JP2007113793A - エバポレータ - Google Patents
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Abstract
【課題】 部品点数を増加せずに、各チューブ体に冷媒が流入する際の偏流、およびチューブ体内へのオイル冷媒の付着を抑制できるエバポレータを提供する。
【解決手段】 チューブ体2に収納されるインナフィン9の入口側に抵抗つめ22を設けて、冷媒の流れに抵抗を付与するようにした。これにより、タンク部12から冷媒が上昇して各チューブ体2へ流入する際に、抵抗つめ22により冷媒の流れに抵抗が付与されるので、この冷媒の流れが絞られる。また、前記の抵抗つめ22を設けるために各チューブ体2の入口部分の断面積を縮小する必要があるが、各チューブ体2の他の部分では断面積を縮小する必要がなくて済む。
【選択図】 図1
【解決手段】 チューブ体2に収納されるインナフィン9の入口側に抵抗つめ22を設けて、冷媒の流れに抵抗を付与するようにした。これにより、タンク部12から冷媒が上昇して各チューブ体2へ流入する際に、抵抗つめ22により冷媒の流れに抵抗が付与されるので、この冷媒の流れが絞られる。また、前記の抵抗つめ22を設けるために各チューブ体2の入口部分の断面積を縮小する必要があるが、各チューブ体2の他の部分では断面積を縮小する必要がなくて済む。
【選択図】 図1
Description
本発明は、内部に冷媒通路を有する複数のチューブ体とこれらのチューブ体の長手方向の両端にそれぞれ設けられるタンク部とを備えたエバポレータに関する。
図8はこの種の従来のエバポレータを示す斜視図、図9は図8のエバポレータの分解斜視図、図10はタンク部およびチューブ体の連結部分を示す縦断面図、図11はチューブ体の入口部分の横断面図、図12はチューブ体に収納されるインナフィンの平面図、図13はインナフィンの側面図、図14は図8のエバポレータの縦断面図、図15は図14のX−X線に沿う横断面図、図16は図14のY−Y線に沿う横断面図、図17はタンク部内の冷媒の流通状態を示す縦断面図、図18はコア全体の温度分布状態を示す図、図19はチューブ体およびインナフィンで囲まれる冷媒通路の各通路部分を示す横断面図である。
図8〜図19に示す従来のエバポレータ1は、交互に積層されるチューブ体2および冷却フィン3と、これらのチューブ体2および冷却フィン3の積層方向の端部に設けられる一対のサイドプレート4とから構成されている。図9に示すように、チューブ体2は、互いに接合される一対のチューブシート5,6からなり、これらの積層タイプのチューブシート5,6には、長手方向に並行して延びる第1冷媒通路7および第2冷媒通路8が形成されるとともに、各冷媒通路7,8にインナフィン9が収納されている。チューブシート5,6の一端には、チューブ体2および冷却フィン3の積層方向に突出するタンク部10,11が隣接する状態で形成されるとともに、チューブシート5,6の他端にも、チューブ体2および冷却フィン3の積層方向に突出するタンク部12,13が隣接する状態で形成されており、冷媒がタンク部10,12を介して第1冷媒通路7に流出入し、同様に他のタンク部11,13を介して第2冷媒通路8に流出入する。
図12および図13に示すように、例えばインナフィン9を設ける際に薄板を直角に折曲げることにより、正方形状の通路部分9aを複数形成した後、図11に示すように、前記のインナフィン9をチューブシート5,6間に収納することにより、複数の通路部分9aからなる第1冷媒通路7あるいは第2冷媒通路8を形成する。
このように構成された従来のエバポレータ1では、一対のチューブシート5,6内にインナフィン9を収納して互いに接合することにより各チューブ体2を組立てた後、複数のチューブ体2および冷却フィン3を交互に積層するとともに、各チューブ体2の長手方向の端部に形成されるタンク部10〜13を、隣り合う他のチューブ体2の長手方向の端部に形成されるタンク部10〜13とそれぞれ連結する。このようにしてエバポレータ1を組立てた後、図8に示すようにタンク部10、11が上側に、他のタンク部12、13が下側になるように配置し、図示しない入口管を介して上側のタンク部11へ冷媒を流入すると、このタンク部11を介して図8の右側へ冷媒が流動するとともに、分流した冷媒が各チューブ体2の第2冷媒通路8内を通過して下側のタンク部13へ下降する。次いで、図示しない連通管を介して下側のタンク部13の端部より下側の他のタンク部12へ冷媒を流入すると、この下側のタンク部12を介して図8の左側へ冷媒が流動するとともに、分流した冷媒が各チューブ体2の第1冷媒通路7内を通過して上側のタンク部10へ上昇した後、このタンク部10から図示しない出口管を介して流出する。同時に、冷却風が図8の矢印で示す方向に送られるので、冷却風がチューブ体2および冷却フィン3を通過する際に、まず風上側の第1冷媒通路7内の冷媒と熱交換を行った後、風下側の第2冷媒通路8内の冷媒と熱交換を行うようになっている。
また、この種の従来技術に関連するものとして、例えば、特許文献1に記載されているように、入口側のタンク部内に分流用抵抗板を備えるとともに、出口側のタンク部内に偏流防止用抵抗板を備えた「蒸発器」が提案されている。
特開2003−75024号公報(段落番号0112、0117、図2および図3)
しかしながら、前述した図8〜図19に示す従来技術では、エバポレータ1の薄厚化を図るためにチューブ体2の幅寸法Aを縮小すると、タンク部10〜13の各断面積Bと冷媒通路7、8の各断面積Cとの比率が変化する。例えば、タンク部10〜13の各断面積Bを縮小すると、タンク部10〜13内の冷媒の流速が大きくなり、図17に示すように、これらのうち下側のタンク部12内でもオイル冷媒Lとガス冷媒Gとが分離する傾向が顕著となるため、タンク部12から分流した冷媒が各チューブ体2の第1冷媒通路7に流入する際に、タンク部12の手前側(図17の右側)からチューブ体2の第1冷媒通路7に流入しやすく、一方、タンク部12の奥側(図17の左側)からチューブ体2の第1冷媒通路7に流入しにくい状態となるので、冷媒の偏流が起きやすくなる。その結果、チューブ体2および冷却フィン3からなるコア全体の温度分布が均一でなくなり、温度むらが生じるため、エバポレータ1の吹き出し温度にばらつきが発生するという問題がある。
また、タンク部10〜13の各断面積Bと冷媒通路7、8の各断面積Cとの比率を一定に保つためにはチューブ体2の厚みを変化させる必要があるが、チューブ体2の厚みを縮小した場合には、冷媒通路7、8の各断面積Cが減って冷媒通路7、8に流れるオイル冷媒Lの付着量が増えるため、チューブ体2内面にガス冷媒Gが接触する面積が減り、エバポレータ1の熱交換率が低下するという問題がある。
例えば、図19の(ロ)に示すようにチューブ体2およびインナフィン9で囲まれる正方形状の通路部分9aを、図19の(イ)に示すように幅広の長方形状の通路部分9bとした場合、チューブ体2およびインナフィン9の内面にガス冷媒Gが接触する面積が大きくなる。また、図19の(ハ)に示すように三角形状の通路部分9cに変えた場合、チューブ体2およびインナフィン9の内面へのオイル冷媒Lの付着量が増えてガス冷媒Gが接触する面積が減少する。すなわち、通路部分9bのガス冷媒Gの接触面積>通路部分9aのガス冷媒Gの接触面積>通路部分9cのガス冷媒Gの接触面積である。また、通路部分9bの流路抵抗<通路部分9aの流路抵抗<通路部分9cの流路抵抗であり、通路部分9aの引っ張り強さ>通路部分9cの引っ張り強さ>通路部分9bの引っ張り強さである。
なお、特許文献1に記載されている「蒸発器」では、入口側のタンク部内に備えた分流用抵抗板により各チューブ体へ流入する冷媒の分流状態を制御できるととともに、出口側のタンク部内に備えた偏流防止用抵抗板により各チューブ体からタンク部へ流出する冷媒の偏流を抑制することができるが、分流用抵抗板および偏流防止用抵抗板を必要とし、部品点数が増えるためにコストや重量が増加するという問題がある。
本発明は、上記のような従来技術を考慮してなされたもので、その目的は、部品点数を増加せずに、タンク部からチューブ体に冷媒が流入する際の偏流を抑制するとともに、チューブ体内面にオイル冷媒が付着することも抑制することのできるエバポレータを提供することにある。
上記目的を達成するため本発明は、内部に冷媒通路を有する複数のチューブ体と、これらのチューブ体の長手方向の両端にそれぞれ設けられ、冷媒が流通するタンク部とを備えたエバポレータであって、前記タンク部から冷媒が上昇して前記チューブ体へ流入する上昇流側に、冷媒の流れに抵抗を付与する抵抗付与部を設けた構成にしてある。例えば、前記抵抗付与部は、前記チューブ体の入口側、あるいは前記チューブ体に内蔵されるインナフィンの入口側に形成されている。
このように構成した本発明では、タンク部から冷媒が上昇して各チューブ体へ流入する際に、例えばチューブ体の入口側、あるいはインナフィンの入口側に形成した抵抗付与部で冷媒の流れに抵抗を付与することにより、部品点数を増加せずに、各チューブ体へ流入する冷媒の流れを絞って冷媒の偏流を抑制することができる。また、前記の抵抗付与部を設けるためにチューブ体の入口部分の断面積を縮小する必要があるが、チューブ体の他の部分では断面積を縮小する必要がないため、チューブ体内面にオイル冷媒が付着することも抑制できる。
本発明では、タンク部から冷媒が上昇して各チューブ体に流入する際の冷媒の偏流を抑制することができるので、チューブ体および冷却フィンからなるコア全体の温度分布を均一にして温度むらが防止できるという効果がある。また、チューブ体内面にオイル冷媒が付着することも抑制でき、チューブ体内面にガス冷媒が接触する面積を大きく確保できるため、エバポレータの伝熱効率を良好なものに保つことができるという効果があり、さらに、チューブ体全体を縮小する必要がないため、エバポレータの流路抵抗の上昇を抑制できるという効果もある。また、従来のように部品点数を増加せずに済むので、安価で、かつ軽量のエバポレータが得られるという効果もある。
以下、本発明の実施の形態に係るエバポレータを図に基づいて説明する。
図1は本発明の第1実施形態に係るエバポレータに設けられるインナフィンの斜視図、図2は図1のインナフィンの側面図、図3は第1実施形態のエバポレータを示す斜視図である。なお、図1〜図3において前述した図8〜図19に示すものと同様のものには同一符号を付してある。
図1〜図3に示すように、本実施形態のエバポレータ20は、前述した図8〜図19に示すものと比べて、タンク部12から冷媒が上昇してチューブ体2へ入る上昇流側に、冷媒の流れに抵抗を付与する抵抗付与部21を設けたことが異なっており、その他の構成は基本的に同様である。前記の抵抗付与部21は、インナフィン9の各通路部分9aの入口側に配置される圧力損出発生用の抵抗つめ22から構成されている。
この第1実施形態にあっては、タンク部12から冷媒が上昇して各チューブ体2へ流入する際に、圧力損出発生用の抵抗つめ22により冷媒の流れに抵抗が付与され、各チューブ体2への冷媒の流れが絞られるので冷媒の偏流を抑制することができる。また、前記の抵抗つめ22を設けるために各チューブ体2の入口部分の断面積を縮小する必要があるが、各チューブ体2の他の部分では断面積を縮小する必要がないため、各チューブ体2内面にオイル冷媒が付着することも抑制できる。
このように構成した第1実施形態では、タンク部12から冷媒が上昇して各チューブ体2に流入する際に冷媒の偏流を抑制できるので、チューブ体2および冷却フィン3からなるコア全体の温度分布を均一にして温度むらが防止できる。また、各チューブ体2内面にオイル冷媒が付着することも抑制でき、各チューブ体2内面にガス冷媒が接触する面積を大きく確保できるため、エバポレータ20の伝熱効率を良好なものに保つことができ、さらに、チューブ体2全体を縮小する必要がないため、エバポレータ1の流路抵抗の上昇を抑制できる。また、冷媒の流れに抵抗を付与するためインナフィン9の各通路部分9aの入口側に抵抗つめ22を配置したので、従来のように別体の部品を特に要せずに済む。
図4は本発明の第2実施形態に係るエバポレータに設けられるインナフィンの斜視図、図5は図4のインナフィンの側面図である。なお、図4および図5において前述した図1〜図3に示す第1実施形態と同様のものには同一符号を付してある。
図4および図5に示すように、本実施形態のエバポレータは、前述した図1〜図3に示す第1実施形態と比べて、インナフィン9の通路部分9aの入口側端部にフィンピッチをオフセットさせたオフセット部23を設けて冷媒通路7の断面積を縮小することにより、冷媒の流れに抵抗を付与する抵抗付与部24を構成したことが異なっており、その他の構成は基本的に同様である。
この第2実施形態にあっても、タンク部12から冷媒が上昇して各チューブ体2へ流入する際に、インナフィン9の入口側端部に設けたオフセット部23により冷媒の流れに抵抗が付与され、各チューブ体2への冷媒の流れが絞られるので冷媒の偏流を抑制することができる。また、前記のオフセット部23を設けるために各チューブ体2の入口部分の断面積を縮小する必要があるが、各チューブ体2の他の部分では断面積を縮小する必要がないため、各チューブ体2内面にオイル冷媒が付着することも抑制できる。また、冷媒の流れに抵抗を付与するためインナフィン9の各通路部分9aの入口側にオフセット部23を配置したので、従来のように別体の部品を特に要せずに済む。
図6は本発明の第3実施形態に係るエバポレータに設けられる抵抗付与部を示す断面図、図7は本実施形態に設けられるチューブ体の入口部分の断面図である。なお、図6および図7において前述した図1〜図3に示す第1実施形態と同様のものには同一符号を付してある。
図6および図7に示すように、本実施形態のエバポレータは、前述した図1〜図3に示す第1実施形態と比べて、タンク部12とチューブ体2との連結部位に一対のビード25、26を形成して冷媒通路7の断面積を縮小したことが異なっており、その他の構成は基本的に同様である。なお、タンク部12とチューブ体2との連結部位の両側に、前記のビード25、26を互いに対向する状態で設けることにより、冷媒の流れに抵抗を付与する抵抗付与部27が構成されている。
この第3実施形態にあっては、タンク部12から冷媒が上昇して各チューブ体2へ流入する際に、タンク部12とチューブ体2との連結部位に形成したビード23、24で冷媒の流れに抵抗が付与され、各チューブ体2への冷媒の流れが絞られるので冷媒の偏流を抑制することができる。また、前記のビード23、24を設けるために各チューブ体2の入口部分の断面積を縮小する必要があるが、各チューブ体2の他の部分では断面積を縮小する必要がないため、各チューブ体2内面にオイル冷媒が付着することも抑制できる。また、冷媒の流れに抵抗を付与するためタンク部12とチューブ体2との連結部位にビード23、24を形成したので、従来のように別体の部品を特に要せずに済む。
なお、上記第1〜第3実施形態では、互いに接合される一対のチューブシート5,6からなる積層タイプのチューブ体2の場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、他の形状のチューブ体であっても適用することができる。さらに、下側のタンク部12から冷媒が上昇して各チューブ体2へ入る上昇流側に、冷媒の流れに抵抗を付与する抵抗付与部を設ける場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、必要に応じて、上側のタンク部11から各チューブ体2へ入る入口部分に、冷媒の流れに抵抗を付与する抵抗付与部を設けることもできる。
本発明では、チューブ体および冷却フィンからなるコア全体の温度分布を均一にして温度むらが防止できるとともに、エバポレータの伝熱効率を良好なものに保つことができ、かつ安価で、かつ軽量のエバポレータが得られるという効果があるので、車両用空調装置のエバポレータとして適用できるとともに、その他、一般機械用あるいは産業機械用などの空調装置のエバポレータとしても広く適用可能である。
2 チューブ体
3 冷却フィン
4 サイドプレート
9 インナフィン
9a 通路部分
10〜13 タンク部
20 エバポレータ
21 抵抗付与部
22 抵抗つめ
23 オフセット部
24 抵抗付与部
25、26 ビード
27 抵抗付与部
3 冷却フィン
4 サイドプレート
9 インナフィン
9a 通路部分
10〜13 タンク部
20 エバポレータ
21 抵抗付与部
22 抵抗つめ
23 オフセット部
24 抵抗付与部
25、26 ビード
27 抵抗付与部
Claims (4)
- 内部に冷媒通路(7,8)を有する複数のチューブ体(2)と、これらのチューブ体(2)の長手方向の両端にそれぞれ設けられ、冷媒が流通するタンク部(10〜13)とを備えたエバポレータであって、
前記タンク部(12)から前記冷媒が上昇して前記チューブ体(2)へ入る上昇流側に、前記冷媒の流れに抵抗を付与する抵抗付与部(21、24、27)を設けたことを特徴とするエバポレータ。 - 請求項1に記載のエバポレータであって、前記チューブ体(2)の入口側に、前記抵抗付与部(27)を形成したことを特徴とするエバポレータ。
- 請求項1に記載のエバポレータであって、前記チューブ体(2)に内蔵されるインナフィン(9)の入口側に、前記抵抗付与部(21,24)を形成したことを特徴とするエバポレータ。
- 請求項1に記載のエバポレータであって、前記チューブ体(2)が積層タイプであることを特徴とするエバポレータ。
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