JP3533709B2

JP3533709B2 - 冷媒蒸発器

Info

Publication number: JP3533709B2
Application number: JP15186494A
Authority: JP
Inventors: 敏夫大原; 吉治梶川; 栄一鳥越
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1994-07-04
Publication date: 2004-05-31
Anticipated expiration: 2019-05-31
Also published as: JPH0849945A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍サイクルの冷媒蒸発
器に関するもので、自動車用、家電用空調装置等に用い
て好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用空調装置における冷媒蒸
発器は、多数の冷媒通路部、及びこの多数の冷媒通路部
への冷媒の分配、集合を行う入口、出口タンク部をアル
ミニュウム等の金属薄板を積層して構成し、冷媒通路部
の外面側にはコルゲートフィンを配置し、これらを仮組
付した後、炉中にて一体ろう付けしたものが通常採用さ
れている。

【０００３】そして、温度作動式膨張弁等の減圧手段で
減圧され、低温、低圧の気液２相状態となった冷媒は入
口タンク部で多数の冷媒通路部（冷媒チューブ）に分配
され、この多数の冷媒通路部を冷媒が並列に流れる間
に、前記コルゲートフィンの間を通過する送風空気と熱
交換して冷媒は蒸発し、その蒸発潜熱により送風空気を
冷却する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記積層型
蒸発器において、多数の冷媒通路部への気液２相流の冷
媒を均一に分配することは実際上、極めて難しく、この
冷媒の分配が悪化すると、蒸発器吹出空気に大きな温度
分布が生じて、空調フィーリングを悪化させる原因にな
ったり、蒸発器冷却性能そのものを低下させたりする。

【０００５】このため、冷媒通路部への冷媒分配の均一
化が蒸発器性能向上のための最大の課題となっており、
そしてこの冷媒分配の均一化を図る手法として、従来、
タンク部に仕切りを挿入してタンク部を３〜４つに分割
して、冷媒を１回に分配する通路部の数を減らし、何回
も冷媒の分配を繰り返すという手法が多く採用されてい
る。

【０００６】しかしながら、この手法では、冷媒通路部
のターン数の増加により冷媒通路部の全長が長くなっ
て、冷媒側の圧力損失が増大するという問題が生じ、結
果的には蒸発器の冷却性能を十分向上できなかった。本
発明は上記点に鑑みてなされたもので、冷媒側の圧力損
失の増大を招くことなく、気液２相冷媒を多数の冷媒通
路部に均一に分配できる冷媒蒸発器を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、以下の技術的手段を採用する。請求項１記載
の発明では、（ａ）減圧手段（８）で減圧された気液２
相冷媒が流入する入口タンク部（１４）と、（ｂ）この
入口タンク部（１４）に連通され、この入口タンク部か
ら一度に前記気液２相冷媒が流入する多数の冷媒通路部
（１２）と、（ｃ）この多数の冷媒通路部（１２）の出
口に連通され、この冷媒通路部を通過した冷媒が流入す
る出口タンク部（１５）とを備え、（ｄ）前記入口タン
ク部（１４）は前記冷媒通路部（１２）の入口の下方も
しくは側方に位置するように配置されており、（ｅ）前
記入口タンク部（１４）の内部には、その奥行き方向の
所定位置で、前記減圧手段（８）からの気液２相冷媒を
噴出させる冷媒導入管（３２）が配置されており、
（ｆ）この冷媒導入管（３２）の外周面と前記入口タン
ク部（１４）の内周面との間隙が液冷媒の毛細管現象が
生じ得る程度の微小間隙に設定されているという技術的
手段を採用する。

【０００８】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
冷媒蒸発器において、前記入口タンク部（１４）、前記
冷媒通路部（１２）、及び前記出口タンク部（１５）は
金属薄板（１６、１７）を積層して構成され、一体にろ
う付けされていることを特徴とする。請求項３記載の発
明では、請求項２記載の冷媒蒸発器において、前記冷媒
導入管（３２）が一体にろう付けされていることを特徴
とする。

【０００９】請求項４記載の発明では、請求項１ないし
３のいずれか１つに記載の冷媒蒸発器において、前記出
口タンク部（１５）はその通路断面積が前記入口タンク
部（１４）の通路断面積より大きく設定されていること
を特徴とする。請求項５記載の発明では、請求項１また
は４に記載の冷媒蒸発器において、前記入口タンク部
（１４）の通路断面積は８０〜３００ｍｍ²であり、前
記出口タンク部（１５）の通路断面積は３００ｍｍ²以
上であることを特徴とする。

【００１０】請求項６記載の発明では、請求項１ないし
５のいずれか１つに記載の冷媒蒸発器において、前記冷
媒導入管（３２）の先端部直径（Ｄ）は６〜８ｍｍであ
ることを特徴とする。請求項７記載の発明では、請求項
１ないし６のいずれか１つに記載の冷媒蒸発器におい
て、前記冷媒導入管（３２）の長さ（Ｌ）は、前記入口
タンク部（１４）の奥行き寸法をＷとしたとき、（Ｗ−
２５０ｍｍ）〜（Ｗ−１５０ｍｍ）の範囲に設定されて
いることを特徴とする。

【００１１】請求項８記載の発明では、請求項１ないし
７のいずれか１つに記載の冷媒蒸発器において、前記冷
媒導入管（３２）の外周面と、前記入口タンク部（１
４）の内周面との間隙（ｔ）が０．５〜２ｍｍの範囲に
設定されていることを特徴とする。請求項９記載の発明
では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の冷媒蒸
発器において、前記入口タンク部（１４）、前記冷媒通
路部（１２）、及び前記出口タンク部（１５）は金属薄
板（１６、１７）を積層して構成され、この金属薄板
（１６、１７）は、前記入口タンク部（１４）及び前記
出口タンク部（１５）を構成する椀状膨出部（１８、１
９、２０、２１）を有し、この椀状膨出部（１８、１
９、２０、２１）の先端部には、連通用開口部（１８
ａ、１９ａ、２０ａ、２１ａ）を有する先端接合面が形
成されており、この先端接合面は、各タンク部（１４、
１５）の外面より外側へ向かって突出する鍔状部（１８
ｂ、１９ｂ、２０ｂ、２１ｂ）で形成されているいるこ
とを特徴とする。

【００１２】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施例に記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１３】

【発明の作用効果】請求項１〜９記載の発明によれば、
図７の本発明作動原理図に示すように、入口タンク１４
を冷媒通路部（チューブ１２）の入口に対して下方もし
くは側方に配置し、入口タンク１４内にその奥行き方向
に所定長さＬを持った冷媒導入管３２を設けるととも
に、この冷媒導入管３２の外周面と入口タンク１４の内
周面との間隙ｘ（図３参照）を液冷媒の毛細管現象が生
じる程度の微小間隙に設定しているから、冷媒導入管３
２の外周側の領域にはこの管３２の先端部３２ｃから噴
出した冷媒中の液冷媒が毛細管現象により移行し液充満
部ｃが形成される。そして、管３２の先端部３２ｃ直後
の領域には気液混合部ａが、またその奥方には液充満部
ｃが形成されるので、他の比較例（図５、６、８、９参
照）における気液分離部ｂは生じない。

【００１４】この気液分離部ｂが生じない理由は、冷媒
導入管３２の先端部３２ｃ以降の入口タンク１４内の奥
行き寸法Ｌ0 が短くなって、入口タンク１４内に気液分
離の生じやすい、冷媒流速低下領域が形成されないとと
もに、冷媒導入管３２の外周側にも毛細管現象により良
好に液冷媒を充満できるからである。以上の結果、本発
明によれば、従来の蒸発器のごとく冷媒通路部のターン
数の増加による冷媒側圧力損失の増大を招くことなく、
気液２相冷媒を多数の冷媒通路部に均一に分配でき、蒸
発器の冷却性能を著しく向上できるという効果が大であ
る。

【００１５】上記作用効果に加えて、請求項３記載の発
明では、冷媒導入管を含めた蒸発器全体構造を一体ろう
付けにより効率よく低コストで製造できる。また、請
求項４記載の発明では、前記出口タンク部（１５）はそ
の通路断面積が前記入口タンク部（１４）の通路断面積
より大きく設定しているから、出口タンク部（１５）で
の圧力損失を低減して、入口、出口タンク部奥行方向の
各冷媒通路部内差圧の偏りを低減でき、多数の冷媒通路
部への冷媒の均一分配をより一層向上できる。

【００１６】また、請求項５〜８記載の発明によれば、
請求項１記載の要件の具体的数値範囲を限定することに
より、前述の冷媒分配均一化の効果をより一層良好に発
揮できる。さらに、請求項９記載の発明では、入口タン
ク部（１４）及び出口タンク部（１５）を構成する椀状
膨出部（１８、１９、２０、２１）の先端接合面を、各
タンク部（１４、１５）の外面より外側へ向かって突出
する鍔状部（１８ｂ、１９ｂ、２０ｂ、２１ｂ）で形成
しているから、入口タンク部（１４）及び出口タンク部
（１５）の内方へ突出する絞り形状部がなくなり、ガス
冷媒が流れる出口タンク部（１５）の圧力損失を同一体
格内において大幅に低減できる。

【００１７】その結果、小型な体格においても、入口、
出口タンク部奥行方向の各冷媒通路部内差圧の偏りを著
しく低減でき、多数の冷媒通路部への冷媒の均一分配を
より一層向上できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図１〜図３は本発明を自動車用空調装置の冷媒蒸
発器に適用した第１実施例を示すもので、図４は自動車
用空調装置の冷凍サイクルを示す。図４において、１は
圧縮機で、電磁クラッチ２を有し、この電磁クラッチ
２、ベルト３等を介して自動車走行用エンジン４（圧縮
機の駆動源）により駆動されるものである。

【００１９】５は凝縮器で、圧縮機１から吐出された高
温、高圧のガス冷媒を冷却ファン６の送風空気により冷
却して凝縮させるものである。７は受液器で、凝縮器５
で凝縮した液冷媒を溜めて、液冷媒のみをサイクル下流
側へ導出するものである。８は冷媒の減圧手段をなす温
度作動式膨張弁で、蒸発器９の出口側配管に密着配置し
た感温筒１０を有しており、この感温筒１０の感知する
蒸発器出口冷媒温度と、蒸発器内圧力とに応じて弁体開
度を調整して、冷媒流量を制御するものであり、このよ
うな冷媒流量制御により蒸発器出口冷媒の過熱度を一定
値に維持するものである。

【００２０】蒸発器９は上記膨張弁８で減圧され、膨張
した低温、低圧の気液２相冷媒が流入し、この冷媒は自
動車用空調装置の送風機１１の送風空気と熱交換して蒸
発することにより、その蒸発潜熱で送風空気を冷却す
る。この送風空気は車室内へ吹出し、車室内の空調を行
う。本発明は上記蒸発器９における気液２相冷媒の分配
均一化のための改良に特徴を有するもので、以下その特
徴点を図１〜３により具体的に説明する。

【００２１】１２は図１（ａ）の上端で冷媒の流れをＵ
ターンさせるＵ形状の冷媒通路部を形成するチューブ、
１３はこのチューブ１２の外面側の相互の間に配置さ
れ、接合されたコルゲートフィンで、熱交換面積増大の
ためのフィン手段を構成する。１４は上記膨張弁８で減
圧された気液２相冷媒が流入する入口タンクで、この入
口タンク１４には多数のチューブ１２の入口がすべて連
通しており、冷媒はこのタンク１４から多数のチューブ
１２に一度に分配される。１５はチューブ１２の出口に
連通し、チューブ１２を通過した冷媒が流入する出口タ
ンクである。

【００２２】図２は上記チューブ１２、入口、出口タン
ク４、１５を構成するコアプレート１６、１７を示して
おり、このコアプレート１６、１７は熱伝導性、耐食性
等に優れた金属であるアルミニュウムを図示の所定形状
（冷媒通路部となる部分が凹状に凹んだ形状）に成形し
たものであって、この２枚のコアプレート１６、１７を
１組として接合することにより前記Ｕターン状の冷媒通
路を形成するようになっている。このコアプレート１
６、１７が請求項記載の金属薄板に相当する。

【００２３】１８、１９はコアプレート１６、１７の一
端部に形成された椀状膨出部で、入口タンク１４を構成
するものである。この椀状膨出部１８、１９の中央部に
はそれらを相互に連通させる開口部１８ａ、１９ａが開
けられている。２０、２１は出口タンク１５を構成する
椀状膨出部で、その中央部には連通用開口部２０ａ、２
１ａが形成されている。２２、２３はコアプレート１
６、１７の周縁部に沿って形成された突出端部、２４、
２５はコアプレート１６、１７の中央部に突出形成され
た仕切り部である。２枚のコアプレート１６、１７はこ
れら突出端部２２、２３及び仕切り部２４、２５が相互
に密着した状態で接合されるので、これら突出端部２
２、２３及び仕切り部２４、２５により、入口タンク１
４から出口タンク１５に至るＵターン状の冷媒通路を形
成する。

【００２４】２６、２７は上記冷媒通路部分に形成され
たリブで、冷媒の流れを乱して冷媒側の熱伝達率を向上
させるものであり、このリブ２６、２７は２枚のコアプ
レート１６、１７を接合した状態ではＸ状に交差するよ
うになっており、このＸ状の交差部分でリブ２６、２７
も接合されるようになっている。２８、２９はコアプレ
ート１６、１７の他端部（タンク部と反対側の端部）に
折り曲げ形成された曲げ片で、コアプレート１６、１７
の他端部側の間隔を一定に保持するためのものである。

【００２５】図１において、３０、３１は蒸発器の左右
両端に配置された端板である。図３において、３２は冷
媒導入管で、膨張弁８からの気液２相冷媒を入口タンク
１４内に導入するものである。この冷媒導入管３２に
は、前記端板３０の外部に位置する継手部３２ａと、入
口タンク１４内に挿入され、所定長さＬだけ奥行き方向
に突出した管体３２ｂと、この管体３２ｂの先端開口部
の直径ｄを所定値に絞った絞り部３２ｃとが一体に形成
されている。継手部３２ａは膨張弁８の出口側に接続さ
れる。

【００２６】３３は出口タンク１５内の冷媒を外部へ流
出させるための冷媒出口側継手部で、冷媒導入管３２の
継手部３２ａに相当する形状のものであって、管体３２
ｂに相当する部分は有していない。この冷媒出口側継手
部３３は図示しない冷媒配管を介して圧縮機１の吸入側
に接続される。本実施例における蒸発器９は図１（ａ）
に示すように入口、出口タンク１４、１５部分が下方と
なり、チューブ１２のＵターン側が上方となるようにし
て、自動車用空調装置のクーリングユニット内に配置さ
れ使用される。

【００２７】一方、入口タンク１４と、出口タンク１５
の通路断面積は、図１（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）に示
すように、入口タンク１４が小で、出口タンク１５が大
となるように設定してあり、具体的には入口タンク１４
の通路断面積は８０〜３００ｍｍ²とし、出口タンク１
５の通路断面積は３００ｍｍ²以上に設定してある。ま
た、冷媒導入管３２の管体３２ｂに形成された先端絞り
部３２ｃの直径ｄは６〜８ｍｍに設定してある。

【００２８】また、冷媒導入管３２の管体３２ｂの外周
面と入口タンク１４の内周面突部との間隙ｔが液冷媒の
毛細管現象が生じ得る程度の微小間隙に設定してあり、
この間隙ｔは具体的には０．５〜２ｍｍに設定してあ
る。また、冷媒導入管３２の管体３２ｂの長さＬは、入
口タンク１４の奥行き寸法（蒸発器コア幅）をＷとした
とき、（Ｗ−２５０ｍｍ）〜（Ｗ−１５０ｍｍ）の範囲
に設定してある。上述した各数値範囲の設定理由は後述
の作動説明とともに明らかにする。

【００２９】上記した蒸発器９の組付は、ろう付けによ
り行うようになっている。即ち、コアプレート１６、１
７、端板３０、３１、及びコルゲートフィン１３をいず
れもアルミニュウム心材の両面にアルミニュウムろう材
をクラッドした両面クラッド材で成形し、また冷媒導入
管３２及び冷媒出口側継手部３３はろう材をクラッドし
てないアルミニュウムベア材で成形しておき、これらの
部品を図１に示す状態に治具により仮組付し、真空炉中
にて一体にろう付けする。

【００３０】次に、上記構成において本実施例の作動を
説明する。エンジン４が運転され、電磁クラッチ２が接
続されると、圧縮機１がエンジン１により駆動され作動
する。圧縮機１から吐出された高温、高圧のガス冷媒は
凝縮器５で冷却ファン６の送風空気と熱交換して冷却さ
れて凝縮する。この凝縮した液冷媒は受液器７に溜めら
れ、液冷媒のみが膨張弁８側へ流れる。

【００３１】そして、膨張弁８において、液冷媒は減圧
されて、低温、低圧の気液２相状態となり、この気液２
相の冷媒は図３の冷媒導入管３２から蒸発器９の入口タ
ンク１４内に流入し、この入口タンク１４内にて並列配
置された多数のチューブ１２へ分配され、このチューブ
１２へ流入する。各チューブ１２では冷媒がＵターン状
の通路に沿って流れ、この間に冷媒はコルゲートフィン
１３を介して空調用送風機１１の送風空気と熱交換して
蒸発し、ガス状となり、出口タンク１５に集合する。

【００３２】出口タンク１５に集合したガス冷媒は冷媒
出口側継手部３３から外部の冷媒配管を経て圧縮機１に
吸入される。ところで、蒸発器９全体で冷媒の蒸発が均
一に行われて、蒸発器９の熱交換部分全体を送風空気冷
却のために良好に活用し性能向上を図るためには、入口
タンク１４において、多数のチューブ１２に気液２相冷
媒の、特に液相冷媒を均一に分配することが必須の条件
である。

【００３３】以下本発明において、多数のチューブ１２
への液冷媒の均一分配が可能となる理由を実施例図面に
基づいて詳述する。図５〜図９は本発明による冷媒分布
均一化の作動原理を説明する図であって、図５、６は本
発明に至る前段階の蒸発器９であり、図５では、入口タ
ンク１４を下方に配置し、冷媒導入管３２の継手部３２
ａにオリフィス５０を設け、このオリフィス５０を通し
て入口タンク１４内に流入させるようにした場合を示し
ており、この場合には入口タンク１４内に、オリフィス
５０直後に位置する冷媒の気液混合部ａと、気液分離部
ｂと、液充満部ｃの３つの領域が発生する。この３つの
領域が発生するのは、入口タンク１４の奥行き寸法Ｗが
通常２００ｍｍ以上の長さがあるため、比重の大きい液
冷媒はオリフィス５０から噴出後、その慣性で入口タン
ク１４の最も奥方の領域ｃに充満するとともに、その手
前の領域において冷媒の流れ速度が低下して気液の分離
部ｂが形成されるのである。

【００３４】上記図５の場合には、気液分離部ｂに位置
するチューブ１２に多量のガス６０が流入するので、こ
の部分のチューブ１２は液冷媒が不足して冷却性能を十
分発揮できない。次に、図６は図５に比して、入口タン
ク１４を小径化（通路断面積の低減）したものであり、
このタンク小径化によりタンク１４内での冷媒流速が速
くなって、冷媒の気液が分離しにくくなるので、図５に
比して気液分離部ｂが小さくなる。この結果、ガスが多
量に流入するチューブ１２本数が減少し、冷却性能があ
る程度改善されるが、気液分離部ｂが残存しているの
で、冷却性能向上のためにはまだ不十分である。

【００３５】図７は本発明の作動原理を示すもので、図
６の不具合点を更に解消するように改善したもので、入
口タンク１４を小径化し上で、冷媒導入管３２の管体３
２ｂの長さＬを所定の長さに設定するとともに、冷媒導
入管３２の管体３２ｂの外周面と入口タンク１４の内周
面との間隙ｘを液冷媒の毛細管現象が生じる程度の微小
間隙に設定したものである。

【００３６】このように構成すると、管体３２ｂの外周
側の領域には管体３２ｂの先端絞り部３２ｃから噴出し
た冷媒中の液冷媒が毛細管現象により移行し液充満部ｃ
が形成される。そして、管体３２ｂの先端絞り部３２ｃ
直後の領域には気液混合部ａが、またその奥方には液充
満部ｃが形成されるので、気液分離部は生じない。この
気液分離部が生じない理由は、管体３２ｂの先端絞り部
３２ｃ以降の入口タンク１４内の奥行き寸法Ｌ0 が短く
なって、入口タンク１４内に気液分離の生じやすい、冷
媒流速低下領域が形成されないからである。

【００３７】図８は冷媒導入管３２の管体３２ｂの長さ
Ｌが短すぎる場合であって、この場合は管体３２ｂの先
端絞り部３２ｃ以降の入口タンク１４内の奥行き寸法Ｌ
0 が十分長くなって、入口タンク１４内に気液分離の生
じやすい、冷媒流速低下領域が形成されてしまい、この
領域に気液分離部ｂが生じるので、冷媒分配の均一化は
不十分となる。

【００３８】図９は逆に冷媒導入管３２の管体３２ｂの
長さＬが長すぎる場合であって、この場合は管体３２ｂ
の外周側に毛細管現象により液冷媒を十分供給できず、
その結果管体３２ｂの外周側に気液分離部ｃが生じてし
まい、この部分のチューブ１２にはガスが多量に流れる
ことになり、液量不足となる。従って、図９の構成にお
いても、やはり冷媒分配の均一化は不十分となる。

【００３９】以上の図５〜９に基づく説明から明らかな
ように、多数のチューブへの冷媒分配を均一化するため
には、図７に示す本発明構成の採用が必須となるのであ
る。本発明者らの実験研究によれば、冷媒導入管３２の
管体３２ｂの長さＬは入口タンク１４の奥行き寸法（蒸
発器コア幅）をＷとしたとき、（Ｗ−２５０ｍｍ）〜
（Ｗ−１５０ｍｍ）の範囲に設定すると、上記図８、９
に示すごとき不具合が発生せず、冷媒分配の均一化を良
好に達成できることが分かった。

【００４０】また、冷媒導入管３２の管体３２ｂに形成
された先端絞り部３２ｃの直径ｄは入口タンク１４内へ
の冷媒噴出速度を所定値以上に確保するために８ｍｍ以
下にし、かつこの絞り部３２ｃにおける噴流騒音の発生
を防ぐために６ｍｍに設定することがよいことが分かっ
た。また、入口タンク１４の通路断面積は、その内部に
おける冷媒流速を所定値以上に維持するために３００ｍ
ｍ²以下にする必要があり、また入口タンクにおける圧
力損失が過度に大きくなるのを防ぐために入口タンク１
４の通路断面積は、８０ｍｍ²以上にする必要があるこ
とが分かった。

【００４１】図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は出口タン
ク１５の通路断面積の大小による性能への影響を説明す
るグラフであって、図１０の横軸はいずれも入口タンク
１４の冷媒入口部を基準点（０点）としてタンク部奥行
き方向の距離をとったものであり、そして（ａ）〜
（ｃ）の各図の実線は出口タンク１５の断面積が大（４
９０ｍｍ²）のときの特性を示し、各図の破線は出口タ
ンク１５の断面積が小（２００ｍｍ²）のときの特性を
示す。

【００４２】図１０の（ａ）はタンク各部の圧力を示
し、（ｂ）は各チューブ１２内の差圧を示し、（ｃ）は
各チューブ１２の冷媒流量を示す。出口タンク１５の断
面積が小さいと、図１０（ａ）に示すように、出口タン
ク１５内に大きな圧力勾配が生じて、図１０（ｂ）、
（ｃ）に示すように各チューブ１２の間で、各チューブ
１２の入口、出口間差圧に大きな偏りが発生し、差圧の
大きいチューブ１２には多量の冷媒が流れ、逆に差圧の
小さいチューブ１２には少量の冷媒しか流れず、各チュ
ーブ１２を流れる冷媒量に大きな差が生じる。

【００４３】すなわち、出口タンク１５の通路断面積が
小さいことも、冷媒分配不均一の原因となり、性能低下
を招く。従って、出口タンク１５の断面積は、設計可能
な範囲で大きい程よく、最低でも、断面積は３００ｍｍ
²以上必要であることが実験研究の結果分かった。な
お、入口タンク１４の配置場所をチューブ１２の下方に
設定する理由は、入口タンク１４内の液冷媒がタンク内
に充満する前に重力でチューブ１２内へ流入するのを防
ぐためであるから、例えば蒸発器９のコア面を水平方向
に設置して、入口タンク１４をチューブ１２の側方に配
置する構成としても、本発明による冷媒分配均一化の作
用効果は発揮できる。

【００４４】次に、図１１〜図１３は第２実施例を示す
もので、前述の第１実施例におけるコアプレート（金属
薄板）１６、１７のうち、入口タンク部１４及び出口タ
ンク部１５を構成する椀状膨出部１８、１９、２０、２
１において、連通用開口部１８ａ、１９ａ、２０ａ、２
１ａを有する先端接合面を、それぞれ各タンク部１４、
１５の外面より外側へ向かって突出する鍔状部１８ｂ、
１９ｂ、２０ｂ、２１ｂで形成するようにしたものであ
る。

【００４５】前述の第１実施例では、図３に示すよう
に、入口タンク１４を構成する椀状膨出部１８、１９の
先端接合面を、それぞれタンク１４の内方側へ突出させ
ている。図３は入口タンク１４のみを図示しているが、
出口タンク１５側でもタンク部を構成する椀状膨出部２
０、２１の先端接合面を、それぞれタンク１５の内方側
へ突出させている。

【００４６】このように、前述の第１実施例では、入口
タンク１４及び出口タンク１５を構成する椀状膨出部１
８、１９、２０、２１の先端接合面を、いずれも各タン
ク１４、１５の内方側へ突出させているので、冷媒蒸発
器９の全体の体格を同一とした場合に、入口タンク１４
及び出口タンク１５の断面積が小さくなってしまう。こ
れに対し、図１１〜図１３に示す第２実施例では、椀状
膨出部１８、１９、２０、２１の先端接合面を、それぞ
れ各タンク１４、１５の外面より外側へ向かって突出す
る鍔状部１８ｂ、１９ｂ、２０ｂ、２１ｂで形成してい
るから、同一体格でも、入口タンク１４及び出口タンク
１５の断面積を拡大できる。

【００４７】特に、出口タンク１５はその断面積の拡大
により圧力損失を大幅に低減できるので、前述の図１０
（ｂ）、（ｃ）で説明した各チューブ１２の入口、出口
間差圧の偏りを同一体格内でも効果的に低減できる。従
って、第２実施例によれば、冷媒蒸発器９の小型化を図
ると同時に、各チューブ１２への均一な冷媒分配を有効
に達成できる。

【００４８】図１４は上記第２実施例による効果を具体
的に示すグラフで、縦軸は冷媒蒸発器９の入口タンク１
４の入口部の冷媒圧力を１とし、出口タンク１５の出口
部の冷媒圧力を０としたときの圧力分布割合をとり、横
軸はタンク部奥行方向の距離をとったものである。図１
４の実験条件は、冷媒流量Ｇｒ＝１００Ｋｇ／ｈ、蒸
発器入口冷媒の乾き度ｘ＝０．１５である。

【００４９】図１４において、Ａは入口タンク１４及び
出口タンク１５を構成する椀状膨出部１８、１９、２
０、２１の先端接合面を、いずれも各タンク１４、１５
の内方側へ突出させている場合（第１実施例）で、椀状
膨出部１８、１９、２０、２１の最大内径がφ１８であ
り、先端接合面による絞り部の内径がφ１３である。こ
れに対し、Ｂは椀状膨出部１８、１９、２０、２１の先
端接合面を、それぞれ各タンク１４、１５の外面より外
側へ突出する鍔状部１８ｂ、１９ｂ、２０ｂ、２１ｂで
形成した場合（第２実施例）で、椀状膨出部１８、１
９、２０、２１の最大内径がφ１８であり、先端接合面
による絞り部は形成されない。

【００５０】なお、上記Ａ、Ｂいずれの場合も、入口タ
ンク１４及び出口タンク１５を上記寸法による同一形状
にしてある。図１４において、Ｐ１は入口タンク１４の
圧力損失、Ｐ２は前者Ａの出口タンク１５の圧力損失、
Ｐ２′は後者Ｂの圧力損失、Ｐ３は前者Ａの各チューブ
１２内差圧をそれぞれ示す。後者Ｂの場合には、前者Ａ
に比して、出口タンク１５における圧力損失Ｐ２′を図
示のごとく大幅に低減でき、その結果チューブ内差圧の
偏りも大幅に低減できるため、各チューブ１２に流れる
冷媒量の均一化を向上できる。

【００５１】また、上述の第１、第２実施例では、いず
れもタンク部とチューブとが一体成形された積層型の蒸
発器について説明したが、入口、出口タンク部とチュー
ブとが予め別体で形成され、入口タンク及び出口タンク
にチューブの両端を差し込んで、一体にろう付けされた
構成（いわゆるマルチフロータイプ）の蒸発器にも、本
発明は同様に適用できる。

【００５２】また、上述の第１、第２実施例では、冷媒
導入管３２もアルミニュウム等の金属で形成して、他の
部材とともに一体ろう付けしているが、冷媒導入管３２
を樹脂で成形して、接着等の固着手段で端板３０に固着
するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明蒸発器の第１実施例の正面図、
（ｂ）はその底面図である。

【図２】（ａ），（ｂ）はチューブを構成する２枚のコ
アプレートの正面図、（ｃ）は（ｂ）のコアプレートの
側面図である。

【図３】本発明蒸発器の第１実施例の要部の拡大断面図
である。

【図４】本発明を適用する冷凍サイクルの回路図であ
る。

【図５】本発明の作動原理を説明するための比較例の断
面図である。

【図６】本発明の作動原理を説明するための別の比較例
の断面図である。

【図７】本発明の第１実施例の作動原理を説明するため
の断面図である。

【図８】本発明の作動原理を説明するための別の比較例
の断面図である。

【図９】本発明の作動原理を説明するための別の比較例
の断面図である。

【図１０】（ａ）、（ｂ），（ｃ）は本発明における出
口タンクの通路断面積設定の理由を説明するグラフであ
る。

【図１１】（ａ）本発明蒸発器の第２実施例の正面図、
（ｂ）はその底面図である。

【図１２】本発明蒸発器の第２実施例における入口タン
ク側の要部拡大断面図である。

【図１３】本発明蒸発器の第２実施例における出口タン
ク側の要部拡大断面図である。

【図１４】本発明蒸発器の第２実施例による効果を示す
グラフである。

【符号の説明】

８膨張弁（減圧手段）９蒸発器１２チューブ（冷媒通路部）１４入口タンク１５出口タンク１６、１７コアプレート（金属薄板）１８、１９、２０、２１椀状膨出部１８ａ、１９ａ、２０ａ、２１ａ連通用開口部１８ｂ、１９ｂ、２０ｂ、２１ｂ鍔状部３２冷媒導入管

フロントページの続き (56)参考文献特開平４−163（ＪＰ，Ａ) 特開平６−323691（ＪＰ，Ａ) 特開平４−121560（ＪＰ，Ａ) 特開平５−79725（ＪＰ，Ａ) 特開平５−157401（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−92383（ＪＰ，Ｕ) 実開昭59−25071（ＪＰ，Ｕ) 実開昭49−33448（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 39/02 F28D 1/03

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）減圧手段で減圧された気液２相冷
媒が流入する入口タンク部と、（ｂ）この入口タンク部に入口が連通され、この入口タ
ンク部から前記気液２相冷媒が流入する多数の冷媒通路
部と、（ｃ）この多数の冷媒通路部の出口に連通され、この冷
媒通路部を通過した冷媒が流入する出口タンク部とを備
え、（ｄ）前記入口タンク部は前記冷媒通路部の入口の下方
もしくは側方に位置するように配置されており、（ｅ）前記入口タンク部の内部には、その奥行き方向の
所定位置で、前記減圧手段からの気液２相冷媒を噴出さ
せる冷媒導入管が配置されており、（ｆ）この冷媒導入管の外周面と前記入口タンク部の内
周面との間隙が液冷媒の毛細管現象が生じ得る程度の微
小間隙に設定されていることを特徴とする冷媒蒸発器。
【請求項２】前記入口タンク部、前記冷媒通路部、及
び前記出口タンク部は金属薄板を積層して構成され、一
体にろう付けされていることを特徴とする請求項１記載
の冷媒蒸発器。
【請求項３】前記冷媒導入管が一体にろう付けされて
いることを特徴とする請求項２記載の冷媒蒸発器。
【請求項４】前記出口タンク部はその通路断面積が前
記入口タンク部の通路断面積より大きく設定されている
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記
載の冷媒蒸発器。
【請求項５】前記入口タンク部の通路断面積は８０〜
３００ｍｍ²であり、前記出口タンク部の通路断面積は
３００ｍｍ²以上であることを特徴とする請求項１ない
し４のいずれか１つに記載の冷媒蒸発器。
【請求項６】前記冷媒導入管の先端部直径は６〜８ｍ
ｍであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
１つに記載の冷媒蒸発器。
【請求項７】前記冷媒導入管の長さは、前記入口タン
ク部の奥行き寸法をＷとしたとき、（Ｗ−２５０ｍｍ）
〜（Ｗ−１５０ｍｍ）の範囲に設定されていることを特
徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷媒
蒸発器。
【請求項８】前記冷媒導入管の外周面と前記入口タン
ク部の内周面との間隙が０．５〜２ｍｍの範囲に設定さ
れていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか
１つに記載の冷媒蒸発器。
【請求項９】前記入口タンク部、前記冷媒通路部、及
び前記出口タンク部は金属薄板を積層して構成され、この金属薄板は、前記入口タンク部及び前記出口タンク
部を構成する椀状膨出部を有し、この椀状膨出部の先端部には、連通用開口部を有する先
端接合面が形成されており、この先端接合面は、各タンク部の外面より外側へ向かっ
て突出する鍔状部で形成されているいることを特徴とす
る請求項１ないし８のいずれか１つに記載の冷媒蒸発
器。