JP2007113793A

JP2007113793A - エバポレータ

Info

Publication number: JP2007113793A
Application number: JP2005302320A
Authority: JP
Inventors: Tatsu Kawamata; 達川俣
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2007-05-10
Also published as: EP1939573A1; WO2007046358A1; US20090158772A1

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

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。

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である。図１のインナフィンの側面図である。第１実施形態のエバポレータを示す斜視図である。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である。図４のインナフィンの側面図である。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である。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。従来のエバポレータを示す斜視図である。図８のエバポレータの分解斜視図である。タンク部およびチューブ体の連結部分を示す縦断面図である。チューブ体の入口部分の横断面図である。チューブ体に収納されるインナフィンの平面図である。インナフィンの側面図である。図８のエバポレータの縦断面図である。図１４のＸ−Ｘ線に沿う横断面図である。図１４のＹ−Ｙ線に沿う横断面図である。タンク部内の冷媒の流通状態を示す縦断面図である。コア全体の温度分布状態を示す図である。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。

符号の説明

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

Claims

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。