JP4235932B2 - 蒸発器 - Google Patents

Description

技術分野
この発明は、例えば自動車用空調装置の蒸発器に関するものである。
背景技術
自動車用空調装置の蒸発器は、一般に積層型の熱交換器が採用され、チューブエレメントをフィンを介在して多数段に積層してコア本体を形成し、チューブエレメントの片側に設けられた一対のタンク部をＵ字状冷媒通路によって連通し、隣り合うチューブエレメントのタンク部を適宜連通してコア本体に複数パスの熱交換媒体流路を形成すると共に、コア本体の積層方向の一面に熱交換媒体の出入口部が設けられているものが公知である。
近年、積層型熱交換器にあって、例えば日本国特許第２７３７９８７号に示すように、上方に流入側のタンク（冷媒導入口）と流出側のタンク（冷媒排出口）とを設け、このタンク間をＵ字状の冷媒通路で連通すると共に、下方に前記冷媒通路と隔絶の流入側のタンクと流出側のタンクを設けたチューブエレメントと、逆に下方に流入側のタンク（冷媒導入口）と流出側タンク（冷媒排出口）とを設け、このタンク間を逆Ｕ字状の冷媒通路で連通すると共に、上方に前記冷媒通路と隔絶の流入側のタンクと流出側のタンクとを設けたチューブエレメントをフィンを介在して交互に設け、そして積層の最終段の一端側に分配プレートが配されている。
これにより、積層方向で上方と下方に一対の流入路（往路）が、また一対の流出路（復路）が形成され、一対の流入路に冷媒導入管から冷媒が流され、また一対の流出路に戻り冷媒が流され、冷媒排出管より排出される。
しかしながら、この蒸発器では、チューブエレメントの冷媒通路内を流れる冷媒は、交互に対向流となって性能の向上に貢献するが、一対の流入路の方向が分配プレートから同方向となっており、流れる冷媒が分配プレートの近くで多く流れ、先端に行くにつれて少量となり、温度分布上、分配プレート寄りが低く、先端寄りが高くなり、不均一となっている。
そこで、この発明は、冷媒の分配を良好にして温度分布の不均一を改善しようとするものである。
発明の開示
この発明に係る蒸発器は、一方に一対のタンクと、この一対のタンク間に冷媒が流れる冷媒通路と、他方に一対のタンクとを持つチューブエレメントとフィンを交互に積層して成る蒸発器において、上下端で積層方向に前記タンクの接続により往路として２つのタンク流路と復路として２つのタンク流路が形成され、前記往路にあって、一方のタンク流路の流れと他方のタンク流路の流れとが対向する方向となると共に、前記一方又は他方のタンク流路からチューブエレメントに交互に供給され、冷媒通路内を流れる冷媒が対向流とされるようにしたことにある。
これにより、往路としての上下の２つのタンク流路内を流れる冷媒は、まず積層方向の両側から対向流として流れ、そしてその冷媒が上方及び下方の２つのタンク流路からチューブエレメントの冷媒通路に交互に流され、その流れ方向が対向流とされることから、該冷媒が積層型熱交換器の前面に亘り均等に供給され、温度分布が良好となるものである。
往路の一方のタンク流路にあっては、蒸発器に並設のパイプにて冷媒が供給されることにある。また、パイプと往路の一方のタンク流路との接続は、積層方向で反流出入口側の先端に接続されるが、反流出入口側に寄った位置にて接続しても良いものである。
また、往路の他方のタンク流路にあっては、蒸発器に並設してパイプを配し、積層方向で流出入口側に寄った位置にて接続されるようにしても良い。
冷媒通路内の流れをＵフローとしたり、Ｎフローとしても良い。Ｕフローの場合、通路抵抗が小さいが、Ｎフローの方が流れる流路距離が長くなって熱交換性の向上になる。
発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
第１図、第２図において、蒸発器１の斜視図と分解斜視図が示され、コルゲート状のフィン２とチューブエレメント３とを交互に複数段積層し、最も外側にチューブエレメント３ａと３ｂを配して該蒸発器１のコア本体を形成している。
前記チューブエレメント３は、多数個用いられているもので、図３に示すような成形プレート５，５が接合されて構成されている。成形プレート５は、アルミニウム合金製のプレートをプレスして加工して形成されているもので、上方に筒状の２つのタンク形成用膨出部７，８が形成されると共に、このタンク形成用膨出部７，８間に後述する連通パイプ４７を取付けるための凹溝１０が形成されている。
また、成形プレート５には、該通路形成用膨出部１２が形成され、該通路形成用膨出部１２は、両タンク形成用膨出部７，８に至る所まで凹んで周囲の接合代より低くなっている。そして、縦方向で２つのタンク形成用膨出部７，８間から成型プレートの下端近傍まで延びる突条１３が形成されており、Ｕ字状の通路形成用膨出部７となっている。
さらに、成型プレート５の下方には、一対の円筒状のタンク形成用膨出部１５，１６が形成され、この両膨出部１５，１６は前記通路形成用膨出部１２の凹みが及んでいない。また、同じく下方にあって、成形プレート５のタンク形成用膨出部１５，１６間に後述する連通パイプ４７を取付けるための凹溝１８が形成されている。
このような成形プレート５，５が接合されて構成されるチューブエレメント３は、タンク形成用膨出部７，８にて一対のタンク２１，２２と、通路形成用膨出部１２にて冷媒通路２３と、タンク形成用膨出部１５，１６にて一対のタンク２４，２５と、凹溝１０，１０とで凹部２７が、そして凹溝１８，１８で凹部２９が形成されている。
そして、積層時に成形プレート５，５が接合されるチューブエレメント３を上下逆に配し、それから交互にフィン２を介在して積層して成るものであり、第１図、第２図で示すように、タンク２１群の連通により往路の第１のタンク流路２６と、タンク２４群の連通により往路の第２のタンク流路２８と、タンク２２群の連通により復路の第１のタンク流路３３と、タンク２５群の連通により往路の第２のタンク流路３６が構成され、そのタンク流路２６，２８，３３，３６内を流れる冷媒の流れは、第２図の２点鎖線で示すようになり、第１のタンク流路２６と第２のタンク流路２８との冷媒の流れは対向流となっている。そして、チューブエレメント３内を流れる冷媒の流れは、２点鎖線で示すように、上から下へ至って再び上へ戻されるのと、下から上へ至って再び戻されるものとの対向流となっている。
最も外側に配されるチューブエレメント３ａは、エンドプレート１９が取付けられると共に、その反対側に前記タンク２１を構成する成形プレート１２のタンク形成用膨出部８及び通路形成用膨出部１２に連なる冷媒流入用膨出部３０が形成され、その部分に形成の孔３１に下記する連通パイプ４７が接続される。
また、最も外側に配されるチューブエレメント３ｂは、前述した成形プレート５と平板状のエンドプレート３２が接合されて構成され、冷媒通路は前述したチューブエレメント３の１／２の厚みとなっている。
なお、エンドプレート３２の上方にタンク形成用膨出部８に整合する孔３４と、下記する連通パイプ４７の端が挿入される孔３５とが形成されると共に、下方に前記タンク形成用膨出部２２，２３と整合する孔３７，３８が形成されている。
さらに、最も外側に配されるチューブエレメント３ｂのエンドプレート３２上には、分配部４０と集合部４１が取付けられ、それぞれ分配通路４２と集合通路４３を構成し、分配通路４２はその上方で孔３５と連通し、下方で孔３７と連通し、該分配通路４２の分配部４０に突設の流入口４４を介して流入される冷媒を分配して上方の孔３５と下方の孔３７に分配供給している。
また、集合通路４３は、その上方で孔３４と連通し、下方で孔３８と連通し、この孔３４，３８を介して流出する冷媒を集め該集合通路４３の集合部４１に突設の流出口４５より外部へ流出するものである。４６は継手で前記分配部４０と集合部４１上に接着されている。
接続パイプ４７は、前記した多数の凹溝１０より成る凹部２７内に収納され、一端が前記した孔３５に接続され、他端が前記した冷媒流入用膨出部３０の孔３１内に挿入接続されている。
上述の構成において、この発明の蒸発器１における冷媒の流れを概略の構成図（第４図及至第６図）をもとに再度検証すると、冷媒は流入口４４から入って接続パイプ４７を通り先端から往路となる第１のタンク流路２６を反流出入口側から流出入口側へ流れ、また往路となる第２のタンク流路２８を流出入口側から反流出入口側へ流れるようになり、往路としての第１のタンク流路２６と第２のタンク流路２８とは対向流となっている。そして、第１及び第２のタンク流路２６，２８からの冷媒は、第６図に示すように、チューブエレメント３の冷媒通路２３に交互に流れ対向流となっている。
冷媒通路２３内の冷媒は、Ｕ字状のＵフローとして流れ、復路となる第１及び第２のタンク流路３３，３６を流れて流出口４５より排出される。
なお、この実施の形態にあって、チューブエレメント３は、Ｕフロー形の冷媒の流れであるが、必ずしもこれに限定されず、第７図、第８図に示すようなＮ字のＮフローの流れをとることも出来る。
この例における成形プレート５ａは、前記実施の形態と異なり、突条１３ａを下方から上方へ形成されると共に、他の突条１３ｂを下方から上方へ形成しているものである。これにより、成形プレートの２枚の接合により、チューブエレメント３ｃ内における冷媒通路２３ａはＮ字状で流れ（Ｎフロー）となる。これにより、冷媒通路の長さを長くとることが出来る。
なお、成形プレート５ａの構成にあって、他の部分は前記の例と同一のため、同一部分に同一の符号を付して説明を省略した。
第９図及至第１１図には、この発明の他の実施の形態が示され、前記した先の実施の形態と異なって、往路となる第１のタンク流路２６への接続パイプ４７からの接続位置を積層方向で先端ではなく、反流出入口側に寄った位置に設けた例で、具体的には第１０図に示すように、前記実施の形態例で使用のチューブエレメント３ａを端部でなく多少流入側に移動させ、チューブエレメント３間に介在させたことにある。
これによって、第１１図にも明らかなように、接続パイプ４７を流れる冷媒は、チューブエレメント３ａの冷媒流入用膨出部３０を通り、タンクより往路となる第１のタンク流路２６に入り、一部は反流出入口側へ流れ、多くは流出入口側へ流れ流出口４５に至る。
また、往路となる第２のタンク流路２６については、接続パイプ４９を設け、この接続パイプ４９より第２のタンク流路２６に冷媒を流す例で、流出入口側に寄った位置に接続させたものである。
具体的には、第１０図に示すように、前記実施の形態例で使用のチューブエレメント３ａを上下逆にし、流出入口側に寄った位置でチューブエレメント３間に介在させたことにある。これによって、第１２図にも明らかなように、接続パイプ４９を流れる冷媒は、チューブエレメント３ａの冷媒流入用膨出部３０を通り、タンクより往路となる第２のタンク流路２８に入り、一部は流出入口側へ流れ、多くは反流出入口側へ流れる。この第２のタンク流路２８の流れ方向は、前記第１のタンク流路２６の流れ方向と対向流となっている。前記第２のタンク流路２８に接続の接続パイプ４９へ冷媒を流すため、エンドプレート３２に孔が穿設されると共に、分配部４０が伸ばされて分配通路４２が前記接続パイプ４９に接続されるように構成されている。
第２の実施の形態例では、前述の点が相違するが、その他の構成は相違せず、同一の部分に同一符号を付して説明を省略した。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明によれば、往路としての上下の２つのタンク流路内を流れる冷媒は、まず積層方向の両側から対向流として流れ、そして冷媒は上方及び下方のそれぞれのタンク流路からチューブエレメントの冷媒通路に交互に流され、その流れ方向も対向流とされるものである。
これによって、冷媒が積層型熟交換器の前面に担り均等に供給され、温度分布が良好となるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施の形態で、斜視図である。
第２図は、同上の分解斜視図である。
第３図は、チューブエレメントを構成する一対の成形プレートである。
第４図及至第６図は、同上の概略構成における冷媒の流れを示す説明図で、第４図は平面図、第５図は底面図、第６図は側面図である。
第７図、第８図は、冷媒通路がＮフローの成形プレートと、この一対の成形プレートが接合されて形成のチューブエレメントの斜視図である。
第９図は、この発明の他の実施の形態で、斜視図である。
第１０図は同上の分解斜視図である。
第１１図、第１２図は、同上の概略構成における冷媒の流れを示す説明図で、第１１図は平面図、第１２図は底面図である。

Claims (7)

1. 一方に一対のタンクと、この一対のタンク間に冷媒が流れる冷媒通路と、他方に一対のタンクとを持つチューブエレメントとフィンを交互に積層して成る蒸発器において、
   上下端で積層方向に前記タンクの接続により往路として２つのタンク流路と復路として２つのタンク流路が形成され、前記往路にあって、一方のタンク流路の流れと他方のタンク流路の流れとが対向する方向となると共に、
   前記一方又は他方のタンク流路からチューブエレメントに交互に供給され、冷媒通路内を流れる冷媒が対向流とされるようにしたことを特徴とする蒸発器。
2. 往路の一方のタンク流路にあっては、蒸発器に並設のパイプにて冷媒が供給されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の蒸発器。
3. パイプと往路の一方のタンク流路との接続は、積層方向で反流出入口側の先端に接続されることを特徴とする請求の範囲第２項記載の蒸発器。
4. パイプと往路のタンク流路との接続は、積層方向で反流出入口側に寄った位置にて接続されることを特徴とする請求の範囲第２項記載の蒸発器。
5. 往路の他方のタンク流路にあっては、蒸発器に並設してパイプを配し、積層方向で流出入口側に寄った位置にて接続されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の蒸発器。
6. 冷媒通路の流れをＵフローとしたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の蒸発器。
7. 冷媒通路の流れをＮフローとしたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の蒸発器。

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