TW514714B - Evaporator - Google Patents

Description

514714 五、發明說明（1) 發明之領域 本發明係關於一種蒸發器，特別是關於汽車冷氣機所使 用的蒸發器。 此說明書中申請專利範圍所通用之名詞，「前」是指空 氣進入蒸發器之熱交換管間之側，「後」是指空氣從蒸發 器之熱交換管間出來之側，「左右」是指向著蒸發器之前 面。「鋁」是包含純鋁及鋁合金兩者。 先前技術說明 習知之蒸發器（30)，如第8圖所示，具有：在間隔中成 對向之上下一對其橫剖面略成長方形之水平收集槽 (3 1 ) ( 3 2 )，及左右方向排列且上端在上收集槽（3 1 )，下端 在下收集槽（3 2 )分別成連通狀地連接之多個扁平管所形成 之熱交換管（33A)(33B)(34A)(34B)在前後方向上配置2列 所成的熱交換管群，以及在上收集槽（3 1 )內之長度的正中 央所設置沿前後方向上延伸之第1垂直隔開壁（3 5 )，及由 第1垂直隔開壁（35)所隔開之上收集槽（31)內之左半部寬 度的正中央所設置之沿左右方向延伸之第2垂直隔開壁 (3 6 )，及在下收集槽（3 2 )內之寬度的正中央所設置之沿左 右方向延伸之第3垂直隔開壁（37 )。然後，第1垂直隔開 壁（35)及第2垂直隔開壁（36)使上收集槽（31)內被區分成 上後左半隔開室、上前左半隔開室、及上右半隔開室，由 第3垂直隔開壁（37)將下收集槽（32)區分成下後隔開收集 槽室、及下前隔開收集槽室，在被冷卻之空氣（A2)通過熱 514714 五、發明說明（2) 交換管（33A) ( 33B) ( 34A) ( 34B)之間而跑出之側的上後左半 隔開室之一端，設置有液體及蒸氣混合冷媒（R 1 )之入口 (38 )，而使上後左半隔開室成爲冷媒流入隔開收集槽室 (39)，在冷卻前之空氣（A2)進入熱交換管 (33A)(33B)(3 4A)(34B)間之側的上前左半隔開室之一端， 設置有氣化冷媒（R2)之出口（40)，使上前左半隔開室成爲 冷媒流出隔開收集槽室（4 1 )，下後隔開收集槽室成爲第1 中間隔開收集室（42 )、上右半隔開室成爲第2中間隔開收 集室（43 )、下前隔開收集槽室成爲第3中間隔開收集室 (44)。左右相鄰之熱交換管（33A) (33B)(34A)(34B)之間 介入有波浪狀鰭片（45)。 上述習知之蒸發器（30)中，從入口（38)進入冷媒流入隔 開收集槽室（39)內之液體及蒸氣混合冷媒（R1)，從冷媒流 入隔開收集槽室（39)下降到後列左半的熱交換管（34A)而 到達第1中間隔開收集室（42 )，並流到第1中間隔開收集 室（42)之右半。其次，冷媒從第1中間隔開收集室（42)之 右半上昇到後列右半的熱交換管（3 4B )，而到達第2中間 隔開收集室（43)之後半，並流到第2中間隔開收集室（43) 之前半。其次，冷媒從第2中間隔開收集室（4 3 )之前半下 降到前列右半的熱交換管（33A)，而到達第3中間隔開收 集室（44)之右半，並流到第3中間隔開收集室（44)之左半 。最後，冷媒從前列左半的熱交換管（3 3 B )上昇而到達冷 媒流出隔開收集槽室（41 )，成爲氣化冷媒（R2)而從其出口 -4- 514714 五、發明說明（3) (4 0 )排出。 而，與冷媒流出隔開收集槽室（41)連接之熱交換管（33B) 內流動的冷媒幾乎成爲氣體狀態，可達到所須之過熱度。 但是，因爲冷媒成爲氣體狀態之故，熱交換管（33B)中之 熱交換能力比其他氣液兩相狀態之冷媒流動之熱交換管 (34A)(34B) (33A)差。因此，通過熱交換器（30)之左半的 熱交換管（33B)之間及熱交換管（34A)之間的空氣溫度，比 通過同樣熱交換器之右半的熱交換管（33A)之間及熱交換 管（3 4B)之間的空氣溫度要高。其結果，在上述習知之蒸 發器（30)中被冷卻之空氣（A2)，即從蒸發器吹出之空氣會 有溫度不平均之問題。 本發明之目的在提供蒸發器，其吹出之空氣的溫度分佈 很平均。 發明之扼要說明 本發明爲提供可達成上述目的蒸發器，具有：在間隔中 成對向之上下一對水平收集槽，及左右方向排列且上端在 上收集槽，下端在下收集槽分別成連通狀地連接之多個熱 交換管在前後方向上配置兩列所成的熱交換管群，以及用 來形成隔開室，使前後方向上相鄰之熱交換管內的冷媒流 動彼此成相反方向，而設置在上收集槽內沿左右方向延伸 之垂直隔開壁。在被冷卻之空氣通過熱交換管之間而跑出 之側的後隔開收集槽室內，設置有液體及蒸氣混合冷媒之 入口，而使後隔開收集槽室成爲冷媒流入隔開收集槽室， 514714 五、 發明說明 ( 4 ) 在 冷 卻 刖 之 空 氣 進 入 熱 交 換 管 間 之 側 的 、r · 刖 隔 開 收 集 槽 室 中 J 設 置 有 氣 化 冷 媒 之 出 □ 使 、·, · 刖 隔 開 收 集 槽 室 成 爲 冷 媒 流 出 隔 開 收 集 槽 室 y — 支 熱 交 換 管 之 冷 媒 流 路 總 橫 剖 面 積 除 以 相 當 於 冷 媒 流 入 隔 開 收 集 槽 室 中 每 一 支 熱 交 換 管 之 擬 似 開 □ 水平剖 面 積 之 値 7 即 流 路 開 □ 率 爲 3〜 30% ( ) 依 昭 y\\\ 上 述 之 蒸 發 器 ， 與 冷 媒 流 出 隔 開 收 集 槽 室 連 接 之 熱 交 換 管 群 之 各 熱 交 換 管 中 由 於 後 述 液 體 及 蒸 氣 混 合 冷 媒 中 之 液 部 份 平 均 分 佈 之 故 使從 蒸 發 器 吹 出 之 空 氣 的 溫 度 分佈 很 平 均 0 該 冷 媒 通 過 後 列 熱 交 換 管 內 之 後 在 —H 刖 列 熱 交 換 管 內 成 爲 氣 體 變 成 過 熱 後 進 入 冷 媒 流 出 隔 開 收 集 槽 室 0 從 而 過 熱 度 在前列所有 之 熱 交 換 管 中 成 爲 很 平 均 ， 使 通 過 刖 列 熱 交 換 管 及 後 列 埶 J\\\ 交 換 管 的 空 氣 全 體 被 平 均 地 冷 卻 之故 可 獲 得 快 適 的 空 調 〇 但 是 液 體 及 蒸 氣 混 合冷 媒 中 之 液 部 份吸收從外 部 進 來 之 熱 而 氣 化 之 故 y 液 部 份 在 後 列 熱 交 換 管 中 平 均 地 分 配 是 最 重 要 的 事 項 〇 此 液 部 份 對 後 列 熱 交 換 管 之 分 配 ， 對 — 支 熱 交 換 管 中 之 冷 媒 流 路 總 橫 剖 面 積 y 除 以 相 當 於 冷 媒 流 入 隔 開 收 集 槽 室 中 每 一 支 熱 交 換 管 之 擬 似 開 □ 水 平 剖 面 積 之 値 即 對 流 路 開 □ 率 的 影 響 很 大 〇 然 後 液 體 及 蒸 氣 混 合 冷 媒 中 之 液 部 份 在 後 列 熱 交 換 管 中 平 均 地 分 配 的 最 適 流 路 開 □ 率 爲 3〜 30 % 〇 流 路 開 □ 率 超 過 3〜30%之 時 冷 媒 中 之 密 度 大 且 質 量 重 的 液 部 份 ， 由 於 其 流 動 之 慣 性 力 從冷 媒 流 入 隔 開 收 集 槽 室 的 入 □ 過 度 -6 集 中 到 遠 端 部 之 熱 交 換 管 中 514714 五、發明說明（5) 流動，其他以外部份之熱交換管中，冷媒中之液部份引起 之慣性力小，而且大部份係對空氣之冷卻的貢獻亦不太明 顯的蒸氣在流動，此部份因爲液部份不足之故，而使所要 之熱交換量無法獲得。流路開口率爲3〜30%之時，冷媒中 之液部份由於其流動之慣性力而從冷媒流入隔開收集槽室 的入口一旦集中到遠端部時之流路開口率比前述之部份小 之故，液部份無法全部進入此部份之流路開口中’而在入 口側產生逆流，結果被平均地分配到與冷媒流入隔開收集 槽室連接之後列熱交換管中。流路開口率未滿3〜30%之時 ，冷媒之流動抵抗增大之故，熱交換性能下降。流路開口 率在3〜30%之範圍內時最好也在3〜20%較佳，最好爲4〜10% 〇 而且，在前後方向配置2列之熱交換管群中，兩支前後 相鄰之熱交換管之間設置有接頭，使兩支熱交換管可被一 體化。 而且，熱交換管具有：具有平坦外表面之左右壁、橫跨 在左右壁上且沿長度方向延伸並且彼此隔著預定間隔而設 置之多個補強壁，熱交換管內部有彼此平行的之冷媒流路 其左右方向之寬度比前後方向之寬度狹窄之扁平管所形成 ，左右壁中至少一個之內面上設置有使流通之冷媒產生亂 流之多個突起較佳。補強壁可使傳熱性及耐壓性增大。熱 交換管做成具有外面爲平坦之左右壁之扁平管，使左右相 鄰之熱交換管之間可介入有波浪狀鰭片，並且具有空氣通 514714 五、發明說明（6) 過間隙。使流通冷媒產生亂流之突起’可使熱交換管之熱 交換效率增大。 而且，補強壁較佳爲具有使彼此平行的之冷媒流路相連 通之連通孔。連通孔使彼此平行的之冷媒流路中彼此之冷 媒相混合，冷媒產生亂流之突起，可使熱交換管之熱交換 效率增大。 再者，扁平管左右方向之寬度較佳爲0.75〜1.5公厘。 扁平管左右方向之寬度在此範圍內之時，前後列之扁平管 ’即熱交換管之數目增加，而且空氣側之鰭片數亦增加， 因而熱傳面積增加之同時，空氣側之抵抗亦大幅減少。由 於空氣側抵抗之大幅減少，使送風機產生之噪音亦可降低 0 本發明將參照附圖更詳細地說明之。 附_圖之簡單說明 第1圖是本發明具體實施例之蒸發器的立體圖； 第2圖是上收集管之部份放大水平剖面圖； 第3圖是顯示流路開口率與交換熱量比率之關係曲線圖 第4圖是熱交換管之放大詳細橫剖面圖； 第5圖是沿著第4圖中之5 - 5線的剖面圖； 第6圖是沿著第4圖中之6 - 6線的剖面圖； 第7圖是顯示兩個熱交換管由接頭連接成一體化之立體 圖；

514714 五、 發明說明 (7) 第 8 圖是 習知蒸發器的立體圖。 本 發 明 較佳 實施例之詳細說明 第 1 圖是顯示本發明之蒸發器的全體。蒸發器（ 1 )全 部 爲 鋁 製 ，具 有：由在間隔中成對向之上下一 對 水 平 收集 槽 (2)( 3) ，及 左右方向排列且上端在上收集槽（2 ) 下端 在 下 收 集 槽（3 )分別成連通狀地連接之多個熱 交 換 管 (4)( 5) 在 前 後 方向 上配置兩列所成的熱交換管群， 以 及 用 來形 成 隔 開 室 ，使 前後方向上相鄰之熱交換管內的 冷 媒 流 動彼 此 成 相 反 方向 ，而設置在上收集槽（2 )內沿左 右 方 向 延伸 之 垂 直 隔 開壁 (6)。然後’在被冷卻之空氣（A2) 通 過 熱交 換 管 (4 )( 5)之 間而排出之側的後隔開收集槽室 內 設 置有 液 體 及 蒸 j \ w 氣混 合冷媒（R1 )之入口（ 7 )，而使後 隔 開 收 集槽 室 成 爲 冷 媒流 入隔開收集槽室（8 )，在冷卻前 之 空 氣 進入 熱 交 換 管 (4)( 5 )間之側的前隔開收集槽室中， 設 置 有 氣化 冷 媒 (R2) 之出 口（ 9 )，使前隔開收集槽室成爲 冷 媒 流 出隔 開 收 集 槽 室（1 〇 )，一支熱交換管之冷媒流路總 橫 剖 面 積， 除 以 相 當 於冷 媒流入隔開收集槽室中每一支熱 交 換 管 之擬 似 開 □ 水平剖 面積之値，即流路開口率被設定 爲 3 〜30%之 範 圍 內 〇 熱交 換管（4)(5)是由左右方向之寬度 比 刖 後 方向 之 寬 度 窄 之相 同扁平管所形成，左右相鄰之熱 交 換 管 (4)( 5) 之 間 介 入有 波浪狀鰭片（1 1 )。 由 扁 平管 所形成之熱交換管（4 ) ( 5 )，如第 2 圖 所示， 具 有 外 面 '爲平坦之左右壁（12) (13)，及橫跨在； -9- 空右 壁 514714 五、發明說明（8) (1 2 )( 1 3 )上且沿長度方向延伸並且彼此隔著預定間隔而設 置之8個補強壁（1 4 )，熱交換管內部有彼此平行的之冷媒 流路（4 a )( 5 a )。同圖中，一支熱交換管之冷媒流路總橫剖 面積其意義如下。即，一支熱交換管（4 )有9個冷媒流路 總橫剖面積（4a )之故，各冷媒流路之橫剖面積（4a )合計9 個爲冷媒流路總橫剖面積。而且，第1圖及第2圖之中’ 冷媒流入隔開收集槽室（8 )之中相當於每一支熱交換管之 擬似開口水平剖面積，其意義如下。即，冷媒流入隔開收 集槽室（8 )中連接有1 8支之熱交換管（4 )之故，冷媒流入 隔開收集槽室（8 )之熱交換管（4 )之擬似開口水平剖面積除 以1 8後，顯示於第2圖中斜線表示之部份（X )之面積’爲 相當於冷媒流入隔開收集槽室（8 )之中每一支熱交換管之 擬似開口水平剖面之剖面積。 第3圖顯示流路開口率與交換熱量比率之關係曲線圖。 如第3圖所示，相當於冷媒流入隔開收集槽室（8 )之中每 一支熱交換管之擬似開口水平剖面之剖面積爲1 2 1 . 6平方 公厘時，此圖爲一支熱交換管（4 )中冷媒流路（4a )之總橫 剖面積變化時產生的結果。 由第3圖可了解，流路開口率被設定爲3〜30%之時，可 獲得高的熱交換量比率。再者，開口率爲3〜20%之時，更 可獲得較佳之結果。開口率爲4〜1 0 %之時’比開口率爲 3〜20%時可獲得更佳之結果。 所謂高的熱交換量比率是指，蒸發器U)全體之熱交換 -10- 五、發明說明（9) 管（4 )( 5 )中，熱交換可在高效率下被進行之謂，顯示從蒸 發器（1 )吹出之空氣的溫度分佈平均而不會有偏重。 第4圖至第6圖中，更詳細地顯示後熱交換管（4 )。而 ，前熱交換管（5)與後熱交換管（4)相同。由扁平管所形成 之熱交換管（4 )的前後壁（1 5 )( 1 6 )爲凸弧狀，左右壁 (1 2 )( 1 3 )之內面，有向著前方且向下傾斜，其橫剖面爲略 成三角形，用來使流通冷媒產生亂流用之多數個突起（1 7 ) ，在上下形成間隔之相鄰補強壁（1 4 )之間，補強壁（1 4 )與 前壁（1 5 )之間，及補強壁（1 4 )與後壁（1 5 )之間形成。而且 ，各補強壁（1 4 )上具有使彼此平行的之冷媒流路（4a )之間 相連通用的連通孔（1 8 )，在多個補強壁（1 4 )全體以交錯狀 地配置著。熱交換管（4)之左右方向之寬度爲0.75〜1.5公 厘，而前後方向之寬度爲12〜18公厘，然後熱交換管（4) 及補強壁（14)之厚度爲0.175公厘〜0.275公厘。再者，補 強壁（14)之節距爲0.5公厘〜3.0公厘，凸弧狀之前後壁 (15)(16)上其外面圓弧之曲率半徑爲0.35〜0.75公厘。 本發明之蒸發器（1 )中，從入口（ 7 )進入冷媒流入隔開收 集槽室（8 )內之液體及蒸氣混合冷媒（R1 )，從冷媒流入隔 開收集槽室（8 )下降到後列之熱交換管（4 )內而到達下收集 槽（3 )中。其次，冷媒從下收集槽（3 )上昇到前列之熱交換 管（5 )而到達冷媒流出隔開收集槽室（1 〇 )，而後變成氣化 冷媒（R2)從其出口（9)排出。 而，如第7圖所示，前後鄰接之兩支熱交換管（5)(4)之 -11- 514714 五、發明說明（10) 間設置有連接部（1 9 )，用來使兩支熱交換管（5 )( 4 )成一體 化之用。而且，兩支熱交換管（5)(4)上不設置補強壁（丨4) ，而是在管內插入波浪狀鰭片取代，其各波頂以銀焊方式 焊接到管內面亦可。而且，入口（ 7 )及出口（ 9 )不一定各被 設置在冷媒流入隔開收集槽室（8 )及冷媒流出隔開收集槽 室（10)之一端上，它們各被設置在其長度之中央上部亦可 元件符號之說明 R1 液體及蒸氣混合冷媒 R2 氣化冷媒 1 蒸發器 2 上收集槽 3 下收集槽 4，5 熱交換管 6 垂直隔開壁 7 入口 8 冷媒流入隔開收集槽室 9 出口 10 冷媒流出隔開收集槽室 12 左壁 13 右壁 14 補強壁 4a, 4b 冷媒流路 -12- 514714 五、發明說明（11) 17 突起 18 連通孔 19 連接部 A1 冷卻前空氣 A2 冷卻後空氣 -13-

Claims (1)

1. 514714 六、申請專利範圍 1. 一種蒸發器，具有：在間隔中成對向之上下一對水平收 集槽，及左右方向排列且上端在上收集槽’下端在下收 集槽分別成連通狀地連接之多個熱交換管在前後方向上 配置兩列所成的熱交換管群，以及用來形成隔開室，使 前後方向上相鄰之熱交換管內的冷媒流動彼此成相反方 向，而設置在上收集槽內沿左右方向延伸之垂直隔開壁 。在被冷卻之空氣通過熱交換管之間而跑出之側的後隔 開收集槽室內，設置有液體及蒸氣混合冷媒之入□，而 使後隔開收集槽室成爲冷媒流入隔開收集槽室，在冷卻 前之空氣進入進入熱交換管間之側的前隔開收集槽室中 ，設置有氣化冷媒之出口，使前隔開收集槽室成爲冷媒 流出隔開收集槽室，一支熱交換管之冷媒流路總橫剖面 積除以相當於冷媒流入隔開收集槽室中每一支熱交換管 之擬似開口水平剖面積之値，即流路開口率爲3〜30%。 2 ·如申請專利範圍第1項之蒸發器，其中流路開口率爲 3〜20% ° 3 ·如申請專利範圍第1項之蒸發器，其中流路開口率爲 4〜10% ° 4 .如申|靑專利範圍第1項之蒸發器，其中在前後方向配置 2列之熱交換管群中，兩支前後相鄰之熱交換管之間設 置有接頭，使兩支熱交換管可被一體化。 5 ·如申請專利範圍第丨項之蒸發器，其中熱交換管具有： 具有平坦外表面之左右壁、及橫跨在左右壁上且沿長度 -14- 514714 六、申請專利範圍 方向延伸並且彼此隔著預定間隔而設置之多個補強壁， 熱交換管內部有彼此平行的之冷媒流路其左右方向之寬 度比前後方向之寬度狹窄之扁平管所形成，左右壁中至 少一個之內面上設置有使流通之冷媒產生亂流之多個突 起。 6 .如申請專利範圍第5項之蒸發器，其中補強壁具有使彼 此平行的之冷媒流路相連通之連通孔。 7.如申請專利範圍第5項之蒸發器，其中扁平管左右方向 之寬度爲0.75〜1.5公厘。 -15-