部の垂直チューブ部内部を流れる冷媒の流れ方向とが大部分の垂直チューブ部において一致することを特徴とする冷媒蒸発器。