JPH05288429A - 冷媒蒸発器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換効率を高めて冷房能力の向上を図ると
ともに、出口空気の温度分布を均一化すること。 【構成】 熱交換部の上部には一対の冷媒タンク５が配
され、熱交換部の前面側に配された冷媒タンク５には入
口パイプ６と出口パイプ７とが接続されている。また、
熱交換部前面側の冷媒タンク５内は、入口パイプ６と連
通する入口側と出口パイプ７と連通する出口側とに区画
されている。そして、出口側の後面側冷媒タンク５（第
３タンク５ｃ）および出口側の前面側冷媒タンク５（第
４タンク５ｄ）と出口パイプ７とがガスバイパス管８に
よって連通され、第３タンク５ｃおよび第４タンク５ｄ
内を流れるガス冷媒の一部が出口パイプ７に導かれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用空気調和装置等
に使用される冷凍サイクルの冷媒蒸発器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、熱交換部の上部に一対のタン
クを備えた冷媒蒸発器がある。熱交換部は、Ｕ字状の冷
媒通路を形成する偏平管と伝熱用のフィンとを交互に積
層して構成され、各冷媒通路の両端部がタンクに連通さ
れている。送風空気が当たる熱交換部の前面側に配され
たタンクには、その中央寄りの箇所に入口配管と出口配
管とが接続され、その前面側タンク内は、タンクの長手
方向（偏平管の積層方向）に、入口配管と連通する入口
側と出口配管と連通する出口側とに区画されている。こ
の冷媒蒸発器は、入口配管より導入された冷媒が熱交換
部の各冷媒通路を流れる際に送風空気との熱交換によっ
て蒸発することから、入口側の熱交換部を流れる冷媒よ
り出口側の熱交換部を流れる冷媒の方が乾き度が高くな
る。このため、出口側熱交換部では、冷媒中のガス成分
が多くなることから、体積流量の増大に伴って圧力損失
が上昇し、その結果、冷房能力の低下を招くことにな
る。また、入口側熱交換部の出口空気温度より出口側熱
交換部の出口空気温度の方が高くなり、熱交換部全体の
出口温度分布が不均一となる。

【０００３】そこで、特開平２−５００５９号公報の蒸
発器では、入口配管より流入するガス冷媒を出口配管へ
短絡させる短絡路を設けることにより、液冷媒の気化を
効率良く行わせて冷房能力の向上を図る技術が開示され
ている。また、出口側の後面側タンクと前面側タンクと
を連通するガスバイパス路を設けて、後面側タンク内の
ガス冷媒を前面側タンクへ導き、冷媒通路を通って後面
側タンクから前面側タンクへ流れる液冷媒の量を増大さ
せることで冷房能力の増大を図る従来技術がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、短絡路を設
けた蒸発器では、膨張弁で減圧された気液二相状態の冷
媒が入口配管を通過する際に、ガス冷媒と液冷媒とが混
合した状態で流れるため、ガス冷媒のみを出口配管に導
くことは困難である。従って、入口配管より流入した液
冷媒の一部がガス冷媒とともに短絡路を通って直接出口
配管に導かれることにより、熱交換部を流れる液冷媒の
量が減少するため、却って冷房能力が低下することも考
えられる。また、出口配管に導かれた液冷媒が冷媒圧縮
機に吸引されて、冷媒圧縮機で液圧縮が行われることに
より、冷媒圧縮機に悪影響を及ぼす虞がある。

【０００５】出口側の後面側タンクと前面側タンクとを
連通するガスバイパス路を設けた従来技術では、後面側
タンク内のガス冷媒がガスバイパス路を通って前面側タ
ンク内に流入する。このため、前面側タンク内のガス冷
媒量が増大して、前面側タンク内の圧力損失が上昇する
ことから、出口側熱交換部の各冷媒通路を冷媒が流れに
難くなる。従って、ガスバイパス路を設けたことで冷房
能力の向上を図ることは困難である。本発明は、上記事
情に基づいて成されたもので、その目的は、熱交換効率
を高めて冷房能力の向上を図るとともに、出口空気の温
度分布を均一化することのできる冷媒蒸発器の提供にあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、内部にＵ字状の冷媒通路を有する偏平管
と伝熱用のフィンとを交互に積層して熱交換部を形成す
るとともに、この熱交換部の上部に前記冷媒通路と連通
する第１のタンクおよび第２のタンクが形成され、前記
第１のタンク内が長手方向に入口側と出口側とに区画さ
れて、入口側の前記第１のタンクには入口配管が接続さ
れ、出口側の前記第１のタンクには出口配管が接続され
た冷媒蒸発器において、一端が出口側の前記第２のタン
ク内上部または出口側の前記第１のタンク内上部に開口
し、他端が前記出口配管内に開口するガスバイパス路を
設けたことを技術的手段とする。

【０００７】

【作用】上記構成より成る本発明の冷媒蒸発器は、以下
の作用を奏する。入口配管より第１のタンクへ流入した
冷媒は、入口側熱交換部の各冷媒通路を流れて入口側の
第２のタンクへ至り、その第２のタンク内を出口側へ流
れる。この第２のタンク内では、液冷媒より比重の軽い
ガス冷媒がタンク内の上部側を流れ、液冷媒がタンク内
の下部側を流れるため、ガス冷媒の一部は、出口側の熱
交換部に形成される各冷媒通路を通ることなく、出口側
の第２のタンク内上部に開口するガスバイパス路を通っ
て直接出口配管に導かれる。また、液冷媒は、ガスバイ
パス路を通ることなく、出口側の第２のタンクから出口
側の熱交換部に形成される各冷媒通路を流れて蒸発し、
出口側の第１のタンクへ至る。この出口側の第１のタン
ク内では、タンク内上部にガスバイパス路が開口するこ
とで、出口側の第１のタンク内を流れるガス冷媒の一部
がガスバイパス路を通って出口配管に導かれる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の冷媒蒸発器の実施例を図１な
いし図５を基に説明する。図１は冷媒蒸発器の平面図、
図２は冷媒蒸発器の全体正面図である。本実施例の冷媒
蒸発器１は、図２に示すように、多数の偏平管２と伝熱
用のフィン３とを交互に積層して成るドロンカップタイ
プの熱交換器を採用したもので、冷媒と送風空気との熱
交換を行う熱交換部４、この熱交換部４の上部に位置す
る一対の冷媒タンク５、冷媒の流入口を成す入口パイプ
６と冷媒の流出口を成す出口パイプ７、および冷媒タン
ク５内から乾き度の高いガス冷媒を出口パイプ７に導く
ガスバイパス管８（本発明のガスバイパス路）より構成
される。

【０００９】偏平管２は、内面に多数のリブ９を有する
一対の成型プレート１０（図３参照）を向かい合わせて
接合され、内部にＵ字状の冷媒通路を形成するととも
に、冷媒タンク５の一部を成す一対のタンク部１１を形
成する。入口パイプ６および出口パイプ７は、プレス成
型された２枚のカップタンク１２（図４参照・なお図４
は出口側のカップタンク１２を示す）を向かい合わせて
接合することにより、冷媒タンク５の一部を成す一対の
タンク部１３と一体に形成され、その一方（図４左側）
のタンク部１３は、それぞれ入口パイプ６および出口パ
イプ７と連通されている。なお、本発明の入口配管は、
入口パイプ６と入口パイプ６に連通する第１のタンク部
１３より構成され、出口配管は、出口パイプ７と出口パ
イプ７に連通する第２のタンク部１３より構成される。
この入口パイプ６および出口パイプ７を形成する各カッ
プタンク１２およびカップタンク１２を中央部に配し
て、各偏平管２を積層することにより、各偏平管２に設
けられたタンク部１１と、入口パイプ６および出口パイ
プ７と一体に設けられた各タンク部１３によって冷媒タ
ンク５が形成されている。

【００１０】この冷媒タンク５は、送風空気が当たる熱
交換部４の前面側（図１の下側）と後面側（図１の上
側）とに配されて、各偏平管２によって形成されるＵ字
状の冷媒通路と連通されている。入口パイプ６および出
口パイプ７は、熱交換部４の前面側に配される冷媒タン
ク５（本発明の第１のタンク）と連通されている。そし
て、熱交換部４の前面側に配された冷媒タンク５は、そ
の内部が、冷媒タンク５の長手方向（図１の左右方向）
に、入口パイプ６と連通する入口側と出口パイプ７と連
通する出口側とに区画されている。また、熱交換部４の
後面側に配された冷媒タンク５（本発明の第２のタン
ク）内には、入口側から出口側（図１右側から左側）へ
向かって流れる冷媒を冷媒タンク５の末端まで届かせる
ために、冷媒タンク５の中央部に配された偏平管２にノ
ズル状の絞り部（図示しない）が設けられている。ここ
で、入口パイプ６と連通する前面側の冷媒タンク５を第
１タンク５ａ、出口パイプ７と連通する前面側の冷媒タ
ンク５を第４タンク５ｄ、入口側熱交換部４の各冷媒通
路を介して第１タンク５ａと連通する後面側の冷媒タン
ク５を第２タンク５ｂ、出口側熱交換部４の各冷媒通路
を介して第４タンク５ｄと連通する後面側の冷媒タンク
５を第３タンク５ｃと呼ぶ。

【００１１】ガスバイパス管８は、出口側の最外列に配
された偏平管２ａと出口パイプ７を形成するカップタン
ク１２とを接続して、第３タンク５ｃおよび第４タンク
５ｄと出口パイプ７とを連通するものである。ガスバイ
パス管８と接続される最外列の偏平管２ａには、図５に
示すように、各タンク部１１とガスバイパス管８とを連
通するための連通路１４が設けられている。この連通路
１４は、各タンク部１１が向かい合う側で、各タンク部
１１の上部寄りに開口されている。また、ガスバイパス
管８と接続されるカップタンク１２には、図４に示すよ
うに、出口パイプ７に連通する第１のタンク部１３とガ
スバイパス管８とを連通するための連通路１５が設けら
れている。この連通路１５は、各タンク部１３が向かい
合う側に形成されている。従って、ガスバイパス管８の
一端側は、二股に分岐されて、第３タンク５ｃ内の上部
および第４タンク５ｄ内の上部に開口し、ガスバイパス
管８の他端は、出口パイプ７と連通するタンク部１３内
に開口されている。なお、このガスバイパス管８は、第
３タンク５ｃと第４タンク５ｄとの窪みに沿って配され
ることから、ガスバイパス管８が冷媒蒸発器１の外側へ
飛び出すことはない。

【００１２】次に、本実施例の冷媒蒸発器１の作用を説
明する。図示しない膨張弁によって減圧された霧状の冷
媒は、入口パイプ６より第１タンク５ａへ流入し、入口
側熱交換部４の各冷媒通路を流れる際に、送風空気と熱
交換されて第２タンク５ｂへ流入し、絞り部を介して第
３タンク５ｃへ流れる。冷媒タンク５内を流れる気液二
相の冷媒は、液冷媒より比重の軽いガス冷媒の方が冷媒
タンク５内の上部側を流れ、液冷媒が冷媒タンク５内の
下部側を流れることになる。従って、第３タンク５ｃに
流入した冷媒のうち、送風空気との熱交換によって蒸発
したガス冷媒の多くは、出口側熱交換部４の各冷媒通路
を通過することなく、第３タンク５ｃ内の上部に開口す
るガスバイパス管８を通って出口パイプ７に連通する第
１のタンク部１３へ導かれ、そのまま出口パイプ７より
流出する。また、第３タンク５ｃに流入した液冷媒とガ
ス冷媒の一部は、出口側熱交換部４の各冷媒通路を流れ
て第４タンク５ｄへ流入する。ここで、出口側熱交換部
４の各冷媒通路を流れる際に送風空気との熱交換によっ
て蒸発したガス冷媒の一部は、第４タンク５ｄを流れる
ことなく、第４タンク５ｄ内の上部に開口するガスバイ
パス管８を通って出口パイプ７に連通する第１のタンク
部１３へ導かれ、そのまま出口パイプ７より流出する。
そして、残りのガス冷媒は第４タンク５ｄを流れて出口
パイプ７より流出する。

【００１３】このように、本実施例では、第３タンク５
ｃおよび第４タンク５ｄ内を流れる乾き度の高いガス冷
媒を直接出口パイプ７に導くことができるため、出口側
熱交換部４での圧力損失が低減し、延いては、冷媒蒸発
器１全体として圧力損失の低減を図ることができるた
め、冷房性能の向上を実現することができる。また、出
口側熱交換部４の各冷媒通路を流れる冷媒中のガス成分
が減少することで、出口側熱交換部４の各冷媒通路を流
れる液冷媒の割合が多くなる。その結果、液冷媒と送風
空気との熱交換効率が高まることから、従来の冷媒蒸発
器より出口側熱交換部４の出口空気温度を下げることが
でき、出口空気温度のバラツキ（不均一）を少なくする
ことができる。

【００１４】次に、本発明の第２実施例を説明する。図
６は冷媒蒸発器１の出口側を示す部分断面図である。本
実施例では、本発明のガスバイパス路を、冷媒蒸発器１
の出口側を構成する各偏平管２および出口パイプ７を形
成するカップタンク１２と一体に形成したものである。
出口側の最外列に配される偏平管２ａを形成する各成型
プレート１０には、図７（成型プレート１０の正面図）
および図８（図７のＡ−Ａ断面図）に示すように、ガス
バイパス路の一部を形成する円筒状のガス通路１６と、
各タンク部１１の上部とガス通路１６とを連絡する連絡
路１７とがプレス成型によって一体に形成されている。
なお、この最外列に配された偏平管２ａの外側を成す成
型プレート１０に形成されたガス通路１６は、図６に示
すように、成型プレート１０の外部に配されるエンドプ
レート１８によって閉塞される。

【００１５】最外列に配される偏平管２ａと隣接する偏
平管２から出口パイプ７を形成するカップタンク１２に
隣接する偏平管２までの各偏平管２を形成する各成型プ
レート１０には、図９（成型プレート１０の正面図）お
よび図１０（図９のＢ−Ｂ断面図）に示すように、ガス
バイパス路の一部を形成する円筒状のガス通路１６がプ
レス成型によって一体に形成されている。また、出口パ
イプ７を形成するカップタンク１２には、図１１（カッ
プタンク１２の正面図）および図１２（図１１のＣ−Ｃ
断面図）に示すように、出口パイプ７と連通する第１の
タンク部１３とカップタンク１２に隣接する成型プレー
ト１０に形成されたガス通路１６とを連絡する連絡路１
９が形成されている。上記の各成型プレート１０によっ
て形成された各偏平管２および出口パイプ７を形成する
カップタンク１２とを積層することにより、各ガス通路
１６が連通されて、図６に示すように、第３タンク５ｃ
および第４タンク５ｄと出口パイプ７とを連通するガス
バイパス路が形成される。

【００１６】〔変形例〕第１実施例では、出口側の最外
列に配された偏平管２ａにガスバイパス管８を接続した
が、第３タンク５ｃおよび第４タンク５ｄを形成するど
の偏平管２に接続しても良い。あるいは第３タンク５ｃ
および第４タンク５ｄを形成するすべての偏平管２に接
続しても良い。また、第３タンク５ｃだけ、あるいは第
４タンク５ｄだけにガスバイパス管８を接続しても良
い。もちろん、第２実施例で示したガスバイパス路につ
いても同様の変形例を適用することができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明の冷媒蒸発器は、出口側タンクを
流れる乾き度の高いガス冷媒を直接出口配管に導くこと
ができる。その結果、出口側熱交換部での圧力損失が低
減されて、液冷媒と送風空気との熱交換効率が高まり、
冷房能力の向上を図ることができる。また、出口側熱交
換部の各冷媒通路を流れる冷媒分布が均一化されるた
め、入口側と出口側との出口空気温度のばらつきを少な
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に適用された冷媒蒸発器の
平面図である。

【図２】本発明の第１実施例に適用された冷媒蒸発器の
全体正面図である。

【図３】本発明の第１実施例に係る偏平管を成す成型プ
レートの正面図である。

【図４】本発明の第１実施例に係る出口パイプを形成す
るカップタンクの正面図である。

【図５】本発明の第１実施例に適用された冷媒蒸発器の
最外列に配された偏平管を成す成型プレートの正面図で
ある。

【図６】本発明の第２実施例に適用された冷媒蒸発器の
出口側を示す部分断面図である。

【図７】本発明の第２実施例に適用された冷媒蒸発器の
最外列に配された偏平管を成す成型プレートの正面図で
ある。

【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。

【図９】本発明の第２実施例に係る偏平管を成す成型プ
レートの正面図である。

【図１０】図９のＢ−Ｂ断面図である。

【図１１】本発明の第２実施例に係る出口パイプを形成
するカップタンクの正面図である。

【図１２】図１１のＣ−Ｃ断面図である。

【符号の説明】

１ 冷媒蒸発器 ２ 偏平管 ３ フィン ４ 熱交換部 ５ａ 第１タンク（第１のタンク） ５ｄ 第４タンク（第１のタンク） ５ｂ 第２タンク（第２のタンク） ５ｃ 第３タンク（第２のタンク） ６ 入口パイプ（入口配管） ７ 出口パイプ（出口配管） ８ ガスバイパス管（ガスバイパス路）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部にＵ字状の冷媒通路を有する偏平管と
   伝熱用のフィンとを交互に積層して熱交換部を形成する
   とともに、この熱交換部の上部に前記冷媒通路と連通す
   る第１のタンクおよび第２のタンクが形成され、前記第
   １のタンク内が長手方向に入口側と出口側とに区画され
   て、入口側の前記第１のタンクには入口配管が接続さ
   れ、出口側の前記第１のタンクには出口配管が接続され
   た冷媒蒸発器において、 一端が出口側の前記第２のタンク内上部または出口側の
   前記第１のタンク内上部に開口し、他端が前記出口配管
   内に開口するガスバイパス路を設けたことを特徴とする
   冷媒蒸発器。