JP3719453B2

JP3719453B2 - 冷媒蒸発器

Info

Publication number: JP3719453B2
Application number: JP33209395A
Authority: JP
Inventors: 吉治梶川; 昌宏下谷; 栄一鳥越
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2015-12-20
Also published as: JPH09170851A; US5735343A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷房装置に使用される冷媒蒸発器（エバポレータ）に関し、特に冷媒との熱交換効率が高く、かつ製造も簡易なエバポレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５には従来の積層型エバポレータの一例（実開平７−１２７７８号等）を示す。エバポレータは多数のコア体１を垂直姿勢で横方向へ積層接合したもので、各コア体１は図６に示すコアプレート５をモナカ合わせに外周縁で衝合して構成されている。すなわち、コアプレート５は、長板を外周縁５１と中央の仕切部５２を除いて浅くプレスで凹陥させた半容器状をしており、上端部および下端部の左右位置はより深い円形の凹陥部５３、５４、５５、５６となっている。なお、この凹陥部５３〜５６はコアプレート５が熱交換器のいずれの部分を構成するかによって、円形に打ち抜かれ、あるいは打ち抜かれることなく閉鎖状態とされる。
【０００３】
このようなコアプレート５を衝合すると、その中間部は、内空間が上記仕切部５２により左右に区画された偏平な密閉容器状のチューブ４（図５）となり、コアプレート５の左右上下の凹陥部５３〜５６（図６）は、コア体１の両側面から突出する円形のタンク部となる。そして、各コア体１を、対向するタンク部の突出端で突き合わせ接合することにより、前後位置で隣接して左右方向へ並行に延びるタンク２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ（図５）を上端と下端にそれぞれ設けた積層型エバポレータが構成される。なお、タンク２Ａ、２Ｂは後述のように中間位置で閉鎖されている。
【０００４】
前後に位置する上下の各タンク２Ａ、３Ａと２Ｂ、３Ｂはそれぞれ、仕切部５２で区画されたチューブ４内の各流路１３Ａ、１３Ｂ（図６）で連通させられ、これら各流路１３Ａ、１３Ｂの内壁には、斜めに延びる多数のリブ１３１、１３２が一体成型により突設してある。これらリブ１３１、１３２は、コアプレート５を衝合した状態では対向するリブ１３１、１３２が互いに交叉方向へ延びるものとなって、流通する冷媒が攪拌される。
【０００５】
図５において、隣接するチューブ４間は空気流通路Ｐとなっており、ここにコルゲートフィン４１が配設されている。なお、空気は図の矢印で示すように、後側タンク２Ａ、３Ａから前側タンク３Ａ、３Ｂの方向へと流れる。
蒸発器の左右端はエンドプレート６（一方のみ図示）により閉鎖されており、このエンドプレート６のうち右端のものは、上側に位置する前後のタンク２Ａ、２Ｂを連通させる流路６１を有している。一方、蒸発器の左端では、風下側の前上側タンク２Ｂに冷媒供給管７１が接続され、後上側タンク２Ａに冷媒排出管７２が接続されている。
【０００６】
図７には冷媒の循環経路を示し、冷媒供給管７１から前上側タンク２Ｂの左半部へ供給された冷媒は、この部分のチューブを下方へ流通して前下側タンク３Ｂへ流入し、これの左半部から右半部へ流れる。その後、流れの向きを上方へ変えて前上側タンク２Ｂの右半部へ至り、エンドプレート６の流路６１を経て後上側タンク２Ａの右半部へ流入した後、チューブを下方へ流通して後下側タンク３Ａの右半部へ至り、これを左半部へ流れる。そして、この部分のチューブを上方へ流れ、後上側タンク２Ａの左半部から冷媒排出管７２へ流出する。
【０００７】
このように冷媒は前側タンク２Ｂ、３Ｂ間のチューブ内を流通した後、後側タンク２Ａ、３Ａ間のチューブ内を流通して、空気流通路Ｐを流れる空気を冷却する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、流通空気の冷却を効率的に行うために、チューブ内壁には既述のように、交叉するリブが設けられており、流通する冷媒をこれらリブで攪拌することによって伝熱性能を向上させている。
伝熱性能の更なる向上を図るためには、一般にインナフィン等を設けて伝熱面積を増すことが行われるが、インナフィン等はリブのようにチューブ内壁に一体成型することができないため、蒸発器の製造および組付けの手間が大幅に増加するという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するもので、製造組付けの手間の増大を抑えつつ、効率的な冷却を行うことが可能な冷媒蒸発器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、全ての風上側冷媒流路（１３Ａ）に、別体にて形成され冷媒流路内壁面に熱的に接続されて冷媒の伝熱面積を増大する手段（８）を設け、全ての風下側冷媒流路（１３Ｂ）には、前記伝熱面積を増大する手段（８）を設けずに、その冷媒流路壁の一部を冷媒流路側に突出させることにより冷媒を攪拌する手段（１３３、１３４）を設ける。
【００１１】
本構成において、風下側部を流れる冷媒はその乾き度が未だ小さく、リブ等の冷媒攪拌手段によって冷媒の伝熱性能を十分向上させることができる。一方、風上側部を流れる冷媒はその乾き度が大きくなるが、インナフィン等の伝熱面積増大手段を設けることにより、この部分でも冷媒の伝熱性能は十分高く保たれる。そして、インナフィン等の伝熱面積増大手段を全ての風上側部のみに設けているから、製造および組付けの手間の増大も抑えられる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、風下側で冷媒を流通させた後、風上側で冷媒を流通させる構造の積層型冷媒蒸発器に本発明を適用することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
図１には本発明を適用したエバポレータの外観を示し、基本構造は既に説明した従来のものと同一である。
【００１４】
すなわち、エバポレータは多数のコア体１を横方向へ積層結合したもので、上下の前後位置にそれぞれタンク２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂが形成され、上下のタンク２Ａ、３Ａおよび２Ｂ、３Ｂを結ぶチューブ４間がコルゲートフィン４１を設けた空気流通路Ｐとなっている。空気は図の矢印で示すように、後側タンク２Ａ、３Ａから前側タンク２Ｂ、３Ｂ方向へ流れる。
【００１５】
そして、冷媒供給口７３から前上側タンク２Ｂ内へ供給された冷媒は、既に従来例で説明したように、前上側タンク２Ｂの左半部、前下側タンク３Ｂの左半部、前下側タンク３Ｂの右半部、前上側タンク２Ｂの右半部へと流れ、さらに後上側タンク２Ａの右半部、後下側タンク３Ａの右半部、後下側タンク３Ａの左半部、後上側タンク２Ａの左半部へと流れて、冷媒排出口７４より排出される。このようにして冷媒は、前側タンク２Ｂ、３Ｂ間のチューブ４内を流れた後に後側タンク２Ａ、３Ａ間のチューブ４内を流れる。
【００１６】
このようなエバポレータのコア体１を構成するコアプレート５を図２に示す。図はコアプレート５の内面を示し、全体が略長方形の浅い容器状をしている。コアプレート５は上下端の左右位置が深く凹陥して、この凹陥部５３、５４、５５、５６に長円形の開口が形成されており、同形のコアプレートと外周縁５１で衝合されてコア体１を構成した時に、上記凹陥部５３、５５はそれぞれ風上側たる後側に位置する上下のタンク２Ａ、３Ａとなり、凹陥部５４、５６はそれぞれ風下側たる前側に位置する上下のタンク２Ｂ、３Ｂとなる。
【００１７】
中央の仕切部５２により区画されて、前後に位置する上下の凹陥部５３、５５と５４、５６をそれぞれ連通する冷媒流路１３Ａ、１３Ｂが形成され、風下側の前側流路１３Ｂには内壁に、斜めに延びる多数のリブ１３３が突出形成されている。このリブ１３３は、衝合される相手側のコアプレートでは交叉方向へ形成されており（図の鎖線）、このように交叉するリブ１３３によって前側流路１３Ｂを流れる冷媒が攪拌される。また、風上側の後側流路１３Ａの内壁にはこれに沿って平行に上下へ延びる複数のインナフィン８が設けられている。
【００１８】
このような構造のエバポレータ内を流通する冷媒の伝熱性能を図３に示す。図中、線ｘはリブ１３３による伝熱性能の変化、線ｙはインナフィン８による伝熱性能の変化である。図より知られるように、霧状冷媒の乾き度の小さい風下側流路（チューブ４内の前側流路）では、リブ１３３を使用してもインナフィン８を使用しても冷媒の伝熱性能は殆ど変わらず、冷媒の乾き度が増大して次第に流速が速くなると、両者における冷媒伝熱性能は同程度で次第に向上する。
【００１９】
ところが、冷媒が風上側流路（チューブ４内の後側流路）内に至ってさらにその乾き度が増大すると、リブ１３３による伝熱性能は急速に低下するが、インナフィン８による伝熱性能はその後も向上し、殆ど冷媒の出口付近までその傾向は続く。
すなわち、冷媒の乾き度が小さい領域では、リブ１３３の冷媒攪拌作用、およびインナフィン８の冷媒伝熱面積増大作用のいずれによっても、伝熱性能は同程度に向上する。これに対して、冷媒の乾き度が大きくなると、リブ１３３の攪拌作用による冷媒の伝熱性能向上には限界があるのに対して、インナフィン８を使用して伝熱面積を増大させるものでは、冷媒の乾き度がかなり大きくなった後も伝熱性能は向上する。これはインナフィン８の表面に僅かでも冷媒の液滴が付着していれば伝熱性能は向上するからである。
【００２０】
本実施形態では、チューブ４内の、流通冷媒の乾き度が小さい前側流路１３Ｂには、プレス等によってコアプレート５の製造時に容易に同時成型できるリブ１３３を設けて冷媒伝熱性能の向上を図る一方、流通冷媒の乾き度が大きい後側流路１３Ａではインナフィン８を設けて冷媒伝熱性能の向上を図っている。したがって、冷媒の全流通行程で良好な熱交換（空気冷却）効率が得られるとともに、インナフィン８を後側流路１３Ａにのみ設けたから、製造および組付けの手間の増大も抑えられる。
【００２１】
なお、インナフィン８は全てのチューブ４に設ける。
（第２実施形態）
チューブ４内の前側流路１３Ｂの壁面に、リブ１３３に代えて、図４に示すような円形のディンプル１３４を多数突出させても冷媒攪拌による伝熱性能の向上を図ることができる。このディンプル１３４を形成した場合の伝熱特性の変化を図３の線Ｚで示す。ほぼリブ１３３の場合と同様の伝熱特性が得られる。
【００２２】
なお、本発明は上記各実施形態における４タンク式の冷媒蒸発器のみならず、従来の冷媒Ｕターン型の２タンク式冷媒蒸発器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における、冷媒蒸発器の全体斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態における、コアプレート内面の正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における、冷媒伝熱性能の変化曲線を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態における、コアプレート内面の正面図である。
【図５】従来例における、冷媒蒸発器の全体斜視図である。
【図６】従来例における、コアプレート内面の正面図である。
【図７】従来例における、冷媒蒸発器の冷媒循環経路を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１…コア体、１３Ａ…後側冷媒流路、１３Ｂ…前側冷媒流路、
１３３…リブ、１３４…ディンプル、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ…タンク、
５…コアプレート、８…インナフィン、Ｐ…空気流通路。

Claims

冷媒が内部を流れる偏平な冷媒流路を有し、この冷媒流路の周囲を一方向に通過する空気と熱交換させて前記冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器において、
前記冷媒流路は、
一端が冷媒供給口（７３）に連通し、かつ前記空気流れの下流側に位置する偏平な多数の風下側冷媒流路（１３Ｂ）と、
一端がこの風下側流路に連接され、他端が冷媒排出口（７４）に連通し、かつ前記空気流れの上流側に位置する偏平な多数の風上側冷媒流路（１３Ａ）とからなり、
全ての前記風上側冷媒流路に、別体にて形成され冷媒流路内壁面に熱的に接続されて前記冷媒の伝熱面積を増大する手段（８）を設け、
全ての前記風下側冷媒流路には、前記伝熱面積を増大する手段（８）を設けずに、その冷媒流路壁の一部を冷媒流路側に突出させることにより冷媒を攪拌する手段（１３３、１３４）を設けたことを特徴とする冷媒蒸発器。
コアプレート（５）を衝合して偏平容器状のコア体（１）を構成し、
当該コア体（１）の前後位置の上下端にそれぞれ形成したタンク部を連通結合して多数の前記コア体（１）を積層し、
これらコア体（１）の間に空気流通路（Ｐ）を形成した冷媒蒸発器において、
前記各コア体（１）内に、風下側に位置する上下のタンク（２Ｂ、３Ｂ）を連通する偏平な風下側冷媒流路（１３Ｂ）と、風上側に位置する上下のタンク（２Ａ、３Ａ）を連通する偏平な風上側冷媒流路（１３Ａ）とを形成し、
コア体（１）の全ての前記風下側冷媒流路（１３Ｂ）を流通した後の冷媒を受け入れる全ての前記風上側冷媒流路（１３Ａ）に、別体にて形成され冷媒流路内壁面に熱的に接続されて前記冷媒の伝熱面積を増大する手段（８）を設け、
全ての前記風下側冷媒流路（１３Ｂ）には、前記伝熱面積を増大する手段（８）を設けずに、その冷媒流路壁の一部を冷媒流路側に突出させることにより冷媒を攪拌する手段（１３３、１３４）を設けたことを特徴とする冷媒蒸発器。
前記伝熱面積を増大する手段は、前記冷媒流路（１３Ａ、１３Ｂ）の流路壁に設けたインナフィン（８）であることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷媒蒸発器。