JP2013221690A - エバポレータ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を低減させることができるとともに、設置スペースの大型化を防止し、しかも静粛性に優れたエバポレータを提供する。
【解決手段】エバポレータ１は、冷媒が流れる複数の冷媒流通管14と、複数の冷媒流通管14が接続された冷媒入口ヘッダ部５および冷媒出口ヘッダ部６と、冷媒入口ヘッダ部５に接続されて冷媒入口ヘッダ５内に冷媒を供給する入口パイプ７と、冷媒出口ヘッダ部６に接続されて冷媒出口ヘッダ部６内から冷媒を排出する出口パイプ８とを備えている。入口パイプ７および出口パイプ８のうちの少なくともいずれか一方の内部に、ゴム状弾性体からなる制振部材17,18を配置する。
【選択図】図１

Description

この発明は、たとえば自動車に搭載される冷凍サイクルであるカーエアコンに好適に使用されるエバポレータに関する。

従来、カーエアコンに用いられる冷凍サイクルとして、コンプレッサ、コンデンサ、エバポレータ、減圧器としての膨張弁および気液分離器を備えたものや、膨張弁の代わりに減圧器としてのキャピラリチューブを備えたものが広く知られている。

上述したようなカーエアコンに用いられるエバポレータは、冷媒が流れる複数の冷媒流通管と、複数の冷媒流通管が接続された冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部と、冷媒入口ヘッダ部に接続されて冷媒入口ヘッダ内に冷媒を供給する入口パイプと、冷媒出口ヘッダ部に接続されて冷媒出口ヘッダ部内から冷媒を排出する出口パイプとを備えており、カーエアコンの作動時には、入口パイプを通して冷媒入口ヘッダ部内に流入した冷媒が、すべての冷媒流通管を通って冷媒出口ヘッダ部内に入り、出口パイプを通って流出するようになっている。このようなカーエアコンは、たとえばエバポレータの出口側の空気温度（吐気温）を検出し、検出された吐気温に基づいて、コンプレッサが周期的にオン、オフを繰り返すように制御され、車室内の温度が設定された温度範囲内に保たれるようになっている。

しかしながら、減圧器として膨張弁が用いられているカーエアコンの場合、特に、カーエアコンの起動時に、膨張弁での急激な圧力変化により冷媒の流れが乱れて入口パイプおよび出口パイプが振動し、この振動が、エバポレータに伝播してエバポレータを振動させ、騒音が発生するという問題がある。また、減圧器としてキャピラリチューブが用いられているカーエアコンの場合、キャピラリチューブ内部を流れる冷媒の乱れや圧力脈動により、キャピラリチューブが振動し、この振動が、入口パイプを経てエバポレータに伝播してエバポレータを振動させ、騒音が発生するという問題がある。

特に、最近の自動車においては、エンジン音やロードノイズ等が低減されて静粛性が向上しているので、冷凍サイクルであるカーエアコンのエバポレータから発せられる騒音が車室内の乗員に不快感を与える原因となってきている。

キャピラリチューブを備えたカーエアコンに用いられる騒音低減効果を有するエバポレータとして、冷媒が流れる複数の冷媒流通管と、複数の冷媒流通管が接続された冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部と、冷媒入口ヘッダ部に接続されて冷媒入口ヘッダ内に冷媒を供給する入口パイプと、冷媒出口ヘッダ部に接続されて冷媒出口ヘッダ部内から冷媒を排出する出口パイプとを備えており、入口パイプの先端部に、入口パイプの内径よりも大きな内径を有する導管が接続され、導管の外周部が制振材料で覆われているものが提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１記載のエバポレータにおいては、冷媒が、まず入口パイプの内径より大きな内径を有する導管内に流入し、導管内に冷媒流の乱れエネルギおよび圧力脈動エネルギを放出させ、圧力脈動と冷媒流の乱れのエネルギによる導管の振動を制振材料で減衰させることによって、入口パイプおよびエバポレータへの振動の伝播を防ぎ、エバポレータからの騒音の発生を抑制している。

しかしながら、特許文献１記載のエバポレータにおいては、入口パイプの内径よりも大きな内径を有する導管を必要とするので、部品点数が増えるという問題がある。また、導管内に冷媒流の乱れエネルギおよび圧力脈動エネルギを効果的に放出させるには、導管の長さを一定以上にする必要があり、エバポレータの設置スペースが大型化するという問題がある。さらに、導管は、圧力脈動と冷媒流の乱れのエネルギにより振動させられ、この振動が制振材料で減衰されるので、導管の振動が制振材料で減衰される前に入口パイプに伝わり、入口パイプに伝わった振動がエバポレータに伝わることがある。

特開平６−１９４００６号公報

この発明の目的は、前記問題を解決し、部品点数を低減させることができるとともに、設置スペースの大型化を防止し、しかも静粛性に優れたエバポレータを提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)冷媒が流れる複数の冷媒流通管と、複数の冷媒流通管が接続された冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部と、冷媒入口ヘッダ部に接続されて冷媒入口ヘッダ内に冷媒を供給する入口パイプと、冷媒出口ヘッダ部に接続されて冷媒出口ヘッダ部内から冷媒を排出する出口パイプとを備えているエバポレータであって、
入口パイプおよび出口パイプのうちの少なくともいずれか一方の内部に、ゴム状弾性体からなる制振部材が配置されているエバポレータ。

2)制振部材が管状であり、制振部材の外周面が、入口パイプおよび出口パイプのうちの少なくともいずれか一方の内周面に密着している上記1)記載のエバポレータ。

3)入口パイプおよび出口パイプのうちの少なくともいずれか一方が、ヘッダへの接続端部と、先端部との間で曲げられており、制振部材が、曲げられたパイプの内部における先端部から最先端部側の曲げ部を越えた部分に至るように配置されている上記1)または2)記載のエバポレータ。

4)制振部材が、入口パイプ内に配置されている上記1)〜3)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。

5)制振部材が、クロロプレンゴムまたはエチレンプロピレンゴムからなる上記1)〜4)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。

上記1)〜5)のエバポレータによれば、入口パイプおよび出口パイプのうちの少なくともいずれか一方の内部に、ゴム状弾性体からなる制振部材が配置されているので、次の効果を奏する。すなわち、このエバポレータを、減圧器としての膨張弁を備えたカーエアコンに使用した場合、入口パイプおよび出口パイプの先端に跨って、両パイプを高圧冷媒供給路および低圧冷媒排出路を有する膨張弁（図示略）に接続する継手部材が取り付けられる。そして、カーエアコンの起動時に、膨張弁での急激な圧力変化により冷媒の流れが乱れるが、この冷媒流れの乱れが制振部材により減衰され、入口パイプおよび出口パイプにおける振動の発生が抑制される。したがって、入口パイプおよび出口パイプからエバポレータに伝播する振動が低減されることになり、エバポレータの振動に起因する騒音の発生が抑制される。その結果、エンジン音やロードノイズ等が低減されて静粛性が向上している最近の自動車においても、エバポレータから発せられる騒音が車室内の乗員に不快感を与えることが抑制される。

しかも、特許文献１記載のエバポレータのように、入口パイプの内径よりも大きな内径および一定以上の長さを有する導管を必要としないので、部品点数を低減することができるとともに、エバポレータの設置スペースを小型化することが可能になる。

上記2)のエバポレータによれば、カーエアコンの起動時の冷媒流れの乱れが制振部材により効果的に減衰され、入口パイプおよび出口パイプにおける振動の発生が一層効果的に抑制される。

上記3)のエバポレータによれば、曲げられたパイプの曲げ構造が複雑であっても、制振部材を比較的簡単に装着可能であり、冷媒流れの乱れが制振部材により効果的に減衰される。

上記4)のエバポレータを、減圧器としての膨張弁を備えたカーエアコンに使用した場合、カーエアコンの起動時に、膨張弁での急激な圧力変化により冷媒の流れが乱れるが、この冷媒流れの乱れが制振部材により効果的に減衰され、入口パイプにおける振動の発生が抑制される。したがって、入口パイプからエバポレータに伝播する振動が低減されることになり、エバポレータの振動に起因する騒音の発生が抑制される。さらに、上記4)のエバポレータを、減圧器としてのキャピラリチューブを備えたカーエアコンに使用した場合、カーエアコンの起動時に、キャピラリチューブでの急激な圧力変化により冷媒の流れが乱れるが、この冷媒流れの乱れが制振部材により減衰され、入口パイプにおける振動の発生が抑制される。したがって、入口パイプからエバポレータに伝播する振動が低減されることになり、エバポレータの振動に起因する騒音の発生が抑制される。

上記5)のエバポレータによれば、たとえば冷媒として用いられるＨＦＣ１３４ａとの適合性に優れるので、径時劣化が少なくなり、長期間にわたって制振性能が保たれる。

この発明のエバポレータの全体構成を、制振部材が入口パイプおよび出口パイプの外部にあるように示す一部切り欠き斜視図である。 制振部材が入口パイプおよび出口パイプの内部に装着された状態の図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。以下に述べる実施形態は、この発明によるエバポレータを、減圧器として膨張弁を有するカーエアコンを構成する冷凍サイクルに適用したものである。

なお、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

また、以下の説明において、隣接する熱交換チューブどうしの間の通風間隙を流れる空気の下流側（図面に矢印Ｘで示す方向）を前、これと反対側を後というものとし、図１の左右を左右というものとする。

図１はこの発明のエバポレータの全体構成を示し、図２はその要部の構成を示す。

図１において、エバポレータ(1)は、長手方向を左右方向に向けた状態で上下方向に間隔をおいて配置されたアルミニウム製第１ヘッダタンク(2)およびアルミニウム製第２ヘッダタンク(3)と、両ヘッダタンク(2)(3)間に設けられた熱交換コア部(4)とを備えている。

第１ヘッダタンク(2)は、前側（風下側）に位置する風下側上ヘッダ部(5)と、後側（風上側）に位置しかつ風下側上ヘッダ部(5)に一体化された風上側上ヘッダ部(6)とを備えており、風下側上ヘッダ部(5)の全体が冷媒入口ヘッダ部となり、風上側上ヘッダ部(6)の全体が冷媒出口ヘッダ部となっている。第１ヘッダタンク(2)の風下側上ヘッダ部(5)の右端部に、風下側上ヘッダ部(5)内に冷媒を供給するアルミニウム製入口パイプ(7)が接続され、風上側上ヘッダ部(6)の右端部に、風上側上ヘッダ部(6)内から冷媒を排出するアルミニウム製出口パイプ(8)が接続されている。入口パイプ(7)および出口パイプ(8)の先端に跨って、両パイプ(7)(8)を高圧冷媒供給路および低圧冷媒排出路を有する膨張弁（図示略）に接続する継手部材(9)が取り付けられている。

第２ヘッダタンク(3)は、前側に位置する風下側下ヘッダ部(11)と、後側に位置しかつ風下側下ヘッダ部(11)に一体化された風上側下ヘッダ部(12)とを備えており、風下側下ヘッダ部(11)の全体が第１中間ヘッダ部となり、風上側下ヘッダ部(12)の全体が第２中間ヘッダ部となっている。第２ヘッダタンク(3)の風下側下ヘッダ部(11)内と風上側下ヘッダ部(12)内とは、両下ヘッダ部(11)(12)の右端部に跨って接合され、かつ内部が通路となった連通部材(13)を介して通じさせられている。

熱交換コア部(4)は、長手方向が上下方向を向くとともに幅方向が通風方向（前後方向）を向いた複数のアルミニウム押出形材製扁平状冷媒流通管(14)が、左右方向に間隔をおいて並列状に配置されている。すなわち、前後方向に間隔をおいて配置された複数、ここでは２つの冷媒流通管(14)からなる複数の組が左右方向に間隔をおいて配置されており、前後の冷媒流通管(14)よりなる組の隣り合うものどうしの間に通風間隙が形成されている。前側の冷媒流通管(14)の上端部は風下側上ヘッダ部(5)に接続されるとともに、同下端部は風下側下ヘッダ部(11)に接続されている。また、後側の冷媒流通管(14)の上端部は風上側上ヘッダ部(6)に接続されるとともに、同下端部は風上側下ヘッダ部(12)に接続されている。前後の冷媒流通管(14)よりなる組の隣り合うものどうしの間の通風間隙および左右両端の冷媒流通管(14)よりなる組の外側に、それぞれ前後両冷媒流通管(14)に跨るようにアルミニウム製コルゲートフィン(15)が配置されて冷媒流通管(14)にろう付され、左右両端のコルゲートフィン(15)の外側にそれぞれアルミニウム製サイドプレート(16)が配置されてコルゲートフィン(15)にろう付されている。

入口パイプ(7)および出口パイプ(8)のうちの少なくともいずれか一方、ここでは両パイプ(7)(8)の内部に、それぞれゴム状弾性体からなる管状の制振部材(17)(18)が配置されている。制振部材(17)(18)の外周面は、入口パイプ(7)および出口パイプ(8)の内周面に密着している。入口パイプ(7)および出口パイプ(8)のうちの少なくともいずれか一方、ここでは両パイプ(7)(8)が、ヘッダ部(5)(6)への接続端部と、継手部材(9)への接続端部との間において複数箇所で曲げられており、継手部材(9)の膨張弁への接続部分が後方を向いている。ここで、両パイプ(7)(8)の最も継手部材(9)側の曲げ部を(7a)(8a)で示す。制振部材(17)(18)は、両パイプ(7)(8)の内部における継手部材(9)側の端部から少なくとも曲げ部(7a)(8a)との間、好ましくは継手部材(9)側の端部から曲げ部(7a)(8a)を越えた部分に至るように配置されている。制振部材(17)(18)は、クロロプレンゴムまたはエチレンプロピレンゴムからなる。上記においては、制振部材(17)(18)は両パイプ(7)(8)内に配置されているが、これに限定されるものではなく、入口パイプ(7)内のみまたは出口パイプ(8)内のみに配置されていてもよい。

上述したエバポレータ(1)は、コンプレッサ、冷媒冷却器としてのコンデンサおよび減圧器としての膨張弁とともに冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして車両、たとえば自動車に搭載される。コンプレッサの作動時には、コンプレッサ、コンデンサおよび膨張弁を通過した気液混相の２相冷媒が入口パイプ(7)を通って風下側上ヘッダ部(5)内に入り、前側の全冷媒流通管(14)を通って風下側下ヘッダ部(11)内に流入する。風下側下ヘッダ部(11)内に入った冷媒は、連通部材(13)を通って風上側下ヘッダ部(12)内に入った後、後側の全冷媒流通管(14)を通って風上側上ヘッダ部(6)内に流入し、出口パイプ(8)を通ってコンプレッサに送られる。そして、冷媒が前列の冷媒流通管(14)内、および後列の冷媒流通管(14)内を流れる間に、熱交換コア部(4)の通風間隙を通過する空気と熱交換し、空気は冷却され、冷媒は気相となって流出する。

そして、車室内の温度制御のためにコンプレッサが周期的にオン、オフを繰り返した場合、カーエアコンの起動時に、膨張弁での急激な圧力変化により冷媒の流れが乱れるが、この冷媒流れの乱れが制振部材(17)(18)により減衰され、入口パイプ(7)および出口パイプ(8)における振動の発生が抑制される。したがって、入口パイプ(7)および出口パイプ(8)からエバポレータ(1)に伝播する振動が低減されることになり、エバポレータ(1)の振動に起因する騒音の発生が抑制される。その結果、エンジン音やロードノイズ等が低減されて静粛性が向上している最近の自動車においても、エバポレータ(1)から発せられる騒音が車室内の乗員に不快感を与えることが抑制される。

上記実施形態においては、第１ヘッダタンクの風下側上ヘッダ部の全体が冷媒入口ヘッダ部となるとともに、風上側上ヘッダ部の全体が冷媒出口ヘッダ部となり、第２ヘッダタンクの風下側下ヘッダ部の全体が第１中間ヘッダ部となるとともに、風上側下ヘッダ部の全体が第２中間ヘッダ部となっているが、これに限定されるものではない。たとえば、第１ヘッダタンクの風下側上ヘッダ部内に、第１ヘッダタンクの長手方向に並んで複数の区画が設けられるとともに、いずれか一端の区画が風下側上ヘッダ部となり、同じく風上側上ヘッダ部内に、第１ヘッダタンクの長手方向に並んで複数の区画が設けられるとともに、いずれか一端の区画が風上側上ヘッダ部となっていてもよい。この場合、風下側上ヘッダ部の一端の区画が冷媒入口ヘッダ部となり、風上側上ヘッダ部における冷媒入口ヘッダ部と同一端の区画が冷媒出口ヘッダ部となる。

この発明によるエバポレータは、減圧器として膨張弁を使用したカーエアコンを構成するエバポレータに好適に用いられる。

(1)：エバポレータ
(5)：風下側上ヘッダ部（冷媒入口ヘッダ部）
(6)：風上側上ヘッダ部（冷媒出口ヘッダ部）
(7)：入口パイプ
(7a)：曲げ部
(8)：出口パイプ
(8a)：曲げ部
(14)：冷媒流通管
(17)(18)：制振部材

Claims (5)

1. 冷媒が流れる複数の冷媒流通管と、複数の冷媒流通管が接続された冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部と、冷媒入口ヘッダ部に接続されて冷媒入口ヘッダ内に冷媒を供給する入口パイプと、冷媒出口ヘッダ部に接続されて冷媒出口ヘッダ部内から冷媒を排出する出口パイプとを備えているエバポレータであって、
   入口パイプおよび出口パイプのうちの少なくともいずれか一方の内部に、ゴム状弾性体からなる制振部材が配置されているエバポレータ。
2. 制振部材が管状であり、制振部材の外周面が、入口パイプおよび出口パイプのうちの少なくともいずれか一方の内周面に密着している請求項１記載のエバポレータ。
3. 入口パイプおよび出口パイプのうちの少なくともいずれか一方が、ヘッダへの接続端部と、先端部との間で曲げられており、制振部材が、曲げられたパイプの内部における先端部から最先端部側の曲げ部を越えた部分に至るように配置されている請求項１または２記載のエバポレータ。
4. 制振部材が、入口パイプ内に配置されている請求項１〜３のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
5. 制振部材が、クロロプレンゴムまたはエチレンプロピレンゴムからなる請求項１〜４のうちのいずれかに記載のエバポレータ。

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