JP2738584B2 - 積層型蒸発器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、カーエアコン用、その他に使用される積
層型蒸発器、即ち冷媒通路を有する複数枚の板状チュー
ブエレメントが、相互間にフィンを包含する空気流通間
隙を介して積層された形式の蒸発器に関する。

従来の技術 近年、従来のサーペンタイン型の蒸発器にかわり、負
荷変動に追従し易くかつ容積に対して比較的優れた性能
を有すること等の利点を有する積層型蒸発器が脚光を浴
びるようになっている。

この積層型蒸発器は、例えば第８図及び第９図に示さ
れるように、プレス加工されたアルミニウム等の金属製
の１対の成形プレート（51）（51）をもって、冷媒通路
としての偏平管部（52）の上下両端に熱交換媒体貯溜用
のタンク部（53）（54）を有するものに形成された複数
枚の板状チューブエレメント（55）…を、それらの間及
び最外側のチューブエレメントの外側にコルゲートフィ
ン（56）を配置した状態でタンク部を相互に連通接続し
て左右方向に積層し、全体を一括ろう付けにより接合一
体化したものである。

この蒸発器では、冷媒入口（58）から霧状の液として
流入した冷媒が、内部の冷媒回路を流通して冷媒出口
（59）から器外へと流出する間に、コルゲートフィン
（56）…の存在する空気流通間隙を流通する空気の熱を
奪って除々にガス化していく。

そして、この積層型蒸発器では、熱交換効率の向上の
目的で、例えば第９図に示されるように、チューブエレ
メント（55）は、内面に多数の傾斜状リブ（60）…がプ
レス加工により突出形成された２枚の成形プレート（5
1）（51）を用いて製作され、両成形プレート（51）（5
1）を組み合わせた状態で一方のプレートのリブを他方
のプレートのリブに交差状態で対向接触せしめ、それに
よって冷媒回路内の冷媒の流れを撹乱させて、その撹乱
効果に基づく伝熱効率の向上を図るものとなされてい
る。

発明が解決しようとする課題 ところで、蒸発器は空気流通間隙を通過する空気が保
有する熱を奪うものであるため、かかる空気に凝縮作用
を及ぼし、そのため、コルゲートフィン（56）の表面
や、チューブエレメント（55）の表面に結露を生じる。

この結露水は、空気流通間隙を通過する空気により飛
ばされて、いわゆる水飛びという現象を起こす原因とな
るが、上記のようなリブ（60）付きのチューブエレメン
ト（55）による積層型蒸発器では、チューブエレメント
（55）とコルゲートフィン（56）との間に生じる排水通
路を介して結露水が下方に流れていく傾向にある。

ところが、上記のような従来の蒸発器では、コルゲー
トフィン（56）の端面がタンク部（53）（54）と接触な
いし近接した状態に位置するものであるため、両者間に
毛細管現象により結露水を吸水、保水する作用が起こ
り、結露水の滞留を引き起こして空気流通間隙を通過す
る空気によってその結露水が飛ばされて、水飛び現象を
生じるおそれがあるという難点がある。

この発明は、上記のような従来の欠点を解決し、フィ
ンの端部近傍における排水性能を向上し、もって水飛び
現象の防止を図ることができる積層型蒸発器を提供する
ことを目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的において、この発明は、偏平管部（10）の両
端部に膨出状のタンク部（８）（９）を有する複数の板
状チューブエレメント（１）が、タンク部同士を連通接
合して左右方向積層状態に配置されると共に、チューブ
エレメント（１）（１）間にコルゲートフィン（２）が
配置された積層型蒸発器において、 前記偏平管部（10）に上下方向に真直ぐにのびた複数
本の平行なリブ（15）が内方膨出状に形成され、このリ
ブ（15）によってチューブエレメント（１）の偏平管部
（10）の内部が、上下の両タンク部（８）（９）に連通
する複数の冷媒通路（20）に区間形成され、 このリブ（15）の形成による偏平管部（10）の外面側
の凹みによって該偏平管部（10）の外面とコルゲートフ
ィン（２）との間に複数条の排水通路（26）が形成され
るとともに、 該排水通路（26）の下端より内方に入り込んだ位置に
おいて前記偏平管部（10）の外面に外方突出状のフィン
係合突起（17）が形成され、該係合突起（17）にコルゲ
ートフィン（２）の端部が係合されることにより、コル
ゲートフィン（２）の端面と下側タンク部（９）との間
に所定高さの排水用隙間（25）が形成され、該排水用隙
間（25）内に前記排水通路（26）の端部が臨ませられて
いることを特徴とする積層型蒸発器を要旨とする。

作用 上記積層型蒸発器では、チューブエレメント（１）と
コルゲートフィン（２）との間に複数条の排水通路（2
6）が形成される一方、フィン（２）の下端と下側タン
ク部（９）との間に上記排水通路（26）の端部が臨んだ
所定高さの排水用隙間（25）が形成されているから、熱
交換中に発生した結露水は、上記排水通路（26）を流下
したのち上記排水用隙間（25）を通じて、滞留するなく
流通していく。

しかも、偏平管部（10）の外面に外方突出状のコルゲ
ートフィン係合突起（17）を形成し、該係合突起にコル
ゲートフィン（２）の端部を係合せしめることにより、
タンク部（８）（９）との間に排水隙間（25）を形成す
るものとなされているから、蒸発器構成部材の、ろう付
け等による接合一体化前の仮組み状態において、フィン
の端面が、位置ずれを生じることがなく正確に位置決め
され、正確な高さの品質の高い排水隙間が形成される。

実施例 以下、この発明の積層型蒸発器をアルミニウムないし
はその合金製のカークーラー用の蒸発器に適用した実施
例について説明する。

第１図ないし第３図において、（１）は垂直状態でか
つ左右方向に積層された複数枚の板状チューブエレメン
ト、（２）は隣り合うチューブエレメント（１）…間、
及び最外側のチューブエレメントの外側に配置されたコ
ルゲートフィン、（３）は最外側のコルゲートフィン
（２）の外側に配置されたサイドプレート、（４）は入
口ヘッダー、（５）は出口ヘッダー、（６）は入口管、
（７）は出口管である。これらの蒸発器構成部材はろう
付け等により接合一体化されている。

チューブエレメント（１）は、長さ方向の両端部に上
下面を略水平状とする断面略コ字状の膨出状の上下タン
ク部（８）（９）を有すると共に、長さ方向中間部に両
タンク部を連通する偏平管部（10）を有している。そし
て、各チューブエレメント（１）…の上下タンク部
（８）（９）はそれぞれ、その隣り合うもの同士が接合
されると共に、各タンク部の端面に設けられた冷媒流通
用開口（11）…を介して相互が連通されている。

そして更に、冷媒入口側から、第５番目と第６番目、
及び第14番目と第15番目の上側タンク部（８）、並びに
第10番目と第11番目の下側タンク部（９）の各相互間の
冷媒流通用開口（11）は閉塞され、これにより、冷媒入
口管（６）からヘッダー（４）を介して流入した冷媒
が、各チューブエレメント群を方向転換して蛇行状に流
れ、出口側ヘッダー（５）を介して出口管（７）から蒸
発器外に流出するものとなされている。

前記チューブエレメント（１）は、２枚の皿状成形プ
レート（13）（13）をそれらの周端接合面（14）（14）
において対向状に重ね合わせて、ろう付け一体化するこ
とにより形成されている。なお、この成形プレート（1
3）はプレス加工により形成されたもので、その材料と
して芯材の両面にろう材がクラッドされたブレージング
シートが用いられている。

そして、成形プレート（13）には、熱伝導効率向上の
ため内方突出状態に形成された上下方向にまっすぐにの
びる複数本のリブ（15）…と、上下のタンク部（８）
（９）を構成するために外方膨出状に形成された膨出部
（16）（16）と、それからコルゲートフィン（２）の上
下両端面の位置を規定するために外方突出状に形成され
たフィン係合突起（17）…とが設けられている。

上記リブ（15）…は、第４図ないし第６図に示される
ように、成形プレート（13）にその一側縁側に偏在した
状態で冷媒の流れ方向、即ち成形プレート（13）の長さ
方向と平行状に偏平管部（10）の略全長に亘って所定間
隔おきに設けられて、２枚の成形プレート（13）（13）
が重ね合わされることで一方の成形プレート（13）のリ
ブ（15）…と他方の成形プレート（13）のリブ（15）…
とが交互配置の状態となるようにされ、更に各リブ（1
5）の先端部が、対向する成形プレート（13）のリブ（1
5）…相互間の平面部（19）に当接されるものとなされ
ている。このような構成によって、チューブエレメント
（１）の偏平管部（10）の内部が、上側タンク部（８）
から下側タンク部（９）に向かって真っ直ぐに延びて両
タンク部を連通した複数の冷媒通路（20）…に区画形成
されている。

また、前記リブ（15）の形成によるチューブエレメン
ト（１）の外面側の凹みによって、チューブエレメント
（１）の偏平管部（10）の外面とコルゲートフィン
（２）との間に、コルゲートフィン（２）の両端より更
に上下方にのびた複数条の排水通路（26）（第６図参
照）が形成されている。

なお、成形プレート（13）は、第５図に示されるよう
に、タンク部（８）（９）内の幅（W2）と偏平管部（1
0）内の幅（W3）とが略同一となるように形成され、か
つこの両者間の領域の両側壁（21）（21）が偏平管部
（10）内の両側壁から、タンク部（８）（９）内の両側
壁に向かって真っ直ぐに連続状態に延びたものに形成さ
れ、それによって上記のような複数の冷媒通路（20）
の、最外側の冷媒通路（20a）（20a）を含むすべての通
路がタンク部（８）（９）内に真っ直ぐに連通されるも
のとなされている。

一方、成形プレート（13）の上下の膨出部（16）（1
6）は、第１図、第４図及び第５図に示されるように、
上下面が略水平な横断面略コ字状でプレートの幅方向に
長い長円状に形成され、上記の冷媒流通用開口（11）が
…が３個並列状態に設けられている。そして、上側の膨
出部（16）の上面及び下側の膨出部（16）の下面であっ
て、各開口（11）…の間の位置に、凹部（22）…が設け
られることにより、その対応する部分に周端接合面（1
4）の面積拡大を図る付加的接合面（23）…が設けら
れ、これにより冷媒圧力に対するタンク部（８）（９）
の強度アップが図られている。

因みに、従来の積層型蒸発器では、上側タンク部の上
方に位置する周端接合面を上方に向けて広くし、かつ下
側タンク部の下方に位置する周端接合面を下方に向けて
広くすることによって接合面積を拡大し、もってタンク
部の強度アップを図るものとなされており、そのため蒸
発器が上下方向に大型化してしまうという欠点があった
が、上記のように、凹部（22）…を設けて接合面積を膨
出部（16）…の内方に向けて拡大することでタンク部
（８）（９）の強度アップを行うことにより、積層型蒸
発器の小型化を図ることができる。しかも膨出部（16）
（16）に凹部（22）…を形成することにより、タンク部
（８）（９）の内容積削減効果を生むことができる。

なお、タンク部（８）（９）における接合面積の増加
を充分に確保し強度アップを図る意味から、膨出部（1
6）に設けられる冷媒流通用開口（11）の数は３個以上
に、また各通路用開口（11）の面積はその差が30％以
内、特に互いに等しいものに、更に凹部（22）の深さ
（D1）はタンク部（８）上方の周端接合面（14）の高さ
（h1）の0.5〜2.0倍に、それぞれ設定されるのが望まし
い。また、凹部（22）の底部は半径1mm以上の曲面に成
形されるのが好ましい。

そして、フィン係合突起（17）…は、上下の膨出部
（16）（16）よりも若干内方の位置であって、各リブ
（15）…の間及び最外側のリブの外側のそれぞれに該リ
ブ（15）によって形成される排水通路（26）の両端より
内方に入り込んだ位置に並列状態に形成されている。こ
れらのフィン係合突起（17）…の上下各群は、チューブ
エレメント（１）とコルゲートフィン（２）とを交互配
置に積層した仮組み状態において、第７図に示されるよ
うに、コルゲートフィン（２）の上端面及び下端面を支
持し、コルゲートフィン（２）の両端面が上下のタンク
部（８）（９）と所定の間隔を保持するものとして機能
する。而して、この仮組み状態において蒸発器各構成部
材の一括ろう付け等による接合一体化を行って得られた
蒸発器のコルゲートフィンの上下両端面と上下のタンク
部（８）（９）との間に排水用隙間（25）が形成され
る。

上記蒸発器では、冷媒が、入口管（６）から出口管
（７）に至る冷媒通路を流通する間に、チューブエレメ
ント（１）…間に形成された、コルゲートフィン（２）
を含む空気流通間隙を流通する空気と熱交換を行う。

その際、蒸発器がこの空気の熱を奪うために、上側タ
ンク部（８）…の下面部、及び下側タンク部（９）…の
上面部にも結露を生じる。

ところが、コルゲートフィン（２）…の上端面と上側
タンク（８）…との間、及びコルゲートフィン（２）…
下端部と下側タンク部（９）…との間には、上記したよ
うに、排水用隙間（25）…が形成され、この部分の水は
けが良好なものとされているので、上記の結露水は排水
用隙間（25）に滞留することなく、そこからスムーズに
流出していき、そのため前後方向に流通する空気による
水飛び現象の発生を防止することができる。

特にコルゲートフィン（２）の下面と下側タンク
（９）の間に排水隙間（25）が形成され、かつチューブ
エメレント（１）とコルゲートフィン（２）との間にリ
ブ（15）…の存在により形成される排水通路（26）（第
６図参照）の両端部がコルゲートフィン（２）の両端よ
り更に上下方にのびて上記排水用隙間（25）内に臨ませ
られていることにより、排水通路（26）を通じて自重に
より下方に流れる結露水を排水用隙間（25）からスムー
ズに外部に排出していくことが可能となる。

なお、上記排水用隙間（25）の高さ（h2）は、結露水
の排出がスムーズに行なわれるようなものに決められて
いればよく、例えば、１〜10mmの範囲に設定されるのが
好ましい。1mmを下回ると結露水の排出性能の低下傾向
が現れ、また10mmを越えると排水用隙間（25）が、蒸発
器を前後方向に流通する空気の逃げ路となって熱交換性
能を低下する等の傾向が現れて好ましくない。なお、排
水用隙間（25）の特に好ましい長さは２〜4mmである。
換言すれば、コルゲートフィン（２）の半ピッチないし
それに2mmを加えた長さの範囲内に設定されるのが好ま
しい。

また、フィン係合突起（17）の数、形状等について
は、コルゲートフィン（２）の端面を安定よくタンク部
（８）（９）から離間保持することができるものであれ
ば種々の態様のものが採用されてよい。更に、排水用隙
間（25）はコルゲートフィン（２）の下端面と下側タン
ク（９）との間にのみ形成されるものとなされていても
よい。

なお、第１図及び第６図に示されるように、サイドプ
レート（３）はその内面に上下方向に延びる並列状態の
多数の凹条（28）…を有し、該サイドプレート（３）を
最外側のコルゲートフィン（２）の外側に配置した状態
おいてコルゲートフィン（２）との間に凹条（28）…に
起因する上下方向の排水通路（29）…が形成されるもの
とされている。これによって熱交換中に最外側のチュー
ブエレメント（１）とサイドプレート（３）との間に生
じる結露水は、かかる排水通路（29）…を介して下方に
流れていき、この空気流通間隙における排水性能が向上
される。また、第１図及び第７図に示されるように、サ
イドプレート（３）の下端部には、チューブエレメント
（１）の下側タンク部（９）の端面に対向接触するタン
ク支持舌（30）が屈曲形成されると共に、このタンク支
持舌（30）に前記凹条（28）…が連続状態に形成され、
結露水の効果的な排出、更には構成部材全体の接合一体
化後の蒸発器の最外側のチューブエレメント（１）の下
側タンク部（９）の強度アップを図るものとなされてい
る。

発明の効果 上述の次第で、この発明に係る蒸発器は、チューブエ
レメント（１）の偏平管部（10）に上下方向にまっすぐ
にのびた複数本の平行なリブ（15）が内方膨出状に形成
され、このリブ（15）によってチューブエレメントの偏
平管部（10）の内部が、上下のタンク部（８）（９）に
連通する複数の冷媒通路（20）に区画形成されたものと
なされているから、各チューブエレメント（１）自体
を、熱交換性能に一段と優れたものとなし得、ひいては
蒸発器の性能を向上しうる。

また、チューブエレメント（１）の偏平管部（10）に
設けられた上下方向にのびる複数本の平行なリブ（15）
の存在による外面側の凹みによって、チューブエレメン
ト（１）とコルゲートフィン（２）との間に複数条の排
水通路（26）が形成されているから、熱交換中にチュー
ブエレメント（１）及びコルゲートフィン（２）の表面
に発生した結露水は、上記排水通路（26）を通じてスム
ーズに下方に流下される。一方、コルゲートフィン
（２）とタンク部（８）（９）との間には、所定高さの
排水用隙間（25）が形成されており、この排水用隙間
（25）内に前記排水通路（26）の端部が臨ませられたも
のとなされているから、上記排水通路（26）を流下して
きた結露水は特に下方側の排水用隙間（25）を通じて、
滞留するなく流通していき、そのため排水性能が向上さ
れて保水量の減少が図れ、蒸発器を前後方向に流通する
空気による水飛び現象の発生を効果的に防止することが
できる。

しかも、チューブエレメント（１）の、上記排水通路
（26）の下端より内方に入り込んだ位置において偏平管
部（10）の外面に外方突出状のフィン係合突起（17）が
形成され、該係合突起（17）にコルゲートフィン（２）
の端部を係合せしめることにより、タンク部（８）
（９）との間に排水用隙間（25）を形成したものとなさ
れているから、蒸発器構成部材の、ろう付け等による接
合一体化前の仮組み状態において、フィンの端面を、位
置ずれを生じさせることがなく正確に位置決めすること
ができ、所定の高さをもった排水性能の高い排水隙間
（25）を形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第７図はこの発明の積層型蒸発器の一実施
例を示すもので、第１図はサイドプレート、コルゲート
フィン、チューブエレメントを分離分解状態で示す斜視
図、第２図は蒸発器の正面図、第３図は蒸発器の平面
図、第４図はチューブエレメントの平面図、第５図は成
形プレートの内面の平面図、第６図は第２図のVI−VI線
断面図、第７図は蒸発器の部分拡大正面図である。 第８図及び第９図は従来の蒸発器を示すもので、第８図
は蒸発器の正面図、第９図はサイドプレート、コルゲー
トフィン、チューブエレメントを分離分解状態で示す斜
視図である。 （１）……チューブエレメント、（２）……コルゲート
フィン、（８）（９）……タンク部、（10）……偏平管
部、（15）……リブ、（17）……フィン係合突起、（2
5）……排水用隙間、（26）……排水通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江▲崎▼ 秀範 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 山本 祐司 大阪府堺市海山町６丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (72)発明者 奥田 伸之 大阪府堺市海山町６丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (56)参考文献 実開 昭63−109881（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−36574（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−19787（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−63597（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】偏平管部（10）の両端部に膨出状のタンク
   部（８）（９）を有する複数の板状チューブエレメント
   （１）が、タンク部同士を連通接合して左右方向積層状
   態に配置されると共に、チューブエレメント（１）
   （１）間にコルゲートフィン（２）が配置された積層型
   蒸発器において、 前記偏平管部（10）に上下方向に真直ぐにのびた複数本
   の平行なリブ（15）が内方膨出状に形成され、このリブ
   （15）によってチューブエレメント（１）の偏平管部
   （10）の内部が、上下の両タンク部（８）（９）に連通
   する複数の冷媒通路（20）に区画形成され、 このリブ（15）の形成による偏平管部（10）の外面側の
   凹みによって該偏平管部（10）の外面とコルゲートフィ
   ン（２）との間に複数条の排水通路（26）が形成される
   とともに、 該排水通路（26）の下端より内方に入り込んだ位置にお
   いて前記偏平管部（10）の外面に外方突出状のフィン係
   合突起（17）が形成され、該係合突起（17）にコルゲー
   トフィン（２）の端部が係合されることにより、コルゲ
   ートフィン（２）の端面と下側タンク部（９）との間に
   所定高さの排水用隙間（25）が形成され、該排水用隙間
   （25）内に前記排水通路（26）の端部が臨ませられてい
   ることを特徴とする積層型蒸発器。