JP3666091B2

JP3666091B2 - 冷媒蒸発器

Info

Publication number: JP3666091B2
Application number: JP33542695A
Authority: JP
Inventors: 泰一相川; 吉治梶川; 栄一鳥越
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2015-12-22
Also published as: JPH09178297A; US5680773A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷房装置に使用される冷媒蒸発器（エバポレータ）に関し、特に冷媒との熱交換効率が高く、小型化が可能なエバポレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３には従来の積層型エバポレータの一例（実開平７−１２７７８号等）を示す。エバポレータは多数のコア体１を垂直姿勢で横方向へ積層接合したもので、各コア体１は図４に示すコアプレート５をモナカ合わせに外周縁で衝合して構成されている。すなわち、コアプレート５は、長板を外周縁５１と中央の仕切部５２を除いて浅くプレスで凹陥させた半容器状をしており、上端部および下端部の左右位置はより深い円形の凹陥部５３′、５４′、５５′、５６′となっている。なお、この凹陥部５３′〜５６′はコアプレート５がエバポレータのいずれの部分を構成するかによって、円形に打ち抜かれ、あるいは打ち抜かれることなく閉鎖状態とされる。
【０００３】
このようなコアプレート５を衝合すると、その長手方向の中間部は、内空間が上記仕切部５２により左右に区画された偏平な密閉容器状のチューブ４（図３）となり、コアプレート５の左右上下の凹陥部５３′〜５６′（図４）は、コア体１の両側面から突出する円形のタンク部となる。そして、各コア体１を、対向するタンク部の突出端で突き合わせ接合することにより、隣接して左右方向へ並行に延びるタンク２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ（図３）を上端と下端にそれぞれ設けた積層型エバポレータが構成される。なお、タンク２Ａ、２Ｂは後述のように中間位置で閉鎖されている。
【０００４】
前後に位置する上下の各タンク２Ａ、３Ａと２Ｂ、３Ｂはそれぞれ、仕切部５２で区画されたチューブ４内の各流路１３Ａ、１３Ｂ（図４）で連通させられ、これら各流路１３Ａ、１３Ｂの内壁には、斜めに延びる多数のリブ１３１、１３２が一体成型により突設してある。これらリブ１３１、１３２は、コアプレート５を衝合した状態で他のコアプレートのリブ１３１、１３２と互いに交叉して、各流路１３Ａ、１３Ｂを流通する冷媒が攪拌される。
【０００５】
図３において、隣接するチューブ４間は空気流通路Ｐとなっており、ここにコルゲートフィン４１が配設されている。なお、空気は図の矢印で示すように、後側タンク２Ａ、３Ａから前側タンク３Ａ、３Ｂの方向へと流れる。
蒸発器の左右端はエンドプレート６（一方のみ図示）により閉鎖されており、このエンドプレート６のうち図の右端のものは、上側に位置する前後のタンク２Ａ、２Ｂを連通させる流路６１を有している。一方、蒸発器の左端では、風下側の前上側タンク２Ｂに冷媒供給管７１が接続され、後上側タンク２Ａに冷媒排出管７２が接続されている。
【０００６】
図５には冷媒の循環経路を示し、冷媒供給管７１から前上側タンク２Ｂの左半部へ供給された冷媒は、この部分のチューブを下方へ流通して前下側タンク３Ｂへ流入し、これの左半部から右半部へ流れる。その後、流れの向きを上方へ変えて前上側タンク２Ｂの右半部へ至り、エンドプレート６の流路６１を経て後上側タンク２Ａの右半部へ流入した後、チューブを下方へ流通して後下側タンク３Ａの右半部へ至り、これを左半部へ流れる。そして、この部分のチューブを上方へ流れ、後上側タンク２Ａの左半部から冷媒排出管７２へ流出する。
【０００７】
このように冷媒は前側タンク２Ｂ、３Ｂ間のチューブ内を流通した後、後側タンク２Ａ、３Ａ間のチューブ内を流通して、空気流通路Ｐを流れる空気を冷却する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、チューブ内の各流路のうち、実際に空気流の冷却に寄与するのは上下端の各凹陥部５３′〜５６′を除いた領域（図４のＥ領域）である。従来、上下前後の各タンクの流路断面積は、乾き度が大きい冷媒を円滑に流通させるに足る断面積を確保した後側タンクの大きさと等しくしてあるが、近年の冷媒蒸発器の小型化の要請より、熱交換に実質的に寄与する領域を極力大きくすることが望まれている。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するもので、空気流の冷却に実質的に寄与する部分を拡大することにより、コンパクトな形状で、効率的な冷却を行うことが可能な冷媒蒸発器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、空気流の風下側と風上側とに上下各一対のタンク（２Ａ、３Ａ、２Ｂ、３Ｂ）を備えるとともに、
前記風下側と風上側のタンク（２Ａ、３Ａ、２Ｂ、３Ｂ）は隣接して並行に延びるようになっており、
前記風下側の上下のタンク（２Ｂ、３Ｂ）間を結ぶ多数のチューブ（４）内に流通させた冷媒を、前記風上側の上下のタンク（２Ａ、３Ａ）間を結ぶ多数のチューブ（４）内に流通させて、これらチューブ（４）間を流通する空気流を冷却する冷媒蒸発器において、
前記風上側の上下一対のタンク（２Ａ、３Ａ）間を結ぶ前記多数のチューブ（４）内に形成される冷媒流路（１３Ａ）の幅を、前記風上側の上下一対のタンク（２Ａ、３Ａ）を実現するために形成された開口（５３１、５５１）よりも小さくし、
前記風下側の上下一対のタンク（２Ｂ、３Ｂ）の断面積を、前記風上側の上下一対のタンク（２Ａ、３Ａ）の断面積よりも小さくしたことを特徴としている。
この構成において、風下側の上下のタンク内を流通する冷媒は乾き度が小さく、比容積が小さい。したがって、タンクの断面積を小さくしても流通抵抗はそれほど増大せず、円滑な流通が保証される。
このようにタンクの断面積を小さくすることにより、空気流の冷却に実質的に寄与するチューブの長さを長くすることができ、コンパクトな形状で効率的な空気冷却が可能である。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の冷媒蒸発器において、風上側の上下一対のタンク（２Ａ、３Ａ）の断面形状を、チューブ（４）方向に短径を位置させた楕円形とし、この短径を、円形断面とした風下側の上下一対のタンク（２Ｂ、３Ｂ）のチューブ方向の径とほぼ同一とする。
この構成によれば、風上側の上下のタンク断面積を十分に確保して、乾き度の大きい冷媒の円滑な流通を保証できるとともに、これら上下のタンクを結ぶチューブ長も長く確保されるから、効率的な空気冷却が実現される。
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の冷媒蒸発器において、前記風上側の上下一対のタンク（２Ａ、３Ａ）の前記開口（５３１、５５１）の縦径を、前記風下側の上下一対のタンク（２Ｂ、３Ｂ）を実現するために形成された開口（５４１、５６１）のものとほぼ同一にしたことを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、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、前記風下側の上下一対のタンク（２Ｂ、３Ｂ）間を結ぶ前記多数のチューブ（４）内に形成される冷媒流路（１３Ｂ）の幅を、前記風下側の上下一対のタンク（２Ｂ、３Ｂ）を実現するために形成された開口（５４１、５６１）よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１において、冷媒蒸発器の基本構造は既に説明した従来例と同様であり、多数のコア体１が横方向へ積層されて構成されている。各コア体１は半容器状のコアプレート５を衝合して構成されており、隣接するコア体１の間に空気流通路１３Ａ、１３Ｂが形成されて、ここにコルゲートフィン４１が設けられている。
【００１３】
コアプレート５には図の矢印方向で流入する空気流に対して、上流側の上下端と下流側の上下端にそれぞれ凹陥部５３〜５５が形成されている。これら凹陥部には下流側のもの５４、５６に円形の開口５４１、５６１が形成され、コア体１を積層結合した状態で下流側タンク２Ｂ、３Ｂが実現される。また、上流側の凹陥部５３、５５には楕円形の開口５３１、５５１が形成されて、コア体１を積層結合した状態で上流側タンク２Ａ、３Ａが実現される。
【００１４】
ここで、上流側に位置する開口５３１、５５１は水平方向へ延びる楕円形となっており、その短径は、下流側に位置する円形開口５４１、５６１の直径とほぼ同一となっている。これにより、上流側開口５３１、５５１は下流側開口５４１、５６１よりも大きな断面積を確保しつつ縦径は下流側のものと同一となっている。
【００１５】
上記下流側開口５４１、５６１の直径（すなわち下流側タンク２Ｂ、３Ｂ）の断面積）は、図２に示すように、既に説明した従来のもの（図の左側部に外形の概略を示す）よりも小さくしてある。すなわち、下流側タンク２Ｂ、３Ｂ内を流れる冷媒の乾き度は小さいから、その比容積も小さい。タンク２Ｂ、３Ｂ内を流れる冷媒の質量流量は一定と考えられるから、冷媒流速は遅く、したがって、下流側タンク２Ｂ、３Ｂの断面積を従来より小さくしても、流通時の圧損は小さく抑えることができる。
【００１６】
そこで、上述のように円形の下流側開口５４１、５６１の直径を小さくし、これに伴い生じる空きスペースに、上流側開口５３１、５５１を楕円状に延ばしてその開口面積（すなわち上流側タンク２Ａ、３Ａの断面積）を確保する。また、下流側の上下の開口５４１、５６１を連通する冷媒流路１３Ｂはその幅が開口５４１、５６１よりも拡大して、流通空気の効率的な冷却を可能としている。一方、上流側の上下の開口５３１、５５１を連通する冷媒流路１３Ａはその幅が開口５３１、５５１よりも縮小して、過熱蒸気域の減少が図られている。
【００１７】
このような構造によれば、十分な断面積を確保した上流側タンク２Ａ、３Ａにより、乾き度の大きい上流側冷媒の円滑な流れが保証されるとともに、実質的に空気冷却に寄与する冷媒流路の長さＬ1 が図示のように従来のＬ2 に比して長くなっているから、効率的な空気冷却が可能であり、冷媒蒸発器のコンバクト化をも実現することができる。
【００１８】
特に、本実施形態のように、上下流側の上下位置にそれぞれタンク２Ａ〜３Ｂを設けた蒸発器では、各タンク２Ａ〜３Ｂの縦径が小さくなることにより冷媒流路１３Ａ、１３Ｂの長さＬ1 を大幅に増加させることができ、本発明を適用した場合の効果が大きい。
なお、上流側流路の流路長は犠牲になるが、上流側開口５３１、５５１（上流側タンク５３、５５）の形状を円形としても、従来構造に較べると冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における、冷媒蒸発器の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態における、コアパネルの形状を従来のものと比較した内面正面図である。
【図３】従来例における、冷媒蒸発器の全体斜視図である。
【図４】従来例における、コアパネルの内面正面図である。
【図５】従来例における、冷媒循環経路を示す冷媒蒸発器の概略斜視図である。
【符号の説明】
１…コア体、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ…タンク、４…チューブ、５…コアパネル。

Claims

空気流の風下側と風上側とに上下各一対のタンク（２Ａ、３Ａ、２Ｂ、３Ｂ）を備えるとともに、
前記風下側と風上側のタンク（２Ａ、３Ａ、２Ｂ、３Ｂ）は隣接して並行に延びるようになっており、
前記風下側の上下のタンク（２Ｂ、３Ｂ）間を結ぶ多数のチューブ（４）内に流通させた冷媒を、前記風上側の上下のタンク（２Ａ、３Ａ）間を結ぶ多数のチューブ（４）内に流通させて、これらチューブ（４）間を流通する空気流を冷却する冷媒蒸発器において、
前記風上側の上下一対のタンク（２Ａ、３Ａ）間を結ぶ前記多数のチューブ（４）内に形成される冷媒流路（１３Ａ）の幅を、前記風上側の上下一対のタンク（２Ａ、３Ａ）を実現するために形成された開口（５３１、５５１）よりも小さくし、
前記風下側の上下一対のタンク（２Ｂ、３Ｂ）の断面積を、前記風上側の上下一対のタンク（２Ａ、３Ａ）の断面積よりも小さくしたことを特徴とする冷媒蒸発器。
前記風上側の上下一対のタンク（２Ａ、３Ａ）の断面形状を、前記チューブ（４）方向に短径を位置させた楕円形とし、
前記短径を、前記風下側の上下一対のタンク（２Ｂ、３Ｂ）の前記チューブ方向の径とほぼ同一としたことを特徴とする請求項１に記載の冷媒蒸発器。
前記風上側の上下一対のタンク（２Ａ、３Ａ）の前記開口（５３１、５５１）の縦径を、前記風下側の上下一対のタンク（２Ｂ、３Ｂ）を実現するために形成された開口（５４１、５６１）のものとほぼ同一にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の冷媒蒸発器。
前記風下側の上下一対のタンク（２Ｂ、３Ｂ）間を結ぶ前記多数のチューブ（４）内に形成される冷媒流路（１３Ｂ）の幅を、前記風下側の上下一対のタンク（２Ｂ、３Ｂ）を実現するために形成された開口（５４１、５６１）よりも大きくした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。