JPH0776651B2 - 積層型蒸発器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、カーエアコン用その他に使用される積層型
蒸発器、即ち冷媒通路を有する複数枚の板状チューブエ
レメントが、相互間にフィンを包含する空気流通間隙を
介して積層された形式の蒸発器に関する。

従来の技術 この種の積層型蒸発器は、各チューブエレメントの冷媒
通路が連通されることにより、冷媒入口から同出口に至
る冷媒回路が形成され、入口から霧状の液として流入し
た冷媒がこの回路を流れる間に、前記空気流通間隙を流
通する空気と熱交換を行って徐々にガス化し、冷媒出口
から器外へと流出するものとなされている。

上記のチューブエレメントとしては従来、第７図に示さ
れるように、その一端部に入口タンク部（51）と出口タ
ンク部（52）とを備え、入口タンク部（51）から流入し
た冷媒が他端部側に向かって流れた後、Ｕターンして出
口タンク部（52）に向かうような冷媒回路を有する扁平
管部（55）を備えたものが広く使用されている。

また、扁平管部（55）内での冷媒の流れを攪乱させて、
その攪乱効果に基づく伝熱効率の向上を図るために、チ
ューブエレメントは、内面に多数のリブ（53）が突出形
成された２枚の皿状成形プレート（54）を前記リブ（5
3）が内側となるように対向状に重ね合わせて周端部で
接合されることによって製作されている。しかも、その
リブ（53）は、冷媒の流れ方向に対して斜向状態に設け
られ、かつ両成形プレート（54）を重ね合わせた状態に
おいて、第７図に実線と破線で示すように両成形プレー
ト（54）のリブ（53）が互いに交差状態に接合されるも
のとなされている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のように、偏平管部（55）内と冷媒
回路がＵターン状に形成されていると、冷媒が回路内で
偏流され易く、そのために実質的な伝熱面積の減少を招
くという問題が起こる。

しかも、リブ（53）が冷媒の流れ方向に対して斜向状態
に設けられると共に、互いに交差状態に接合されている
ので、次のような不具合を生じる。即ち、蒸発器の入口
側に近いチューブエレメント内では冷媒が激しく攪乱さ
れることよって熱交換が効率良く行われるものの、出口
側に至るに従ってガスの占める割合が大きくなって熱交
換効率が低下してしまうにもかかわらず、出口側に近い
チューブエレメントにおいても入口側と同様に前記リブ
（70）によって冷媒が激しく攪乱されるため圧力損失ば
かり増大することになる。このように入口側では集中的
に熱交換が効率良く行われるものの、出口側では効率が
悪いため、熱交換器全体としての熱交換効率はさほど良
好なものではなく、しかも圧力損失が大きいものとなっ
ていた。

この発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、圧
力損失が少なく、それでいて熱交換性能の高い積層型蒸
発器を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的において、この発明は、 内面に複数のリブが突出形成された１対の成形プレート
を、前記リブを内側にして対向状に重ね合せて周端部で
接合することにより、偏平管部を有する板状チューブエ
レメントが形成されると共に、このチューブエレメント
が複数枚相互間にフィンを介在させた状態で厚さ方向に
積層されてなる積層型蒸発器において、 前記チューブエレメントが、偏平管部の両端部に膨出状
のタンク部を有するものに形成されて各チューブエレメ
ントのタンク部が相互に連通状態に接合される一方、 前記リブが、冷媒の流れ方向に平行状に形成されると共
に、上記流れ方向の直交する方向に列設され、かつ成形
プレートを重ね合せた状態で一方の成形プレートのリブ
間に他方の成形プレートのリブが位置して各リブの先端
部が、対向する成形プレートの平面部に接合されること
によって偏平管部内に両タンク部間を真っ直ぐに延びた
複数の冷媒通路が並列され、 更に、前記タンク部内の幅が偏平管部内の幅と略同一な
いしはそれよりも大きく形成されると共に、この両者間
の領域の両側壁が偏平管部内の両側壁からタンク部内の
両側壁に向かって真っ直ぐ、ないしは外方に拡がる態様
において連続状に延びたものに形成されることによっ
て、前記複数の冷媒通路の、最外側の冷媒通路を含むす
べてがタンク部内に真っ直ぐに連通されてなることを特
徴とする積層型蒸発器を要旨とする。

作用 上記積層型蒸発器では、チューブエレメントが偏平管部
の両端部に膨出状のタンク部を有するものに形成されて
いることより、エレメント内で冷媒をＵターンさせるタ
イプのもののように冷媒がエレメント内で偏流して実質
的な伝熱面積の減少を招くようなことがなく、かつ圧力
損失も少ないものとなる。

しかも、成形プレートのリブが、冷媒の流れ方向に平行
状に設けられているから、冷媒が冷媒回路内を攪乱され
ることなくスムーズに流通する。従って、圧力損失が少
ないのに加えて、冷媒入口側から出口側に至る間で均等
に熱交換され、全体としての熱交換性能が向上する。

更に、複数のリブが流れ方向と直交する方向に列設さ
れ、かつ成形プレートを重ね合せた状態で一方の成形プ
レートのリブ間に他方の成形形プレートのリブが位置し
て各リブの先端部が、対向する成形プレートの平面部に
接合されているから、冷媒の伝熱面積が増大され、熱交
換性能が向上すると共に、両成形プレートを強固に接合
することができて耐圧性も向上される。

加えて、タンク部内の幅が偏平管部内の幅と略同一ない
しはそれよりも大きく形成されると共に、この両者間の
領域の両側壁が偏平管部内の両側壁からタンク部内の両
側壁に向かって真っ直ぐ、ないしは外方に拡がる態様に
おいて連続状に延びたものに形成されることによって前
記複数の冷媒通路の、最外側の冷媒通路を含むすべてが
タンク部内に真っ直ぐに連通されていることにより、最
外側の冷媒通路にもタンク部内の冷媒が低い通路抵抗の
下で流入することができると共に、かかる通路内の冷媒
が同じく低い通路抵抗の下でタンク部内に流入するもの
となり、そのため、全体としての通路抵抗が減少され、
更にはタンク部からの冷媒の各冷媒通路への分流性能が
向上され、熱交換効率が向上する。

実施例 以下、この発明の積層型蒸発器をアルミニウムないしは
その合金製のカークーラー用の蒸発器に適用した実施例
について説明する。

第１図ないし第３図において、（１）は垂直状態でかつ
左右方向に積層された複数枚の板状チューブエレメン
ト、（２）は隣り合うチューブエレメント（１）…間、
及び最外側のチューブエレメントの外側に配置されたコ
ルゲートフィン、（３）は最外側のコルゲートフィン
（２）の外側に配置されたサイドプレート、（４）は入
口ヘッダー、（５）は出口ヘッダー、（６）は入口管、
（７）は出口管である。これらの蒸発器構成部材は、ろ
う付け等により接合一体化されている。

チューブエレメント（１）は、長さ方向の両端部に膨出
状の上下タンク部（８）（９）を有すると共に、長さ方
向中間部に両タンク部を連通する偏平管部（10）を有し
ている。そして、各チューブエレメント（１）…の上下
タンク部（８）（９）はそれぞれ、その隣り合うもの同
士が接合されると共に、各タンク部の端面に設けられた
冷媒流通用開口（11）…を介して相互が連通されてい
る。

そして更に、冷媒入口側から、第５番目と第６番目、及
び第14番目と第15番目の上側タンク部（８）、並びに第
10番目と第11番目の下側タンク部（９）の各相互間の冷
媒流通用開口（11）が閉塞され、これにより、冷媒入口
管（６）からヘッダー（４）を介して流入した冷媒が、
各チューブエレメント群の方向転換して蛇行状に流れ、
出口側ヘッダー（５）を介して出口管（７）から蒸発器
外に流出するものとなされている。

前記チューブエレメント（１）は、２枚の皿状成形プレ
ート（13）（13）をそれらの周端接合面（14）（14）に
おいて対向状に重ね合わせて、ろう付け一体化すること
により形成されている。なお、この成形プレート（13）
はプレス加工により形成されたもので、その材料として
芯材の両面にろう材がクラッドされたブレージングシー
トが用いられている。

そして、成形プレート（13）には、熱伝導効率向上のた
め内方突出状態に形成されたリブ（15）…と、上下のタ
ンク部（８）（９）を構成するために外方膨出状に形成
された膨出部（16）（16）とが設けられている。

上記リブ（15）…は、第４図ないし第６図に示されるよ
うに、成形プレート（13）にその一側縁側に偏在した状
態で冷媒の流れ方向、即ち成形プレート（13）の長さ方
向と平行状にその略全長に亘って所定間隔おきに設けら
れて、２枚の成形プレート（13）（13）が重ね合わされ
ることで一方の成形プレート（13）のリブ（15）…と他
方の成形プレート（13）のリブ（15）…とが交互配置の
状態となるようにされ、更に各リブ（15）の先端部が、
対向する成形プレート（13）のリブ（15）…相互間の平
面部（19）に当接されるものとなされている。このよう
な構成によって、チューブエレメント（１）内に、上側
タンク部（８）から下側タンク部（９）に向かって真っ
直ぐに延びた複数の冷媒通路（20）…が形成されるもの
となされている。

なお、上記リブ（15）は、冷媒通路断面積をできるだけ
広く確保するため、第６図に示されるように、その幅
（W1）が成形プレート（13）の板厚（t1）の２〜４倍の
範囲に設定されるのが好ましい。

また、成形プレート（13）は、第５図に示されるよう
に、タンク部（８）（９）内の幅（W2）と偏平管部（1
0）内の幅（W3）とが略同一となるように形成され、か
つこの両者間の領域の両側壁（21）（21）が、偏平管部
（10）内の両側壁からタンク部（８）（９）内の両側壁
に向かって真っ直ぐに連続状に延びたものに形成され、
それによって上記のような複数の冷媒通路（20）の、最
外側の冷媒通路（20a）（20a）を含むすべての通路がタ
ンク部（８）（９）内に真っ直ぐに連通されるものとな
されている。

上記蒸発器では、冷媒が入口管（６）から出口管（７）
に至る冷媒通路を流通し、その間に、チューブエレメン
ト（１）…間に形成された、コルゲートフィン（２）を
含む空気流通間隙を流通する空気と熱交換を行うが、チ
ューブエレメント（１）の上下両端にタンク部（８）
（９）が設けられ、しかも成形プレート（13）のリブ
（15）…が冷媒の流れ方向に対して平行状に設けられて
いることにより、熱交換中、冷媒は、チューブエレメン
ト（１）の内部の冷媒通路を、偏流したり、攪乱したり
することなくスムーズに流通するものとなり、全冷媒通
路を通じて均等にかつ効率良く熱交換が行なわれる。

しかも、対向する成形プレート（13）（13）のリブ（1
5）…が、冷媒流れ方向と直交する方向に交互配置に設
けられ、各リブ（15）の先端部が対向する成形プレート
の平面部（19）に当接接合されていることにより、リブ
の先端部同士を当接接合する場合のようにプレート相互
のずれに伴う接合不良を生ずるおそれがなく、そのため
チューブエレメント（１）の組立作業をラフに行うこと
ができ、それでいて両成形プレート相互が確実に接合さ
れた強度に優れたチューブエレメントを有する積層型蒸
発器に製作することができる。しかも、このような構造
とすることにより、冷媒の伝熱面積を広く確保でき、ひ
いては熱交換効率の向上を図りうる。

加えて、チューブエレメント（１）は、上記したよう
に、タンク部（８）（９）内の幅（W2）と偏平管部（1
0）内の幅（W3）とが略同一となるように形成され、か
つこの両者間の領域の両側壁（21）（21）が偏平管部
（10）内の両側壁から、タンク部（８）（９）内の両側
壁に向かって真っ直ぐに連続状に延びたものに形成さ
れ、それによって上記のような複数の冷媒通路（20）
の、最外側の冷媒通路（20a）（20a）を含むすべての通
路がタンク部（８）（９）内に真っ直ぐに連通されるも
のとなされている。従って、最外側の冷媒通路（20a）
（20a）にもタンク部（８）内の冷媒が低い通路抵抗の
下で流入することができると共に、かかる冷媒通路内の
冷媒（20a）（20a）が同じく低い通路抵抗の下でタンク
部（９）に流入するものとなり、そのため、全体として
の通路抵抗を減少することができ、更にはタンク部
（８）（９）からの冷媒の各通路（20）への分流性能が
向上され、熱交換効率の向上を図ることができる。

発明の効果 この発明は、上述の次第で、チューブエレメントが偏平
管部の両端部に膨出状のタンク部を有するものに形成さ
れ、しかも成形プレートのリブが冷媒の流れ方向に平行
状に設けられているから、熱交換中、冷媒がチューブエ
レメント内を偏流したり、攪乱したりすることなくスム
ーズに流通する。従って、全冷媒通路を通じて均等にか
つ効率良く熱交換がなされ、ひいては蒸発器全体として
の熱交換性能を向上しうる。

しかも、複数のリブが流れ方向と直交する方向に列設さ
れ、かつ成形プレートを重ね合せた状態で一方の成形プ
レートのリブ間に他方の成形プレートのリブが位置して
各リブの先端部が、対向する成形プレートの平面部に接
合されているから、リブの先端部同士を接合する場合の
ようにプレートのずれに伴う接合不良を生ずるおそれを
なくすことができ、組立作業をラフに行うことができ、
それでいて両成形プレート相互が確実に接合された強度
に優れたチューブエレメントを有する積層型蒸発器を提
供することができる。しかも、このような構造とするこ
とにより、冷媒の伝熱面積が広く確保することができ、
ひいては熱交換効率の向上を図ることができる。

加えて、タンク部内の幅が偏平管部内の幅と略同一ない
しはそれよりも大きく形成されると共に、この両者間の
領域の両側壁が偏平管部内の両側壁からタンク部内の両
側壁に向かって真っ直ぐ、ないしは外方に拡がる態様に
おいて連続状に延びたものに形成されることによって、
前記複数の冷媒通路の、最外側の冷媒通路を含むすべて
のタンク部内に真っ直ぐに連通されているから、最外側
の冷媒通路にもタンク部内の冷媒が低い通路抵抗の下で
流入することができると共に、かかる通路内の冷媒が同
じく低い通路抵抗の下でタンク部内に流入するものとな
り、そのため、全体としての通路抵抗を減少することが
でき、更にはタンク部からの冷媒の各冷媒通路への分流
性能が向上され、熱交換効率の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はこの発明の積層型蒸発器の位置実
施例を示すもので、第１図はサイドプレート、コルゲー
トフィン、チューブエレメントを分離分解状態で示す斜
視図、第２図は蒸発器の正面図、第３図は蒸発器の平面
図、第４図はチューブエレメントの平面図、第５図は成
形プレートの内面の平面図、第６図は第２図のVI−VI線
断面図である。 第７図は従来の蒸発器のチューブエレメント構成部材で
ある成形プレートの内面の平面図である。 （１）……チューブエレメント、（２）……コルゲート
フィン、（８）（９）……タンク部、（10）……偏平管
部、（13）……成形プレート、（14）……周端接合面、
（15）……リブ、（19）……平面部、（20）……冷媒通
路、（20a）……最外側の冷媒通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内面に複数のリブが突出形成された１対の
   成形プレートを、前記リブを内側にして対向状に重ね合
   せて周端部で接合することにより、偏平管部を有する板
   状チューブエレメントが形成されると共に、このチュー
   ブエレメントが複数枚相互間にフィンを介在させた状態
   で厚さ方向に積層されてなる積層型蒸発器において、 前記チューブエレメントが、偏平管部の両端部に膨出状
   のタンク部を有するものに形成されて各チューブエレメ
   ントのタンク部が相互に連通状態に接合される一方、 前記リブが、冷媒の流れ方向に平行状に形成されると共
   に、上記流れ方向と直交する方向に列設され、かつ成形
   プレートを重ね合せた状態で一方の成形プレートのリブ
   間に他方の成形プレートのリブが位置して各リブの先端
   部が、対向する成形プレートの平面部に接合されること
   によって偏平管部内に両タンク部間を真っ直ぐに延びた
   複数の冷媒通路が並設され、 更に、前記タンク部内の幅が偏平管部内の幅と略同一な
   いしはそれよりも大きく形成されると共に、この両者間
   の領域の両側壁が偏平管部内の両側壁からタンク部内の
   両側壁に向かって真っ直ぐ、ないしは外方に拡がる態様
   において連続状に延びたものに形成されることによっ
   て、前記複数の冷媒通路の、最外側の冷媒通路を含むす
   べてがタンク部内に真っ直ぐに連通されてなることを特
   徴とする積層型蒸発器。