JP5408951B2 - Refrigerant evaporator and air conditioner using the same - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクル中に設けられる冷媒蒸発器に関し、特に車両用空調装置に適用して好適なアルミ合金製の冷媒蒸発器およびそれを用いた空調装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigerant evaporator provided in a refrigeration cycle, and more particularly to an aluminum alloy refrigerant evaporator suitable for application to a vehicle air conditioner and an air conditioner using the same.
車両用空調装置の冷凍サイクルに用いられる冷媒蒸発器として、冷媒を上下方向に流す冷媒流路を有し、該冷媒流路の外側を流れる空気の流れ方向と直交方向に多数並列に配置されるとともに、空気の流れ方向に沿って前後に複数列に配置された多数の冷媒チューブと、多数の冷媒チューブの上下両端に接続されて空気の流れ方向と直交する方向に配置されるとともに、複数列の冷媒チューブに対応して内部が列方向に仕切壁により第1タンク部と第2タンク部とに仕切られ、冷媒の分配もしくは集合を行う上下一対のタンクとを備え、冷媒入口から流入した冷媒をタンク内の複数箇所に設けられている仕切板により区画される複数のブロックの冷媒チューブ内に順次流通させて空気と熱交換させ、空気を冷却するように構成したオールアルミ合金製の冷媒蒸発器が知られている。 As a refrigerant evaporator used in a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner, it has a refrigerant flow path for flowing a refrigerant in the vertical direction, and is arranged in parallel in a direction orthogonal to the flow direction of air flowing outside the refrigerant flow path. In addition, a large number of refrigerant tubes arranged in a plurality of rows before and after along the air flow direction, and a plurality of rows connected to the upper and lower ends of the many refrigerant tubes in a direction orthogonal to the air flow direction The refrigerant is divided into a first tank part and a second tank part by a partition wall in a row direction corresponding to the refrigerant tubes, and includes a pair of upper and lower tanks for distributing or collecting the refrigerant, and refrigerant flowing from the refrigerant inlet Is configured to cool the air by sequentially circulating the refrigerant in the refrigerant tubes of a plurality of blocks partitioned by partition plates provided at a plurality of locations in the tank to exchange heat with the air. Alloy refrigerant evaporator is known.
上記構成を有する冷媒蒸発器において、複数のブロックの1つを、冷媒が上タンクの第1タンク部に仕切壁に沿う方向から流入し、この第1タンク部からサイド冷媒通路を経て第2タンク部に流通され、さらに第1タンク部および第2タンク部のそれぞれから複数の冷媒チューブに分配されて流通されるUターンブロック部としたものが、特許文献1に記載されている。また、特許文献2には、複数の冷媒チューブを流通して上タンクの第2タンク部に集合された冷媒を、そのまま仕切壁を隔てた第1タンク部に流通させるため、仕切壁に複数個の連通孔を穿設したものが記載されている。
In the refrigerant evaporator having the above configuration, in one of the plurality of blocks, the refrigerant flows into the first tank portion of the upper tank from the direction along the partition wall, and passes through the side refrigerant passage from the first tank portion to the second tank.
しかしながら、上記特許文献1に記載の冷媒蒸発器では、上方に位置する上タンクのUターンブロック部において、液冷媒が慣性により冷媒流入方向の手前側の冷媒チューブに流れ易く、第1タンク部から第2タンク部に流入した液冷媒をその最奥側まで十分に到達させることができない場合がある。このため、第2タンク部に接続されている複数の冷媒チューブに対する液冷媒の分配が不均一となり、冷媒チューブの外部を流通する空気との熱交換が有効に行われない部分が生じ、熱交換性能が低下するという問題を有している。
However, in the refrigerant evaporator described in
一方、上記特許文献2に記載の冷媒蒸発器には、第1タンク部と第2タンク部とを仕切る仕切壁に複数個の連通孔を穿設したものが記載されているが、これは、上タンクの第2タンク部に集合された冷媒を、そのまま仕切壁を隔てた第1タンク部に流通させるためのものであって、上タンクのUターンブロック部において、上タンクの第1タンク部に仕切壁に沿う方向から流入された液冷媒を、Uターンブロック部を構成する第1タンク部および第2タンク部の双方に対してその長さ方向の全領域に均等に分配することを示唆するものではない。
On the other hand, in the refrigerant evaporator described in
さらに、タンク間を仕切る仕切壁に複数個の連通孔を穿設する場合には、タンク内にかかる冷媒圧力による応力が複数個の連通孔間の壁面に作用し、これがタンクの耐圧強度に影響を及ぼすことになる。従って、タンクの耐圧強度を確保するには、冷媒の圧損増大を抑制しながら、板厚を厚くできない、均一な冷媒分配機能の確保、開口面積の確保等々の制約条件が課せられている構成の仕切壁において連通孔を設定する必要がある。 In addition, when a plurality of communication holes are drilled in the partition wall that separates the tanks, the stress due to the refrigerant pressure applied to the tank acts on the wall surface between the plurality of communication holes, which affects the pressure resistance of the tank. Will be affected. Therefore, in order to ensure the pressure resistance of the tank, there is a configuration in which restrictions such as ensuring a uniform refrigerant distribution function and securing an opening area are imposed, while preventing an increase in refrigerant pressure loss and increasing the plate thickness. It is necessary to set a communication hole in the partition wall.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、Uターンブロック部の第1タンク部および第2タンク部に接続されている複数の冷媒チューブへの液冷媒の分配を均一化し、熱交換性能を向上するとともに、タンク部の耐圧強度を十分確保することが可能な冷媒蒸発器およびそれを用いた空調装置を提供することを目的とする。 This invention is made in view of such a situation, Comprising: Distribution of the liquid refrigerant | coolant to the several refrigerant | coolant tube connected to the 1st tank part and 2nd tank part of a U-turn block part is equalize | homogenized. An object of the present invention is to provide a refrigerant evaporator capable of improving the heat exchange performance and ensuring sufficient pressure resistance of the tank section, and an air conditioner using the refrigerant evaporator.
上記課題を解決するために、本発明の冷媒蒸発器およびそれを用いた空調装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる冷媒蒸発器は、冷媒を上下方向に流す冷媒流路を有し、該冷媒流路の外側を流れる外部流体の流れ方向と直交方向に多数並列に配置されるとともに、前記外部流体の流れ方向に沿って前後に複数列に配置された多数の冷媒チューブと、前記多数の冷媒チューブの上下両端に接続されて前記外部流体の流れ方向と直交する方向に配置されるとともに、前記複数列の冷媒チューブに対応して内部が列方向に仕切壁により第1タンク部と第2タンク部とに仕切られ、冷媒の分配もしくは集合を行う上下一対のタンクとを備え、前記タンクには、冷媒入口と冷媒出口とが設けられ、前記冷媒入口から流入した冷媒が前記タンク内の複数箇所に設けられている仕切板により区画される複数のブロックの前記冷媒チューブ内を順次流通した後、前記冷媒出口から流出されるアルミ合金製の冷媒蒸発器において、前記複数のブロックの1つが、前記冷媒が前記上タンクの前記第1タンク部または前記第2タンク部のいずれか一方に前記仕切壁に沿う方向から流入し、そこから前記いずれか他方のタンク部に流通され、該第1タンク部および第2タンク部の各々から前記複数の冷媒チューブに分配されて流通されるUターンブロック部とされ、該Uターンブロック部において、前記上および下タンクの前記第1タンク部と前記第2タンク部との間を仕切る前記仕切壁が、芯材にA3003−H14を用いたクラッド材とされ、その仕切壁に、前記第1タンク部および前記第2タンク部間を連通する前記仕切壁の長さ方向に沿う複数個の冷媒分配孔が設けられ、該冷媒分配孔は、複数の孔の距離をb、孔列方向の孔長さをa、前記仕切壁厚さをtとしたとき、a/b≦−0.0697×t2+0.3274×t+0.4594、ただし、t=1〜2mm、とされていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the refrigerant evaporator of the present invention and the air conditioner using the same employ the following means.
That is, the refrigerant evaporator according to the present invention has a refrigerant flow path for flowing the refrigerant in the vertical direction, and is arranged in parallel in a direction orthogonal to the flow direction of the external fluid flowing outside the refrigerant flow path. A large number of refrigerant tubes arranged in a plurality of rows back and forth along the flow direction of the external fluid, and connected to the upper and lower ends of the multiple refrigerant tubes and arranged in a direction orthogonal to the flow direction of the external fluid, Corresponding to the plurality of rows of refrigerant tubes, the interior is partitioned into a first tank portion and a second tank portion by a partition wall in the row direction, and includes a pair of upper and lower tanks for distributing or collecting refrigerant, Are provided with a refrigerant inlet and a refrigerant outlet, and the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet sequentially passes through the refrigerant tubes of a plurality of blocks partitioned by partition plates provided at a plurality of locations in the tank. In the refrigerant evaporator made of aluminum alloy that flows out from the refrigerant outlet after being circulated, one of the plurality of blocks is configured such that the refrigerant is either the first tank part or the second tank part of the upper tank. U flows from the direction along the partition wall, flows from there to the other tank portion, and is distributed from each of the first tank portion and the second tank portion to the plurality of refrigerant tubes. A clad in which the partition wall for partitioning the upper and lower tanks between the first tank portion and the second tank portion is made of A3003-H14 as a core block. A plurality of refrigerant distribution holes are provided in the partition wall along the length direction of the partition wall communicating between the first tank portion and the second tank portion; , When the distance of a plurality of holes b, and hole column pore length a, the partition wall thickness was t, a / b ≦ -0.0697 ×
本発明によれば、Uターンブロック部において、第1タンク部または第2タンク部のいずれか一方に仕切壁に沿う方向から流入されてくる気液二相冷媒中の液冷媒を、仕切壁の長さ方向に沿って設けられている複数個の冷媒分配孔により、前記他方のタンク部に順次分配しながらUターンブロック部の第1タンク部および第2タンク部の双方にその冷媒流入方向の全領域にわたり略均等に流入させることができるため、第1タンク部および第2タンク部に接続されている複数の冷媒チューブに対して液冷媒を略均一に分配することが可能となる。従って、主に外部流体の冷却に寄与する液冷媒の分配をより均一化し、冷媒蒸発器の熱交換性能を向上させることができる。加えて、冷媒分配孔の複数の孔の距離をb、孔列方向の孔長さをa、A3003−H14を芯材とした仕切壁の厚さをtとしたとき、a/b≦−0.0697×t2+0.3274×t+0.4594、ただし、t=1〜2mm、とされているため、仕切壁に設けられる複数個の冷媒分配孔の孔間距離を、少なくとも2.55MPa以上の耐圧圧力を満たすことが可能な寸法とすることができる。従って、制約された構成の仕切壁において冷媒分配孔の諸寸法の最適化によって簡易に内圧に対するタンク部の耐圧強度を確保することが可能となる。 According to the present invention, in the U-turn block portion, the liquid refrigerant in the gas-liquid two-phase refrigerant that flows into the first tank portion or the second tank portion from the direction along the partition wall is transferred to the partition wall. A plurality of refrigerant distribution holes provided along the length direction are sequentially distributed to the other tank portion, and the refrigerant inflow direction is supplied to both the first tank portion and the second tank portion of the U-turn block portion. Since it can be made to flow in substantially uniformly over the whole area, it becomes possible to distribute liquid refrigerant substantially uniformly to a plurality of refrigerant tubes connected to the 1st tank part and the 2nd tank part. Therefore, the distribution of the liquid refrigerant that mainly contributes to cooling of the external fluid can be made more uniform, and the heat exchange performance of the refrigerant evaporator can be improved. In addition, when the distance between the plurality of holes in the refrigerant distribution hole is b, the hole length in the hole row direction is a, and the thickness of the partition wall with A3003-H14 as the core is t, a / b ≦ −0 .0697 × t 2 + 0.3274 × t + 0.4594, where t = 1 to 2 mm. Therefore, the distance between the plurality of refrigerant distribution holes provided in the partition wall is at least 2.55 MPa or more. The dimensions can satisfy the withstand pressure. Therefore, it is possible to easily secure the pressure resistance of the tank portion against the internal pressure by optimizing the dimensions of the refrigerant distribution holes in the partition wall having a restricted configuration.
さらに、本発明の冷媒蒸発器は、上記の冷媒蒸発器において、前記冷媒分配孔のa/bは、a/b≦−0.0744×t2+0.3577×t+0.3786、ただし、t=1〜2mm、とされていることを特徴とする。
本発明によれば、冷媒分配孔のa/bが、a/b≦−0.0744×t2+0.3577×t+0.3786、ただし、t=1〜2mm、とされているため、複数個の冷媒分配孔の孔間距離を、少なくとも3.3MPa以上の破壊圧力を満たすことが可能な寸法とすることができる。従って、冷媒分配孔の諸寸法の最適化によって簡易に内圧に対するタンク部の耐圧強度を一段と高めることができる。
Furthermore, the refrigerant evaporator of the present invention is the above-described refrigerant evaporator, wherein a / b of the refrigerant distribution hole is a / b ≦ −0.0744 × t 2 + 0.3577 × t + 0.3786, where t = It is characterized by being 1 to 2 mm.
According to the present invention, the a / b of the refrigerant distribution hole is a / b ≦ −0.0744 × t 2 + 0.3577 × t + 0.3786, where t = 1 to 2 mm. The distance between the refrigerant distribution holes can be set to a dimension that can satisfy a breaking pressure of at least 3.3 MPa. Therefore, by optimizing the dimensions of the refrigerant distribution holes, the pressure resistance of the tank portion against the internal pressure can be easily increased further.
さらに、本発明の冷媒蒸発器は、上記の冷媒蒸発器において、前記冷媒分配孔のa/bは、a/b≦−0.0763×t2+0.3810×t+0.2847、ただし、t=1〜2mm、とされていることを特徴とする。 Furthermore, the refrigerant evaporator of the present invention is the above-described refrigerant evaporator, wherein a / b of the refrigerant distribution hole is a / b ≦ −0.0763 × t 2 + 0.3810 × t + 0.2847, where t = It is characterized by being 1 to 2 mm.
本発明によれば、冷媒分配孔のa/bが、a/b≦−0.0763×t2+0.3810×t+0.2847、ただし、t=1〜2mm、とされているため、複数個の冷媒分配孔の孔間距離をそのバラツキを考慮しても、4.5MPa以上の破壊圧力を満たすことが可能な寸法とすることができる。従って、冷媒分配孔群の諸寸法の最適化によって簡易に内圧に対するタンク部の耐圧強度を確実に確保することができる。 According to the present invention, a / b of the refrigerant distribution hole is a / b ≦ −0.0763 × t 2 + 0.3810 × t + 0.2847, where t = 1 to 2 mm. Even if the variation in the distance between the refrigerant distribution holes is taken into consideration, the dimension can satisfy the breaking pressure of 4.5 MPa or more. Therefore, the pressure-resistant strength of the tank portion against the internal pressure can be easily ensured easily by optimizing the dimensions of the refrigerant distribution hole group.
また、本発明の冷媒蒸発器は、上述のいずれかの冷媒蒸発器において、前記冷媒分配孔は、該冷媒分配孔の孔列方向と直交する方向に長い長孔とされていることを特徴とする。 The refrigerant evaporator according to the present invention is characterized in that, in any one of the refrigerant evaporators described above, the refrigerant distribution holes are elongated holes in a direction perpendicular to the direction of the hole rows of the refrigerant distribution holes. To do.
本発明によれば、冷媒分配孔が、該冷媒分配孔の孔列方向と直交する方向に長い長孔とされているため、複数個の冷媒分配孔のa/bを小さくしてタンク部の耐圧強度を確保しながら、冷媒分配孔の開口面積を冷媒が圧損を増大することなく通過可能な大きさとすることができる。従って、冷媒分配孔による冷媒の圧損増大を抑制し熱交換性能への影響を排除しつつ、タンク部の耐圧強度を高めることができる。 According to the present invention, since the refrigerant distribution hole is a long hole extending in a direction orthogonal to the direction of the hole row of the refrigerant distribution hole, the a / b of the plurality of refrigerant distribution holes can be reduced to reduce the tank portion. The opening area of the refrigerant distribution hole can be made large enough to allow the refrigerant to pass through without increasing the pressure loss while ensuring the pressure resistance. Therefore, it is possible to increase the pressure resistance of the tank portion while suppressing an increase in the pressure loss of the refrigerant due to the refrigerant distribution hole and eliminating the influence on the heat exchange performance.
さらに、本発明の冷媒蒸発器は、上記の冷媒蒸発器において、前記長孔は、楕円形孔または長円形孔とされていることを特徴とする。 Furthermore, the refrigerant evaporator according to the present invention is characterized in that, in the refrigerant evaporator, the long hole is an elliptical hole or an oval hole.
本発明によれば、長孔が、楕円形孔または長円形孔とされているため、複数個の冷媒分配孔の開口面積を冷媒が圧損を増大することなく通過可能な大きさにしながら、冷媒分配孔の孔間距離を耐圧圧力あるいは破壊圧力を十分に満たす寸法とすることができる。従って、冷媒分配孔による冷媒の圧損増大を抑制し熱交換性能への影響を排除しつつ、冷媒分配孔の孔形状の最適化によって簡易に内圧に対するタンク部の耐圧強度を高めることができる。 According to the present invention, since the long hole is an elliptical hole or an oval hole, the refrigerant can be passed through the opening area of the plurality of refrigerant distribution holes without increasing the pressure loss. The distance between the distribution holes can be set to a dimension that sufficiently satisfies the pressure resistance or the breaking pressure. Accordingly, it is possible to easily increase the pressure resistance of the tank portion against the internal pressure by optimizing the hole shape of the refrigerant distribution hole while suppressing the increase in the pressure loss of the refrigerant due to the refrigerant distribution hole and eliminating the influence on the heat exchange performance.
さらに、本発明にかかる空調装置は、冷凍サイクル中に設けられる冷媒蒸発器が、上述のいずれかの冷媒蒸発器とされていることを特徴とする。 Furthermore, the air conditioner according to the present invention is characterized in that the refrigerant evaporator provided in the refrigeration cycle is any one of the refrigerant evaporators described above.
本発明によれば、冷凍サイクル中に設けられる冷媒蒸発器が、上述のいずれかの冷媒蒸発器とされているため、冷媒蒸発器の高性能化によって空調装置の性能向上を図ることができると同時に、冷媒蒸発器の耐圧強度を高めることで空調装置として信頼性を向上することができる。 According to the present invention, since the refrigerant evaporator provided in the refrigeration cycle is one of the refrigerant evaporators described above, the performance of the air conditioner can be improved by improving the performance of the refrigerant evaporator. At the same time, the reliability of the air conditioner can be improved by increasing the pressure resistance of the refrigerant evaporator.
本発明の冷媒蒸発器によると、仕切壁に沿う方向から流入される気液二相冷媒中の液冷媒を、上タンクに形成されるUターンブロック部の第1タンク部および第2タンク部の双方に、その冷媒流入方向の全領域にわたりほぼ均等に分配し、流入させることができるため、第1タンク部および第2タンク部に接続されている複数の冷媒チューブに対する液冷媒の分配をより均一化し、蒸発器の熱交換性能を向上させることができる。また、A3003−H14を芯材とした仕切壁に設けられる複数個の冷媒分配孔の孔間距離を、少なくとも2.55MPa以上の耐圧圧力を満たすことが可能な寸法とすることができるため、制約された構成の仕切壁において冷媒分配孔の諸寸法の最適化によって簡易に内圧に対するタンク部の耐圧強度を確保することが可能となる。 According to the refrigerant evaporator of the present invention, the liquid refrigerant in the gas-liquid two-phase refrigerant flowing from the direction along the partition wall is supplied to the first tank portion and the second tank portion of the U-turn block portion formed in the upper tank. Since the liquid can be distributed and distributed almost uniformly over the entire region in the refrigerant inflow direction, the liquid refrigerant is more evenly distributed to the plurality of refrigerant tubes connected to the first tank portion and the second tank portion. And the heat exchange performance of the evaporator can be improved. In addition, since the distance between the plurality of refrigerant distribution holes provided in the partition wall having A3003-H14 as a core material can be set to a dimension that can satisfy a pressure pressure of at least 2.55 MPa, the restriction By optimizing the dimensions of the refrigerant distribution holes in the partition wall having the above structure, it is possible to easily secure the pressure resistance of the tank portion against the internal pressure.
さらに、本発明の空調装置によると、冷媒蒸発器の高性能化によって空調装置の性能向上を図ることができると同時に、冷媒蒸発器の耐圧強度を高めることで空調装置として信頼性を向上することができる。 Furthermore, according to the air conditioner of the present invention, the performance of the air conditioner can be improved by improving the performance of the refrigerant evaporator, and at the same time, the reliability of the air conditioner can be improved by increasing the pressure resistance of the refrigerant evaporator. Can do.
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1ないし図5および図7、図8を用いて説明する。図1には、本発明の第1実施形態にかかる冷媒蒸発器1の斜視図が示され、図2には、その分解斜視図が示され、図3には、その正面図(A)と右側面図(B)が示されている。また、図4には、タンク内部に設けられる仕切壁の側面図が示されている。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5, 7, and 8. FIG. 1 is a perspective view of the
冷媒蒸発器1は、長さ方向に沿って複数の冷媒流路2Aを有する多数の冷媒チューブ2を備えている。この冷媒チューブ2は、例えば押し出し成形や引き抜き成形によって製造される、あるいは板材を楕円の筒状に成形し、その中にインナーフィンを挿入設置することによって製造されるアルミ合金製の扁平なチューブにより構成することができる。
The
冷媒チューブ2は、その外側を流れる外部流体(空気)Aの流れ方向に直交する方向に多数並列して積層配置されている。また、冷媒チューブ2は、空気Aの流れ方向に対して前後に複数列(2列)に配置されている。このように、空気Aの流れ方向に直交する方向に多数並列して積層配置された多数の冷媒チューブ2の間には、例えばアルミ合金製の薄板を波形形状にコルゲート成形して構成された伝熱フィン3が介装され、公知の方法によって冷媒チューブ2の外表面にロウ付け接合されている。
A large number of
多数の冷媒チューブ2の上端部および下端部には、それぞれ断面が略長円形状とされた上タンク4および下タンク5がロウ付け接合されている。この上タンク4および下タンク5は、上下に2分割された上部材4A,5Aおよび下部材4B,5Bと、上タンク4および下タンク5の内部を複数列の冷媒チューブ2に対応して列方向にそれぞれ第1タンク部6と第2タンク部7および第1タンク部8と第2タンク部9とに仕切る仕切壁4C,5Cと、上タンク4および下タンク5の両端部をそれぞれ閉塞するキャップ部材4D,5Dおよび4E,5Eとから構成されている。これら上部材4A,5A、下部材4B,5B、仕切壁4C,5C、キャップ部材4D,5Dおよび4E,5Eは、アルミ合金製のプレス成形品により構成され、公知の方法によって一体にロウ付け接合されている。
An
上タンク4および下タンク5を構成する下部材4B,5Bには、多数の冷媒チューブ2の端部を挿入してロウ付け接合するためのチューブ差し込み孔4F,5Fが冷媒チューブ2の配列に対応して多数設けられている。下タンク5のキャップ部材5Eには、第1タンク部8に連通される冷媒入口5Gが設けられており、このキャップ部材5Eの冷媒入口5Gに連通するように冷媒入口ヘッダ10がロウ付け接合されている。また、上タンク4のキャップ部材4Eには、第2タンク部7に連通される冷媒出口4Gが設けられており、このキャップ部材4Eの冷媒出口4Gに連通するように冷媒出口ヘッダ11がロウ付け接合されている。冷媒入口ヘッダ10および冷媒出口ヘッダ11には、それぞれ冷媒入口配管12および冷媒出口配管13が接続されている。
In the
上タンク4および下タンク5の内部には、上タンクの第2タンク部7および下タンク5の第1タンク部8をそれぞれ空気Aの流れ方向に直交する方向(タンクの長さ方向)に沿って左右2つの領域に仕切る仕切板4H,5Hが設けられている。この仕切板4H,5Hは、本実施形態では左右2つの領域に仕切られた図示左側領域の冷媒チューブ2の本数と右側領域の冷媒チューブ2の本数との比が、ほぼ1:2となる位置に設けられている。また、下タンク5の第2タンク部9側には、図示右側領域のタンク長さ方向の適宜の位置2箇所に、キャップ部材5E側の端部に向って漸次小さくなる絞り孔5K,5Lを有する2枚の絞り板5I,5Jが所定間隔を隔てて設けられている。
Inside the
さらに、上タンク4および下タンク5の仕切壁4C,5Cには、仕切板4H,5Hによって仕切られた図示左側領域において、上タンク4の第1タンク部6と第2タンク部7および下タンク5の第1タンク部8と第2タンク部9とをそれぞれ連通する複数の冷媒分配孔4M,5Mが仕切壁4C,5Cの長さ方向に沿って設けられている。この冷媒分配孔4M,5Mは、上タンク4の第1タンク部6内を仕切壁4Cの長さ方向に沿って図示右側領域から左側領域に流入されてくる気液二相冷媒中の液冷媒を、第2タンク部7の図示左側領域の長さ方向にほぼ均等に分配しながら流入させる機能を担うものである。
Furthermore, the
また、冷媒入口ヘッダ10が接続される下タンク5の第1タンク部8に仕切板5Hを設けるとともに、冷媒出口ヘッダ11が接続される上タンク4の第2タンク部7に仕切板4Hを設けることによって、冷媒蒸発器1内における冷媒流通経路を、以下に説明する第1ブロック14、第2ブロック(Uターンブロック)15および第3ブロック16の3つのブロックに区画している。第1ブロック14は、冷媒入口ヘッダ10から下タンク5の第1タンク部8に流入された冷媒を、仕切板5Hよりも右側領域に接続されている複数の冷媒チューブ2を通して上タンク4の第1タンク部6へと流通させるブロックである。
Further, the
また、第2ブロック(Uターンブロック)15は、上タンク4の第1タンク部6に流入された冷媒を、仕切壁4Cに沿って図示左側領域へと流通させ、そこから複数の冷媒分配孔4Mを通して第2タンク部7の仕切板4Hよりも左側領域にその長さ方向に沿ってほぼ均等に分配し、第1タンク部6および第2タンク部7の双方から複数の冷媒チューブ2内を流下させて下タンク5の第1タンク部8および第2タンク部9へと流通させるブロックであり、Uターンブロックとも称される。下タンク5の第1タンク部8および第2タンク部9に流下された冷媒は、冷媒分配孔5Mを通して第2タンク部9に集められる。
The second block (U-turn block) 15 causes the refrigerant flowing into the
さらに、第3ブロック16は、第2タンク部9に集められた冷媒を仕切壁5Cに沿って右側領域へと流通させ、そこから複数の冷媒チューブ2を通して上タンク4の第2タンク部7へと流通させるブロックである。この第3ブロック16における上タンク4の第2タンク部7に流通された冷媒は、出口ヘッダ11を経て冷媒出口配管13へと流出されるようになっている。
Further, the
上記仕切壁4C,5Cに設けられている複数個の冷媒分配孔4M,5Mは、図4に示されるように、流通する冷媒の圧損が増大されないように開口面積を十分に確保でき、かつ内圧による応力集中を緩和して耐圧強度を十分に確保できるように、孔列方向と直交する方向に長くされた楕円形孔または長円形孔等の長孔4m,5mにより構成されている。また、この長孔4m、5mは、複数個の長孔の距離(孔のピッチ)をb、孔列方向の孔長さをa、仕切壁4C,5Cの厚さをtとしたとき、上タンク4および下タンク5の耐圧強度を向上するために、以下のように構成されている。
As shown in FIG. 4, the plurality of refrigerant distribution holes 4M, 5M provided in the
図7には、仕切壁4C,5Cの厚さtを、各々1mm、1.3mm、2mmとした場合におけるa/b(横軸)と、タンク仕切部破壊圧力P[MPa](縦軸)との関係の実験ベースおよびFEMベースに基づく解析結果が示され、図8には、図7に示されたグラフを仕切壁4C,5Cの厚さtを横軸、a/bを縦軸とし、仕切壁厚さtを考慮したうえで、必要なタンク仕切部破壊圧力P(P=2.55、P=3.3,P=4.5)を確保可能なa/bの範囲を表す多項式に変換したグラフが示されている。
FIG. 7 shows a / b (horizontal axis) and tank partition part breaking pressure P [MPa] (vertical axis) when the thicknesses t of the
この解析結果から、少なくとも2.55MPa(P=2.55)以上の耐圧圧力を満たすには、上記a/bをP=2.55の多項式、すなわち、a/b≦−0.0697×t2+0.3274×t+0.4594、ただし、t=1〜2mm、とすれば、2.55MPa以上の耐圧圧力が満たされ、必要な耐圧強度を確保できることが示されている。なお、仕切壁4C,5Cは、芯材がA3003−H14、皮材がA4343の両面クラッド材であり、板厚tは、薄すぎると強度不足、厚いとタンクの厚さ方向寸法が大きくなる、あるいはタンク内の通路面積が減少することから、通常1〜2mmの間に設定されている。
From this analysis result, in order to satisfy a pressure resistance of at least 2.55 MPa (P = 2.55), the a / b is a polynomial of P = 2.55, that is, a / b ≦ −0.0697 × t. 2 + 0.3274 × t + 0.4594, where t = 1 to 2 mm indicates that a pressure resistance of 2.55 MPa or more is satisfied and a necessary pressure resistance can be ensured. The
また、長孔4m,5mは、少なくとも3.3MPa以上の破壊圧力を満たすため、上記a/bが、a/b≦−0.0744×t2+0.3577×t+0.3786、ただし、t=1〜2mm、とされることが望ましく、更には、複数個の長孔4m,5mの孔間距離のバラツキ等を考慮に入れてもなお4.5MPa以上の破壊圧力を満足することが可能なように、a/b≦−0.0763×t2+0.3810×t+0.2847、ただし、t=1〜2mm、とされることがより望ましい。
Further, since the
以上に説明の本実施形態によると、以下の作用効果を奏する。
冷媒入口配管12より冷媒入口ヘッダを経て下タンク5の第1タンク8部内に流入された気液二相冷媒は、第1ブロック14の複数の冷媒チューブ2内を上タンク4の第1タンク部6に向って流通する間に空気Aと伝熱フィン3を介して熱交換され、その一部は蒸発する。上タンク4の第1タンク部6で集合された冷媒は、第1タンク部6内を左側領域に流通して第2ブロック(Uターンブロック)15に入る。第2ブロック(Uターンブロック)15に流入した気液二相冷媒は、第1タンク部6内を流通する間に仕切壁4Cに設けられている長穴4mからなる冷媒分配孔4Mにより第2タンク部7に均等に分配される。
According to this embodiment described above, the following operational effects are obtained.
The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the
第2ブロック(Uターンブロック)15において上タンク4の第1タンク部6および第2タンク部7に均等に分配された冷媒は、第2ブロック(Uターンブロック)15の複数の冷媒チューブ2内を下タンク5の第1タンク部8および第2タンク部9に向って流下する間に空気Aと伝熱フィン3を介して熱交換され、さらに蒸発される。下タンク5の第1タンク部8および第2タンク部9に流下された冷媒は、仕切壁5Cに設けられている冷媒分配孔5M(長孔5m)により第2タンク部9に集合され、第2タンク部9内を右側領域に流通して第3ブロック16に入る。この冷媒は、第3ブロック16の複数の冷媒チューブ2内を上タンク4の第2タンク部7に向って上昇し、この間に空気Aと熱交換され、すべて蒸発ガス化されて第2タンク部7に集合される。冷媒との熱交換により冷却された空気Aは、車室内に供給されて冷房に供され、一方、蒸発ガス化された冷媒は、出口ヘッダ11から冷媒出口配管13を経て圧縮機へと吸い込まれ、冷凍サイクル内を循環する。
The refrigerant equally distributed to the
上記のように、冷媒が上タンク4内でUターンする第2ブロック(Uターンブロック)15において、上タンク4の第1タンク部6に仕切壁4Cに沿って流入される気液二相の冷媒は、図5に示されるように、仕切壁4Cの長さ方向に沿って設けられている縦方向に長くされた長孔4mからなる複数個の冷媒分配孔4Mによって、手前側から順次第2タンク部7へと分配されるため、第2タンク部7に対してその長さ方向の全領域にわたりほぼ均等に液冷媒を流入させることができる。これにより、第2ブロックの第1タンク部6および第2タンク部7に接続されている複数の冷媒チューブ2に対して液冷媒をほぼ均一に分配することが可能となる。
As described above, in the second block (U-turn block) 15 in which the refrigerant makes a U-turn in the
従って、上記の冷媒蒸発器1によると、特に、Uターンブロック15の第1タンク部6および第2タンク部7間での液冷媒の分配を改善し、外部流体である空気Aの冷却に寄与する液冷媒の複数の冷媒チューブ2に対する分配をより均一化することができるため、伝熱面積を有効に機能させ、冷媒蒸発器1の熱交換性能を向上させることができる。
Therefore, according to the
一方において、使用冷媒に対して、上タンク4および下タンク5の耐圧強度を高める必要がある。特に、仕切壁4C,5Cに冷媒分配孔4M,5Mが設けられている上タンク4および下タンク5では、冷媒分配孔4M,5Mの孔列部分に内圧による応力が集中されることになる。このため、冷媒分配孔4M,5Mを、流通する冷媒の圧損が増大されないように開口面積を十分に確保し、かつ内圧による応力集中を緩和して耐圧強度を十分に確保できるように、孔列方向と直交する方向に長くされた楕円形孔または長円形孔等の長孔4m,5mにより構成している。
On the other hand, it is necessary to increase the pressure resistance of the
これによって、冷媒分配孔4M,5M(長孔4m,5m)の開口面積を冷媒が圧損を増大することなく通過可能な大きさにし、かつ複数個の冷媒分配孔4M,5M(長孔4m,5m)の孔間距離を耐圧圧力あるいは破壊圧力を十分に満たすことが可能な寸法とすることができる。従って、制限された構成の仕切壁4C,5Cにおいて冷媒の圧損増大を抑制しつつ、冷媒分配孔4M,5Mの孔形状の最適化によって簡易に内圧に対する上タンク4および下タンク5の耐圧強度を高めることが可能となる。
Thus, the opening area of the refrigerant distribution holes 4M, 5M (
また、複数個の冷媒分配孔4M,5M(長孔4m,5m)について、複数個の孔の距離をb、孔列方向の孔長さをa、仕切壁厚さをtとしたとき、a/b≦−0.0697×t2+0.3274×t+0.4594、ただし、t=1〜2mm、としているため、仕切壁4C,5Cに設けられている複数個の冷媒分配孔4M,5M(長孔4m,5m)の孔間距離を、少なくとも2.55MPa以上の耐圧圧力を満たすことが可能な寸法とすることができる。
Further, regarding the plurality of refrigerant distribution holes 4M and 5M (
図7には、仕切壁4C,5Cの厚さtを、各々1mm、1.3mm、2mmとした場合の上記a/b(横軸)とタンク仕切部破壊圧力P[MPa](縦軸)の関係についての解析結果が示され、図8には、図7に示すグラフを仕切壁4C,5Cの厚さtを横軸、a/bを縦軸とし、仕切壁厚さtを考慮したうえで、必要なタンク仕切部破壊圧力Pを確保できるa/bの範囲を表す多項式に変換したグラフが示されている。この結果から、少なくとも2.55MPa以上の耐圧圧力を満たすには、a/bを、a/b≦−0.0697×t2+0.3274×t+0.4594、ただし、t=1〜2mm、とすれば、該耐圧圧力を満たし、必要な耐圧強度を確保できることが明らかである。
FIG. 7 shows the above a / b (horizontal axis) and tank partition part breaking pressure P [MPa] (vertical axis) when the thicknesses t of the
同様に、上記a/bを、a/b≦−0.0744×t2+0.3577×t+0.3786、ただし、t=1〜2mm、とすることによって、少なくとも3.3MPa以上の破壊圧力を満たすことが可能であり、また、a/b≦−0.0763×t2+0.3810×t+0.2847、ただし、t=1〜2mm、とすることによって、複数の長孔4m,5mの孔間距離のバラツキ等を考慮に入れてもなお4.5MPa以上の破壊圧力を満たすことが可能であり、それぞれ必要な耐圧強度を十分に確保できることが明らかである。
Similarly, by setting a / b to a / b ≦ −0.0744 × t 2 + 0.3577 × t + 0.3786, where t = 1 to 2 mm, a breaking pressure of at least 3.3 MPa or more is obtained. In addition, a / b ≦ −0.0763 × t 2 + 0.3810 × t + 0.2847, where t = 1 to 2 mm, so that a plurality of
よって、本実施形態によれば、タンク寸法が大きくなるため板厚を厚くすることができない、冷媒の均一な分配機能を確保するため孔数を減らすことができない、通過する冷媒の圧損を抑制するため開口面積を大きくする必要がある等々の制約条件が課せられている仕切壁4C,5Cにおいて、冷媒分配孔4M,5M(長孔4m,5m)の諸寸法を最適化することにより簡易に内圧に対するタンク部の耐圧強度を確保することができる。
Therefore, according to this embodiment, since the tank size increases, the plate thickness cannot be increased, the number of holes cannot be reduced to ensure a uniform distribution function of the refrigerant, and the pressure loss of the passing refrigerant is suppressed. Therefore, in the
なお、上記実施形態において、図3に示されるように、ヘッダ4,5の上部材4A,5Aの表面に多数のリブ4N,5Nを一体に成形してもよい。また、図2に示される冷媒蒸発器1の各構成部品は、個々にロウ付け接合されるわけではなく、公知のように、すべての構成部品を仮組み立てした後、それを炉内に搬入して加熱し、一体に炉中でロウ付けすることによって製造することができる。
In the above embodiment, as shown in FIG. 3, a large number of
さらに、上記のアルミ合金製冷媒蒸発器1は、特に軽量化、コンパクト化が求められる車両用空調装置の冷凍サイクルを構成する冷媒蒸発器として好適であり、該冷媒蒸発器1を適用することにより空調装置の性能向上を図ることができると同時に、冷媒蒸発器1の耐圧強度を高めることで空調装置としての信頼性を向上することができる。
Further, the above-described aluminum
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図6を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態に対して、仕切壁4C、5Cに設ける冷媒分配孔4M,5M(長孔4m,5m)の設け方が異なる。その他の点については、第1実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、第2ブロック(Uターンブロック)15において、仕切壁4C、5Cに設けている複数個の冷媒分配孔4M,5M(長孔4m,5m)を、図6に示されるように、第2ブロック(Uターンブロック)15を構成する上タンク4の冷媒流入方向長さの全長(上タンク4の左端から仕切板4Hまでの寸法)をL2としたとき、冷媒流入方向の手前側の一部領域を除く奥側領域の長さL1の範囲に複数個設けた構成としている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The present embodiment is different from the first embodiment in the way of providing the refrigerant distribution holes 4M and 5M (
In the present embodiment, in the second block (U-turn block) 15, a plurality of refrigerant distribution holes 4M, 5M (
上記の奥側領域長さL1は、第1タンク部6および第2タンク部7の最奥端部から一番手前側の冷媒分配孔4M位置までの長さであり、この奥側領域の長さL1は、全長L2に対して、0.7<L1/L2<0.9の範囲が実用的であり、L1/L2は、0.8前後が最も好ましい。このような構成とすることにより、第1実施形態の場合に比べ、冷媒分布状態を更に改善することができ、冷媒蒸発器1の熱交換性能を更に向上させることができる。なお、L1/L2が0.7未満になると、第2タンク部7における仕切板4Hよりの領域に対する液冷媒分配がやや不足気味となり、一方、L1/L2が0.9を超えた場合には、逆に最奥側領域に対する液冷媒分配がやや不足気味となり、このことから、L1/L2は、0.8程度が最も好ましいといえる。
The back side region length L1 is a length from the innermost end of the
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記した実施形態では、仕切壁4C、5Cの長さ方向に沿って複数個設ける冷媒分配孔4M,5M(長孔4m,5m)の大きさを全て同一の大きさとしているが、冷媒分配孔4M,5M(長孔4m,5m)の大きさを、冷媒流入方向の手前側から奥側に向って漸次大きくした構成としてもよい。これにより、慣性により手前側の冷媒分配孔4M(長孔4m)に多く分配され易い液冷媒を順次奥側の大きい冷媒分配孔4M(長孔4m)へとシフトし、第1タンク部6から第2タンク部7へと流入される液冷媒の冷媒流入方向における分配を改善し、液冷媒を第1タンク部6および第2タンク部7の冷媒流入方向の全領域にわたりほぼ均等に分配することが可能となり、複数の冷媒チューブ2に対する液冷媒の分配を均一化し、冷媒蒸発器1の熱交換性能を更に向上させることができる。
In addition, this invention is not limited to the invention concerning the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably. For example, in the above-described embodiment, the plurality of refrigerant distribution holes 4M and 5M (
また、上記実施形態では、Uターンブロック15において、冷媒が第1タンク部6側から第2タンク部側に流れるようにしたものを例示したが、逆に第2タンク部側から第1タンク部6側に流れるような構成としてもよいことはもちろんである。また、上記実施形態では、冷媒蒸発器1内における冷媒流通経路を、3ブロックに区画した例について説明したが、ブロック数については、3ブロックに限定されるものではない。さらに、冷媒蒸発器1に対する冷媒の入口および出口については、上下、左右いずれに設けてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although what made the refrigerant | coolant flow from the
1 冷媒蒸発器
2 冷媒チューブ
2A 冷媒流路
4 上タンク
5 下タンク
4C,5C 仕切壁
4G 冷媒出口
4H,5H 仕切板
4M,5M 冷媒分配孔
4m,5m 長孔
5G 冷媒入口
6,8 第1タンク部
7,9 第2タンク部
14 第1ブロック
15 第2ブロック(Uターンブロック)
16 第3ブロック
a 冷媒分配孔(長孔)の孔列方向の孔長さ
b 複数の冷媒分配孔(長孔)の距離
DESCRIPTION OF
16 3rd block a Hole length b of the refrigerant distribution hole (long hole) in the hole row direction Distance between the plurality of refrigerant distribution holes (long hole)
Claims (6)
前記多数の冷媒チューブの上下両端に接続されて前記外部流体の流れ方向と直交する方向に配置されるとともに、前記複数列の冷媒チューブに対応して内部が列方向に仕切壁により第1タンク部と第2タンク部とに仕切られ、冷媒の分配もしくは集合を行う上下一対のタンクとを備え、
前記タンクには、冷媒入口と冷媒出口とが設けられ、前記冷媒入口から流入した冷媒が前記タンク内の複数箇所に設けられている仕切板により区画される複数のブロックの前記冷媒チューブ内を順次流通した後、前記冷媒出口から流出されるアルミ合金製の冷媒蒸発器において、
前記複数のブロックの1つが、前記冷媒が前記上タンクの前記第1タンク部または前記第2タンク部のいずれか一方に前記仕切壁に沿う方向から流入し、そこから前記いずれか他方のタンク部に流通され、該第1タンク部および第2タンク部の各々から前記複数の冷媒チューブに分配されて流通されるUターンブロック部とされ、
該Uターンブロック部において、前記上および下タンクの前記第1タンク部と前記第2タンク部との間を仕切る前記仕切壁が、芯材にA3003−H14を用いたクラッド材とされ、その仕切壁に、前記第1タンク部および前記第2タンク部間を連通する前記仕切壁の長さ方向に沿う複数個の冷媒分配孔が設けられ、
該冷媒分配孔は、複数の孔の距離をb、孔列方向の孔長さをa、前記仕切壁厚さをtとしたとき、a/b≦−0.0697×t2+0.3274×t+0.4594、ただし、t=1〜2mm、とされていることを特徴とする冷媒蒸発器。 It has a refrigerant flow path for flowing the refrigerant in the vertical direction, and is arranged in parallel in a direction orthogonal to the flow direction of the external fluid flowing outside the refrigerant flow path, and a plurality of front and rear along the flow direction of the external fluid A number of refrigerant tubes arranged in rows;
The first tank unit is connected to the upper and lower ends of the plurality of refrigerant tubes and arranged in a direction orthogonal to the flow direction of the external fluid, and the interior corresponds to the plurality of rows of refrigerant tubes with a partition wall in the row direction. And a second tank part, and a pair of upper and lower tanks for distributing or collecting the refrigerant,
The tank is provided with a refrigerant inlet and a refrigerant outlet, and the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet sequentially passes through the refrigerant tubes of a plurality of blocks partitioned by partition plates provided at a plurality of locations in the tank. In the refrigerant evaporator made of aluminum alloy that flows out from the refrigerant outlet after distribution,
In one of the plurality of blocks, the refrigerant flows into one of the first tank portion and the second tank portion of the upper tank from the direction along the partition wall, and from there, the other tank portion And a U-turn block portion distributed from each of the first tank portion and the second tank portion to the plurality of refrigerant tubes and circulated.
In the U-turn block portion, the partition wall partitioning the first tank portion and the second tank portion of the upper and lower tanks is a clad material using A3003-H14 as a core material, and the partition The wall is provided with a plurality of refrigerant distribution holes along the length direction of the partition wall communicating between the first tank portion and the second tank portion,
The refrigerant distribution hole has a / b ≦ −0.0697 × t 2 + 0.3274 ×, where b is the distance between the plurality of holes, a is the hole length in the hole row direction, and t is the partition wall thickness. t + 0.4594, wherein t = 1 to 2 mm.
An air conditioner, wherein the refrigerant evaporator provided in the refrigeration cycle is the refrigerant evaporator according to any one of claims 1 to 5 .
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