JP4106726B2

JP4106726B2 - 冷媒蒸発器

Info

Publication number: JP4106726B2
Application number: JP04173598A
Authority: JP
Inventors: 竜也遠山; 山内　　芳幸
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: JPH11237198A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用の冷凍サイクルや、家屋、ビル、工場、店舗等の置型冷凍サイクルにおいて冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷媒蒸発器として、１ターンの全パスタイプの冷媒蒸発器を例に説明する。この冷媒蒸発器は、複数のチューブの一端側が入口タンクで、他端側が出口タンクであるとともに、複数のチューブの各冷媒通路がＵターンするもので、図１上段左図に示すように、入口タンク２および出口タンク３はそれぞれ単純な分配容器として作用するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記に示した従来の冷媒蒸発器では、入口タンク２の冷媒入口２ａに近い側のチューブに渇き度の高い冷媒が供給され、逆に冷媒入口２ａから遠い側のチューブに渇き度の低い冷媒（図１の棒グラフ中のハッチングで示される）が供給されてしまう。また、入口タンク２内において冷媒入口２ａから遠い側の内圧が高くなってしまい、入口タンク２の冷媒入口２ａ側の冷媒流量（図１の棒グラフの高さで示される）が少なく、冷媒入口２ａから遠い側の冷媒流量が多くなってしまう。
このように、冷媒入口２ａに近い側のチューブへは、冷媒流量が少なく、且つ渇き度も高いため、図１上段右図に示すように、冷媒入口２ａに近い側のチューブを通過した空気の冷却度合が低くなって、大きな冷却ムラができてしまう。
【０００４】
そこで、図１中段左図に示すように、入口タンク２の内部に、冷媒流の抵抗になる絞り手段５を配置して、冷媒入口２ａに近い側の内圧を高め、遠い側の内圧を下げて、渇き度の低い冷媒が供給される冷媒入口２ａに近い側のチューブへの冷媒流量を増加させた。
すると、図１中段右図に示すように、冷媒入口２ａに近い側のチューブを通過した空気の冷却度合を従来のものより高めることができたが、少量ではあるが冷媒入口２ａに近い側のチューブを通過する空気の冷却度合が低くなり、少量の冷却ムラが発生する不具合が残る。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、各チューブの入口出口間の圧力差をコントロールして、各チューブに流れる冷媒の流量を細かく調節し、全チューブを通過する空気の温度ムラを極力抑えることが可能な冷媒蒸発器の提供にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷媒蒸発器は、次の技術的手段を採用した。
〔請求項１の手段〕
入口タンク内と出口タンク内のそれぞれに絞り手段を配置したことにより、各チューブの入口出口間の圧力差をコントロールすることが可能になり、各チューブに流れる冷媒の流量を細かく調節することができる。この結果、各チューブにおいて渇き度に応じた流量の冷媒を流すことが可能になり、全チューブを通過した空気の温度ムラを低く抑えることができる。
【０００７】
〔請求項２の手段〕
全パスタイプの冷媒蒸発器は、入口タンク内の圧力差が大きく、また出口タンク内の圧力差も大きいため、温度ムラが大きくなり易いが、本発明を採用したことにより、全パスタイプであっても温度ムラを低く抑えることができる。
【０００８】
〔請求項３の手段〕
１ターンタイプの冷媒蒸発器は、複数ターンタイプに比較して冷媒圧損が低く冷房能力も向上できるため、複数ターンタイプに比較して薄幅化が可能になる。そして、この１ターンタイプの冷媒蒸発器は、全パスタイプであるが、上述のように、本発明を採用したことにより、温度ムラを低く抑えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、実施例および変形例に基づき説明する。
〔実施例〕
冷媒蒸発器の概略を図２を用いて説明する。この冷媒蒸発器は、１ターンの全パスタイプで、冷媒通路がＵターンする複数本（例えば、２２本）のチューブ１と、各チューブ１の一端側に設けられて各チューブ１に冷媒を分配する入口タンク２と、各チューブ１の他端側に設けられて各チューブ１を通過した冷媒を収集する出口タンク３と、各チューブ１間に配置されたコルゲートフィン４とを備える。そして、入口タンク２には、内部に霧状冷媒を供給する冷媒入口２ａ（図１参照）が設けられ、出口タンク３には、熱交換後の気化冷媒を排出する冷媒出口３ａ（図１参照）が設けられており、この実施例では冷媒入口２ａおよび冷媒出口３ａは同方向に並設されている。
なお、入口タンク２および出口タンク３は、各チューブ１に対して別体に設けられたものであっても良いし、各チューブ１と一体的に設けられたものであっても良い。
【００１０】
入口タンク２の内部には、この入口タンク２内を流れる冷媒の通路面積を絞る絞り手段５が２つ配置されている。具体的には、車両用の冷媒蒸発器を構成する２２本のチューブ１の内、冷媒入口２ａより２本目と３本目のチューブ間、および８本目と９本目のチューブ間の入口タンク２内に、縦長穴形状（例えば、３×１８ｍｍの楕円穴）の絞り手段５が配置されている。
一方、出口タンク３の内部にも、この出口タンク３内を流れる冷媒の通路面積を絞る絞り手段６が１つ配置されている。具体的には、２２本のチューブ１の内、冷媒出口３ａより８本目と９本目のチューブ間の出口タンク３内に、円穴形状（例えば、直径１３ｍｍの円穴）の絞り手段６が配置されている。
【００１１】
ここで、入口タンク２内のみに２つの絞り手段５を設けた場合について説明する。各チューブ１の入口出口の圧力差は、図３の（ａ）に示すようになる。つまり、入口タンク２内の２つの絞り手段５により、入口タンク２内において冷媒入口２ａ側の２本目の内圧が高く、次いで冷媒入口２ａ側から３本目〜８本目の内圧が高く、９本目以降の内圧が低くなる。そして、出口タンク３の内圧は、冷媒出口３ａに遠いほど高い。このため、各チューブ１の入口出口の圧力差は、冷媒入口２ａ側の２本のチューブ１の圧力差が３．９、冷媒入口２ａ側から３本目〜８本目のチューブ１の圧力差が２．６、９本目以降のチューブ１の圧力差が１．２となる。
しかるに、入口タンク２内のみに絞り手段５を設けた場合（図１の中段右図参照）では、従来技術の課題で示したように、絞り手段５がない場合（図１の上段右図参照）に比較して冷却ムラを減らすことができるが、冷媒入口２ａに近い側において少量の冷却ムラが発生する。
【００１２】
この実施例の冷媒蒸発器は、入口タンク２内に２つの絞り手段５を設けるとともに、出口タンク３部にも１つの絞り手段６が設けられているため、各チューブ１の入口出口の圧力差は、図３の（ｂ）に示すようになる。つまり、出口タンク３内の絞り手段６により、９本目以降の内圧が０．５高くなり、各チューブ１の入口出口の圧力差は、冷媒入口２ａ側の２本のチューブ１の圧力差が４．４、冷媒入口２ａ側から３本目〜８本目のチューブ１の圧力差が３．１、９本目以降のチューブ１の圧力差が１．０となる。
この結果、図１の下段左図に示すように、渇き度の高い冷媒が流入する冷媒入口２ａから２本目までのチューブ１には多くの冷媒が流れ、反対に渇き度の低い冷媒が流入する９本目以降のチューブ１には少量の冷媒が流れる。つまり、各チューブ１に流れる冷媒重量流量が均一化することになり、図１の下段右図に示すように、冷媒蒸発器を通過した空気の冷却ムラをほとんどなくすことができ、結果的に冷房能力を向上できる。
【００１３】
一方、自動車用冷凍サイクルでは、使用環境の変動によって、冷媒蒸発器に供給される冷媒の渇き度が大きく変動する場合がある。
従来使用していた例えば９０ｍｍ幅で４ターンタイプの冷媒蒸発器では、良好な冷媒ディストリビューションが得られていたため、供給される冷媒の渇き度が変動しても、安定した冷房能力を得ることができた（図４の一点鎖線Ａ参照）。
【００１４】
しかるに、薄型化と、タンク内の圧力損失低減による冷媒能力向上を図るべく、７０ｍｍ幅で、１ターンの全パスタイプの冷媒蒸発器を開発する場合において、入口タンク２内のみに２つの絞り手段５を設けた場合では、図４の破線Ｂに示すように、供給される冷媒の渇き度が低いと、冷房能力が低下する不具合が発生してしまう。
【００１５】
この実施例の冷媒蒸発器は、入口タンク２内に２つの絞り手段５を設けるとともに、供給される冷媒の渇き度の変化に影響されない出口タンク３内にも１つの絞り手段６が設けられているため、上述のように、各チューブ１の入口出口に適切な圧力差が生じ、各チューブ１に流れる冷媒重量流量が均一化する。このため、図４の実線Ｃに示すように、供給される冷媒の渇き度が変動しても、安定した冷房能力を得ることができる。また、４ターンタイプの冷媒蒸発器に比較して、本実施例の冷媒蒸発器は全パス化したことによる圧力損失の低減によって、冷房能力の向上が図れる。
【００１６】
〔変形例〕
上記の実施例では、各チューブ１の冷媒通路がＵターンする１ターンタイプの冷媒蒸発器を例に示したが、各チューブ１の冷媒通路がストレートなタイプの冷媒蒸発器に本発明を適用しても良い。また、この冷媒通路ストレートタイプの冷媒蒸発器を複数積層使用する場合においても本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、全パスタイプの冷媒蒸発器を例に示したが、全パスタイプではない冷媒蒸発器に本発明を適用しても良い。つまり、複数のチューブ１の両端にあるタンクの少なくとも一方のタンク内を仕切板等で区画して入口タンク２、出口タンク３、あるいは中間タンク（入口タンク２と出口タンク３を兼ねるタンク）を形成した冷媒蒸発器に本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷媒の分配状態説明図および冷却ムラを示す温度分布図である。
【図２】冷媒蒸発器の概略図である。
【図３】各チューブの入口出口間の圧力差を示す図である。
【図４】供給冷媒の渇き度（高圧圧力）と冷房能力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１チューブ
２入口タンク
３出口タンク
４コルゲートフィン
５入口タンクの絞り手段
６出口タンクの絞り手段

Claims

内部に冷媒が流れる冷媒通路を備えた複数のチューブと、この複数のチューブに冷媒を分配する入口タンクと、前記複数のチューブを通過した冷媒を収集する出口タンクと、を備える冷媒蒸発器において、
前記入口タンクの内部には、この入口タンク内を流れる冷媒の通路面積を絞る絞り手段が少なくとも１つ配置されるとともに、
前記出口タンクの内部にも、この出口タンク内を流れる冷媒の通路面積を絞る絞り手段が少なくとも１つ配置されたことを特徴とする冷媒蒸発器。
請求項１の冷媒蒸発器において、
前記複数のチューブの一端側が前記入口タンクであるとともに、前記複数のチューブの他端側が前記出口タンクである全パスタイプであることを特徴とする冷媒蒸発器。
請求項２の冷媒蒸発器は、
前記複数のチューブの各冷媒通路がＵターンする１ターンタイプであることを特徴とする冷媒蒸発器。