JPH0522762Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はフインチユーブ型蒸発器に係り、特に
小形の車両用空調機に好適なフインチユーブ型蒸
発器に関する。

［従来の技術］ 一般に車両用空調機の冷凍回路は、圧縮機と凝
縮器と受液器と膨脹弁と蒸発器とから構成されて
いる。膨脹弁は、蒸発器出口での冷媒の過熱度を
検出して弁の開閉を行い冷媒の蒸発が蒸発器出口
付近で完了するように制御している。こん膨脹弁
としては、内部均圧式膨脹弁が使用され、この内
部均圧式膨脹弁は弁出口の圧力と蒸発器出口との
差が小さいことが必要である。そこで、蒸発器
は、圧力損失をできるだけ小さくするため、膨脹
弁からの冷媒を多数の分岐管路に分流している。
詳細に述べると、従来の蒸発器は、実開昭57−
21985号公報に記載されているように、膨脹弁で
減圧霧化され気液二相流になつた冷媒をデイスト
リビユータによつて多数の分岐管路に分流して、
通風路の下流側から上流側に向かつて蛇行させて
最上流側で合流して圧縮機に送つていた。

［考案が解決しようとする問題点］ ところが、このような蒸発器は、冷媒を多数の
分岐管路に分流することに起因する問題が存在す
る。即ち、二相流の冷媒を各分岐管路に分流する
際に、冷媒の質量や慣性や粘性や重力などの影響
により管路への配分に偏りが生じてしまうと共
に、通風も導風ダクトの影響などによつて各分流
管路に対して一定速度とはならず偏つた流れとな
り、各分流管路毎に熱伝達に差異が生じてしま
う。このような冷媒の配分の偏り及び通風の偏り
によつて、冷媒の蒸発完了位置が各分岐管路毎に
異なつてしまい、このため、多数の分岐管路の内
には熱交換不足のため冷媒の蒸発が蒸発器出口に
おいても完了しないことが起こり得る。このよう
な事態が一本の管路においても生ずると、膨脹弁
はこの熱交換不足の管路が適正過熱度となるよう
に、即ちこの管路について蒸発器出口付近で蒸発
完了するように弁を絞つてしまうので、他の管路
については冷媒量が不足してしまい、熱交換効率
が大幅に低下してしまう。特に、この熱交換不足
管路が着霜すると、更に熱交換が悪くなり、他の
管路での冷媒量の不足は一層著しくなる。

そこで、本考案の目的は、冷媒の分流に起因す
る熱交換効率の低下を防止したフインチユーブ型
蒸発器を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために、本考案は冷凍回路
のフインチユーブ型蒸発器において、通風方向に
ほぼ直交するようにして通風路に沿つて順次並ん
だ複数の平面内で蛇行し、膨脹弁からの冷媒を通
風路上流側から下流側に流通させる一本の細管
と、上記通風路にほぼ平行であつてかつ上記複数
の平面のいずれよりも上流側に位置する平面内で
蛇行し、上記細管よりも内径が大きい一本の太管
と、上記細管の出口部と上記太管の入口部とを接
続する接続管とを具備することを特徴とするもの
である。

［作用］ 膨脹弁からの冷媒は、一本の細管に流入し通風
路内の上記平面内を蛇行しながら通風路を上流側
から下流側に流通し、接続管を通つて一本の太管
に流入し太管内を蛇行した後、この太管を流出す
る。このように、冷媒は、蒸発器内において分流
されることなく一本の管路を流れるので、分岐管
路に起因する問題は生ずることはなく、かつ、冷
媒の流速が増加するので管路の管壁との熱伝達率
が向上する。

冷媒を分流しないので冷媒の圧力損失は増大
し、冷媒の温度はこの圧力損失の増大に伴い低下
するため、細管内の冷媒は通風路の上流側では比
較的高温であり下流側に行くにつれて温度が低下
する。また膨脹弁の制御のための過熱度を得る太
管部分は通風路の最上流側に位置している。通風
も冷媒と同様に下流側ほど温度が低下するので、
冷媒と通風との温度差が常に保たれ、熱伝導効率
を向上することができる。

蒸発器出口付近の管路内の冷媒はほとんどガス
化し流速が非常に大きくなつており、圧力降下は
流速の２乗に比例するため、蒸発器出口付近の管
路では著しく大きな圧力低下が生じる恐れがある
が、本考案ではこの部分の管路として太管を使用
して、著しい圧力低下を防止している。

［実施例］ 以下に本考案によるフインチユーブ型蒸発器の
一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本考案のフインチユーブ型蒸発器を使
用した自動車用冷凍装置を示した回路図であり、
圧縮機１によつて圧縮された冷媒ガスは、凝縮器
２において冷却フアン３からの冷風によつて冷却
凝縮され冷媒液となり、受液器４に流入する。冷
媒はここで冷媒液と冷媒ガスとに分離され、この
分離された冷媒液が外部均圧式膨脹弁５で減圧膨
脹され一部が気化し、冷媒液と冷媒ガスとの気液
二相流となる。この気液二相流は本考案に係る蒸
発器６に流入し、ここで蒸発器フアン７からの通
風Ａを冷却する。上記外部均圧式膨脹弁５は、感
温筒８からの蒸発器出口の温度信号とキヤピラリ
管９からの圧力信号とに応じて絞り調節され、冷
媒を蒸発器６内で適正に蒸発させる。

蒸発器６は、第１図乃至第３図に示されたよう
に一本の細管１０と、一本の太管１１と、細管１
０と太管１１とを接続する一本の接続管１２と、
フイン１３とから構成されている。この細管１０
は、入口端１０ａが通風路Ａの上流側に位置し膨
脹弁５に連通しており、出口端１０ｂが通風路Ａ
の下流側に位置し接続管１２に接続されている。
また、細管１０は、通風方向に対して直交する
面、即ち蒸発器６の前面６ａにほぼ平行な平面１
４，１５，１６（第３図）内を上下に蛇行しなが
ら延在している。この細管１０の内径は全長にわ
たつて同一にするか、または下流側に向かつて連
続的に若しくは段階的に太くなるように定められ
ている。

太管１１は、入口端１１ａが接続管１２に接続
され、出口端１１ｂが圧縮機１に連通し、通風路
最上流側、即ち細管１０よりも上流側において前
面６ａにほぼ平行な平面内で蛇行しながら下方か
ら上方に向かつて延在している。また、太管１１
の断面積は細管１０より大きく、好ましくは細管
１０の断面積が全長にわたつて一定のときの細管
１０の約２倍以上とすることが望ましい。

次に本考案の実施例の作用を説明する。

膨脹弁５からの冷媒は、細管入口端１０ａから
細管１０に流入し、平面１４，１５，１６内を順
次蛇行しながら上下方向に流れ、出口端１０ｂか
ら接続管１２を通つて太管１１に流入し蛇行しな
がら上方に向かつて流れ、途中で蒸発完了してす
べて冷媒ガスとなつて太管出口１１ｂから圧縮機
１に流入する。外部均圧式膨脹弁５は、感温筒８
からの温度信号とキヤピラリ管９からの圧力信号
とに基づき、管路１０，１１，１２での圧力降下
に無関係に所定の過熱度が得られるように弁開度
を調節する。

通風Ａは、太管１１によつて冷却された後、平
面１４内の蛇行細管、平面１５内の蛇行細管、平
面１６内の蛇行細管によつて順次冷却されるの
で、通風温度は当然下流側ほど低温となつてい
る。細管１０に流入した冷媒も、この細管での圧
力損失による蒸発温度低下によつて下流側ほど低
温となつているので、通風Ａと冷媒との温度差
は、常に充分保たれ熱伝達効率を高めることがで
きる。

冷媒はガス化すると体積膨脹のため流速が急増
し、また圧力降下は流速の２乗に比例するので、
冷媒のガス化は極めて大きな圧力降下を生じる。
膨脹弁５は、冷媒が蒸発器管路の比較的出口に近
い付近で完全にガス化するように調節されるの
で、この蒸発器管路の終端付近を太管１１として
過度の圧力降下を防止している。

また、太管１１は通風路の最上流側に位置して
おり、通風Ａとの温度差が大きくとれ充分な過熱
度が得られるので、冷媒が液体のまま圧縮機１に
流入する恐れはない。更に、太管１１は下方から
上方に向かつて延在し、重力による圧縮機１への
冷媒液の流入を防止している。

冷媒温度の異常低下により蒸発器管路に着霜が
発生することを防止するために、圧縮機１は、冷
却された通風温度を検出するサーモスタツトスイ
ツチによつて制御される。具体的には、サーモス
タツトスイツチは、冷却通風温度が０℃付近にな
ると、圧縮機をエンジンに連結する電磁クラツチ
をOFFする。

ここで、本願と従来例との蒸発器の管路径の圧
力損失の具体的な数値例を示す。

本願の全長を１パスとして構成し、3/8INφ管
を全長の3/4、1/2INφ管を1/4接続して構
成した本願に対し、従来例として本願の細管に相
当する5/16IN管を本願の全長の1/3で３本にし
た構成と対比して計算する。

本願管径は細管は内径8.53mm（外形3/8INφ）
太管は内径11.1mm（外形1/2INφ）とし、従来例
の管内径は、6.93φとする。

一般に流れの圧損失は流速の自乗に比例し長さ
に比例し、また流速は同一流量なら通過面積に反
比例し通過面積は管径の２乗に比例するから、従
来例の３本×1/3の流れ抵抗を１とし本願の細
管部は長さを１とすれば抵抗比は、 全抵抗＝11.76×３／４＋4.1×１／４＝9.84倍 つまり従来例に比べて約10倍と圧損が増大す
る。従つて、従来例の圧力損失が0.05Kgｆ／cm²と
すれば本願は約0.5Kgｆ／cm²の圧力損失となる。
このように圧力損失が約0.5Kgｆ／cm²absの場合に
は、蒸発器入口が０℃、3.15Kgｆ／cm²absである
とその出口では−５℃、約2.65Kgｆ／cm²absとな
る。また、蒸発器入口が５℃、3.69Kgｆ／cm²abs
であると、その出口では０℃、約3.16Kgｆ／cm²
absとなる。

一般に、膨脹弁は５℃程度の過熱度をとつて作
動させるので、上述の例では蒸発器の冷媒入口温
度を５℃とすると、冷媒の蒸発完了時では1°〜
0°Cとなり、蒸発器出口では５℃の過熱状態とな
る。

このように、冷媒温度は、蒸発器入口から下流
になるに従い低下し、その後過熱され蒸発器出口
では入口温度にほぼ等しくなる。従つて、第１図
乃至第３図に示したように蒸発器入口、即ち細管
入口１０ａと蒸発器出口、即ち太管出口１１ｂと
を通風路上流側において隣接させると共に、細管
１０を上流側から下流側に向けて蛇行させること
が好ましい。

［考案の効果］ 以上の説明から明らかなように、本考案によれ
ば冷媒は蒸発器内において分流されることなく一
本の管路を流れるので、分岐管路に起因する問題
を解消することができると共に、冷媒の流速が増
加するので管路の管壁との熱伝達率を向上するこ
とができる。

更に、細管内の冷媒は通風路の上流側から下流
側に流れるにつれて圧力損失によつて下流側ほど
低温になるため、冷媒と通風との温度差が常に保
たれ、熱伝導効率を向上することができる。

また、蒸発器出口付近の管路を太管として流路
抵抗を小さくすると共にこの太管を通風路の上流
側に配置したので、この太管において充分な過熱
度を得ることができ、冷媒が液体のまま蒸発器か
ら流出することを確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のフインチユーブ型蒸発器を使
用した冷凍回路を示した回路図、第２図は本考案
のフインチユーブ型蒸発器の一実施例を示した斜
視図、第３図は上記蒸発器内の管路の状態を示し
た説明図である。 １……圧縮機、２……凝縮器、４……受液器、
５……膨脹弁、６……蒸発器、６ａ……通風面、
１０……細管、１０ａ……細管入口、１０ｂ……
細管出口、１１……太管、１１ａ……太管入口、
１１ｂ……細管出口、１２……接続管、１４，１
５，１６……平面。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 冷凍回路のフインチユーブ型蒸発器におい
   て、通風方向にほぼ直交するようにして通風路
   に沿つて順次並んだ複数の平面内で蛇行し、膨
   脹弁からの冷媒を通風路上流側から下流側に流
   通させる一本の細管と、上記複数の平面のいず
   れよりも上流側に位置する平面内を蛇行し、上
   記細管よりも内径が大きい一本の太管と、上記
   細管の出口部と上記太管の入口部とを接続する
   接続管とを具備したことを特徴とするフインチ
   ユーブ型蒸発器。 ２ 上記太管の横断面積は上記細管の横断面積の
   ２倍以上であることを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第１項記載のフインチユーブ型蒸発
   器。 ３ 上記細管及び太管は上下方向に進行しながら
   蛇行しており、上記細管の出口部及び太管の入
   口部は共に下方に位置していることを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第２項記載のフイン
   チユーブ型蒸発器。