JPH03207969A - 積層型冷媒蒸発器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一対のプレートを接合し、このプレート間に
入口タンク部と出口タンク部と流路部とを形成し、さら
にこの一対のプレートを複数対積層してなり、特に冷凍
サイクルにおいて冷媒を蒸発させ空気等の被冷却物を冷
却する積層型冷媒蒸発器に関するものである． 〔従来の技術］ 従来より、一対の戒型プレートを接合し、２つのタンク
部と流路部とを形成した流路管を複数積層してなる積層
型冷媒蒸発器が存在する。この積層型冷媒蒸発器の流路
管に用いられている一方の戒型プレートを第６図に示す
． この流路管の流路部１１０は、入口側タンク部１２０か
ら液状冷媒が流入する入口部１１１、および出口側タン
ク部１３０に冷媒ガスを渣出させる出口部１１２を有す
る。そして、この流路部１１０は、入口部１１１から出
口部１１２に亘って均一の断面積とされていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、前述の積層型冷媒蒸発器の流路部１１０にお
いては、入口部ｉｔｔに比容積の小さい液状冷媒が多く
流入する。そして、流路部１１０は、入口部１１１から
出口部１１２に向かうにつれて比容積の大きな冷媒ガス
が増大する。このため、冷媒が入口部１１１から出口部
１１２に向かうにつれて冷媒の流速が増大する。

従って、流路部１１０においては、入口部ｌ１１から出
口部１１２に向かうにつれて圧力損失が上昇するという
課題があった。

本発明は、流路部における圧力損失を均一にすることが
可能な積層型冷媒蒸発器の提供を目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 そこで本発明は上記目的を達或するために、一対のプレ
ート間に入口タンク部と、出口タンク部と、前記入口タ
ンク部と前記出口タンク部との間を連通し、冷媒が熱交
換される流路部とが形成され、さらにこの一対のプレー
トを複数対積層してなる積層型冷媒蒸発器において、 前記プレート間に形成される流路部が、前記入口タンク
部から前記出口タンク部に向かつて流路断面積が大きく
なるように形成されることを特徴とする． また、本発明は前記プレート間に形成される流路部が前
記入口タンク部から前記出口タンク部に向かつて流路断
面積が大きくなるように形成されるとともに、 前記流路部の前記入口タンク部寄りの位置に、冷媒の流
通抵抗が比較的大きいリブを形成し、前記流路部の前記
出口タンク部寄りの位置に、冷媒の流通抵抗が比較的小
さいリブを形成してもよい． さらに本発明は上記目的を達或するために、前記入口タ
ンク部および前記出口タンク部が前記プレートの中心線
について対称に形成されるとともに、前記入口タンク部
から前記出口タンク部に向かう冷媒流路部が前記プレー
トの前記中心線について対称となる２つの流路からなり
、かつ前記入口タンク部から前記出口タンク部に向かつ
て流路断面積が大きくなるように形成されてもよい．〔
作用〕 上記の本発明の構戒によると、入口タンク部から出口タ
ンク部に向かつて流路断面積を大きくすることによって
、流路部に入口タンク部から比容積の小さい液状冷媒が
流入し、出口タンク部から比容積の大きい冷媒ガスが流
出しても、入口部から出口部に亘って、つまり全潰路部
に亘って冷媒の流速がほぼ一定となる。

また、流通抵抗の異なるリブを設けることで、入口タン
ク部寄りの位置では液冷媒の流れに乱れを生じさせて蒸
発が促進され、出口タンク部寄りの位置では圧損の上昇
が抑制される。

さらに、入口タンク部，出口タンク部を中心線について
対称に形成し、２つの流路によって入口タンク部と出口
タンク部とを連通させることにより、同一のプレートを
積層して本発明による積層型冷媒蒸発器が形成される。

［発明の効果〕 全波路部に亘って冷媒の流速がほぼ一定となるので、全
流路部に亘って圧力損失をほぼ均一とすることができる
．このため、流路部内を冷媒がスムーズに流れるように
なるので、流路部内の熱交換効率を向上することができ
る。

また、出口タンク部寄りの位置におけるリプの流通抵抗
を比較的小さくすることでさらに圧損を低減し、流路部
内での冷媒流れをスムーズにすることができる。

さらにプレートの形状を中心線について対称とすること
で、同一種蝉のプレートを積層して本発明による冷媒蒸
発器を作威することができる．〔実施例］ （第１実施例） 本発明の積層型冷媒蒸発器を第ｌ図および第２図に示す
一実施例に基づき説明する。

第１図は流路管に用いられている戒型プレートを示し、
第２図はサーベンタイン式積層型冷媒蒸発器を示す。

積層型冷媒蒸発器１は、一対の威型プレート２を接合し
て形成される流路管３、および隣設された流路管３間に
配設されたコルゲートフィン４を複数積層して一体ろう
付けされて構威されている．威型プレート２は、薄い板
状のアルミニウム合金をプレス加工することにより浅い
皿状に形成されている。この威型プレート２は、対向す
る他方の威型プレートの外周緑に接合する接合壁２１を
外周縁に形成している．また、或型プレート２は、対向
する他方の戒型プレートの中央部分に接合する区間壁２
２を中央部分に斜めに形成している。

そして、威型プレート２の区画壁２２の両側には、冷媒
が流れる流路面に多数のリブ２３が形成されている。

流路管３は、端部に入口側タンク部５および出口側タン
ク部６が形成され、他部に入口側タンク部５および出口
側タンク部６を連通し、冷媒が熱交換されるＵ字状の流
路部７が形成されている。

入口側タンク部５は、卵状を呈し、膨張弁（図示せず）
より入口配管５１を経て霧状冷媒（乾度０．４すなわち
液状冷媒：冷媒ガス＝６：４）が流入する。そして、各
入口側タンク部５は、膨張弁から流入した霧状冷媒を各
流路管３の流路部７に分散させる．また、入口側タンク
部５は、隣設する他の流路管３の入口側タンク部５に連
通する連通窓５２を有する。

出口側タンク部６は、卵状を呈し、各流路管３から流入
した冷媒ガスを集合させて、出口配管６１を経て冷媒圧
縮機（図示せず）に冷媒ガスを流出させる。また、出口
側タンク部６は、隣設する他の流路管３の出口側タンク
部６に連通する連通窓６２を有する。

流路部は、偏平形状を呈し、内部を通遇する冷媒と外部
を通遇する空気とを熱交換させて、冷媒を蒸発させる部
分である．この流路部７は、区画壁２２によって区画さ
れた第ｌ流路部７１および第２流路部７２と、これらを
連通ずる連通部７３とが形成される。

第１流路部７１は、図示上端に霧状冷媒が入口側タンク
部５から流入する入口部７４を有する。

この第１流路部７１は、区画壁２２によって流路断面積
が入口部７４から連通部７３に向かって連続的に増加す
るように形成されている．第２流路部７２は、図示上端
に冷媒ガスが出口側タンク部６に流出する出口部７５を
有する．この第２流路部７２は、区ｉＩ壁２２によって
流路断面積が連通部７３から出口部７５に向かって連続
的に増加するように形成されている。

なお、区画壁２２による入口部７４と出口部７５との流
路断面積比は、約１（入口部７４）１（出口部７５）と
すると良い。

連通部７３は、第１流路部７ｌの図示下端から流入した
冷媒をＵターンさせて、第２流路部７２に流出する。な
お、連通部７３では、第１波路部７１倒の冷媒の比容積
と第２流路部７２側の比容積とがほぼ等しくなる。この
ため、入口部７４と出口部７５との流路断面積比は、１
（第１流路部７１側）：１（第２流路部７２側）、ある
いは０．８（第１流路部７１側）＝１（第２流路部７２
側）となるように設定しても良い。また、入口部７４と
出口部７５との流路断面積比は、１：１から０．８：ｌ
までの間でも良い。

本実施例の積層型冷媒蒸発器１の作用を第１図および第
２図に基づき説明する。

膨張弁より入口配管５１を経て、積層型冷媒蒸発器１の
入口側タンク部５内に霧状冷媒が流入する．入口側タン
ク部５内に流入した霧状冷媒は、入口部７４から流路部
７の第１流路部７１内に流入する。そして、第１流路部
７１内に流入した霧状冷媒は、第１流路部７１を通過す
る際に、流路管５の外部を通過する空気と熱交換して蒸
発する。

このため、冷媒は、入口部７４から連通部７３に向かう
にしたがって徐々にガス或分（冷媒ガス）の量が増加し
ていく． 冷媒ガスの量が増加するにしたがって、入口部７４から
連通部７３に向かって徐々に冷媒の比容積が増大してゆ
く．本実施例では、第１流路部７１が区画壁２２によっ
て流路断面積が入口部７４から連通部７３に向かって連
続的に増加するように形成されているので、冷媒の比容
積が増大しても入口部７４から連通部７３に向かう冷媒
の流速がほぼ一定となる。

そして、連通路７３内に流入した冷媒は、連通部７３で
Ｕターンして第２波路部７２内に流入する． 第２流路部７２内に流入した冷媒は、連通部７３から出
口部７５に向かうにしたがって徐々に冷媒ガスの量が増
加していく． 冷媒ガスの量が増加するにしたがって、第１流路部７ｌ
と同様に連通部７３から出口部７５に向かって徐々に冷
媒の比容積が増大して，ゆく。本実施例では、第２流路
部７２が区画壁２２によって流路断面積が連通路７３か
ら出口部７５に向かって連続的に増加するように形成さ
れているので、冷媒の比容積が増大しても連通路７３か
ら出口部７５に向かう冷媒の流速がほぼ一定となる。

このように、入口部７４から出口部７５までの流路部７
において冷媒の流速がほぼ一定となるので、入口部７４
から出口部７５までの流路部７で流速の遅くなる部分（
冷媒の澱む部分）がなくなる。このため、入口部７４か
ら出口部７５までの全流路部７に亘って圧力損失をほぼ
均一とすることができる． したがって、流路部７内を冷媒が澱むことなくスムーズ
に流れるようになるので、入口部７４から出口部７５ま
での流路部７内における熱交換効率を向上することがで
きる。このため、熱交換効率の良い積層型熱交換器１を
提供することができる。

（変形例） 本実施例では、流路部の流路断面積を入口部から出口部
に向かって連続的に増加させたが、接合壁または区画壁
に段を複数設けて流路部の流路断面積を入口部から出口
部に向かって段階的に増加させても良い。

本実施例では、威型プレートに斜めに設けた区画壁によ
って流路部の流路断面積を入口部から出口部に向かって
増加させたが、戒型プレートの皿状部分の深さを入口部
から出口部に向かって増加させても良い．また、或型プ
レートの外周縁の接合壁を、入口部から出口部に向かつ
て流路部の流路断面積が増加するように斜めに設けても
良い。

流路部のリブの形状は本実施例に限定されず、種々の形
状のリブを用いても良い． （第２実施例） 本発明を適用した第２実施例を第３図に示す。

この実施例の積層型熱交換器用プレートは、アルミ製の
両面ろう付クラフド材をプレス加工して或型される．こ
の実施例では、第２流路部７２に形成されるリブが円形
の突起として形成されていること以外は、第１図に示し
た第ｌ実施例と同じ構威を採用している．この円形リブ
２４は、熱交換器としての組立て時に、対向して積層さ
れる他のプレートに形成された同様の円形リブと接触し
、他数のプレートを積層した状態で従来と同じように炉
内でろう付けされる。

この第２実施例のプレートを積層して構威された熱交換
器を冷凍サイクルの蒸発器に用いると、第ｌ流路部７１
での冷媒は、乾き度が小さい（液冷媒の重量流量割合が
大きい）ので斜めの棒状のリブ２３での攪乱により熱伝
達率の向上効果が著しい．一方、第２流路部７２での冷
媒は、乾き度が大きい（ガス冷媒の重量流量割合が大き
い）ので、円形リブ２４を採用することにより冷媒流に
対する抵抗が少なくなり圧力損失の低減効果が大きくな
る。このように冷媒の乾き度に適したリブ形状を採用す
ることにより、同一冷媒圧力損失時の熱伝達率を２０〜
３０％向上させることができる。なお、耐圧強度につい
ては、２枚のプレートを積層した場合の斜めリブ２３ど
うしの交差点の接合面積と接点密度とを考慮し、斜めリ
ブ２３を設けた場合と同等の接合面積が得られる大きさ
と同等の接点密度が得られる数の円形リブ２４を設ける
ことで、第ｌ流路部７１と第２流路部７２との耐圧強度
の差を問題ないレベルにすることができる。

（変形例） なお、リブは２種類だけでなく、冷媒流路各部における
冷媒乾き度に適するようにさらに細分化し、斜めリブ２
３から円形リブ２４ヘリブの長さを流路下流に向かうに
従って徐々に短くしてもよい． また、流路下流部において、斜めリブ２３と円形リブ２
４とを交互に配置してもよい。

（第３実施例） 本発明を適用した第３実施例を第４図および第５図に示
す． 上述の第１実施例および第２実施例では、中央に斜めに
区画壁が設けられるため、プレート形状が非対称となり
、このプレートを積層して熱交換器を構戒する場合には
反対の形状に形成されたもうひとつの他のプレートが必
要となる．そこでこの第３実施例では第４図に示すよう
に、プレート２に３つのタンク部を戒形し、プレート２
の中心線Ｃ上に入口側タンク部８を設け、その両側に出
口側タンク部９ａ，９ｂを設け、冷媒の流れを中央流路
部７６から連通部７８ａ，７８ｂで分岐して第１流路部
７７ａ，第２流路部７７ｂに流れるようにする。この第
５図のプレートでは冷媒流路を区画する区画壁２５ａ．
２５ｂを左右対称に設けることができるから、同一のプ
レートを対向させて積層することができる．しかも区画
壁２５ａ，２５ｂは中央流路７６を下流に向かうほど拡
大し、第１流路部７７ａ，第２流路部７７ｂを下流に向
かうほど拡大するから、第１実施例と同様に圧損を低減
することができる。

第４図に図示するプレート２は複数枚積層され、第５図
に示すように入口配管８１と出口配管９ｌとが接続され
る。なお第５図は、第４図に示すプレートを積層した熱
交換器をタンク側から見た中央部省略の部分断面図であ
る。

（変形例） この第４図に図示されたプレート構造に第２実施例のよ
うな円形リブを適用してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明を適用した積層型冷媒蒸発
器の第１実施例を示し、第１図は流路管に用いられてい
る威型プレートを示す正面図、第２図はサーベンタイン
式積層型冷媒蒸発器を示す側面図である． 第３図は本発明を適用した積層型冷媒蒸発器の第２実施
例を示し、流路管に用いられている戒型プレートを示す
正面図である。第４図および第５図は本発明を適用した
積層型冷媒蒸発器の第３実施例を示し、第４図は流路管
に用いられている或型プレートを示す正面図、第５図は
積層型冷媒蒸発器のタンク部の部分断面図である。 第６図は従来の積層型冷媒蒸発器の流路管に用いられて
いる威型プレートを示す正面図である。 図中 １・・・積層型冷媒蒸発器，２・・・威型プレート，３
・・・流路管，７・・・流路部，７４・・・入口部．７
５・・・出口部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一対のプレート間に入口タンク部と、出口タンク部
   と、前記入口タンク部と前記出口タンク部との間を連通
   し、冷媒が熱交換される流路部とが形成され、さらにこ
   の一対のプレートを複数対積層してなる積層型冷媒蒸発
   器において、 前記プレート間に形成される流路部が、前記入口タンク
   部から前記出口タンク部に向かって流路断面積が大きく
   なるように形成されることを特徴とする積層型冷媒蒸発
   器。 ２）一対のプレート間に入口タンク部と、出口タンク部
   と、前記入口タンク部と前記出口タンク部との間を連通
   し、冷媒が熱交換される流路部とが形成され、さらにこ
   の一対のプレートを複数対積層してなる積層型冷媒蒸発
   器において、 前記プレート間に形成される流路部が前記入口タンク部
   から前記出口タンク部に向かって流路断面積が大きくな
   るように形成されるとともに、前記流路部の前記入口タ
   ンク部寄りの位置に、冷媒の流通抵抗が比較的大きいリ
   ブを形成し、前記流路部の前記出口タンク部寄りの位置
   に、冷媒の流通抵抗が比較的小さいリブを形成したこと
   を特徴とする積層型冷媒蒸発器。 ３）一対のプレート間に入口タンク部と、出口タンク部
   と、前記入口タンク部と前記出口タンク部との間を連通
   し、冷媒が熱交換される流路部とが形成され、さらにこ
   の一対のプレートを複数対積層してなる積層型冷媒蒸発
   器において、 前記入口タンク部および前記出口タンク部が前記プレー
   トの中心線について対称に形成されるとともに、前記入
   口タンク部から前記出口タンク部に向かう冷媒流路部が
   前記プレートの前記中心線について対称となる２つの流
   路からなり、かつ前記入口タンク部から前記出口タンク
   部に向かって流路断面積が大きくなるように形成される
   ことを特徴とする積層型冷媒蒸発器。