JP2737987B2 - 積層型蒸発器 - Google Patents

積層型蒸発器

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JP2737987B2 JP1054920A JP5492089A JP2737987B2 JP 2737987 B2 JP2737987 B2 JP 2737987B2 JP 1054920 A JP1054920 A JP 1054920A JP 5492089 A JP5492089 A JP 5492089A JP 2737987 B2 JP2737987 B2 JP 2737987B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は，例えば自動車用空調装置に使用されるエバ
ポレータの如き積層型蒸発器に関する。
（従来の技術） 熱交換器の能力を上昇させるために，流体を細い管に
分割して流し，これにより表面積の増大及び流体中心か
ら管壁面までの距離の短縮化を図り熱交換効率を高める
ことが一般に行われている。
自動車用エアコンのエバポレータに使用される積層型
熱交換器においても交換器内部で，主に８〜10程の数に
分流することにより上述した効果を得ている。
しかしながら，この分流数を増加させることは，偏流
の発生を招き，流れにくくなる部位ができ，全体の熱分
布が悪化するという結果をもたらす。
そこで，冷媒がエバポレータ本体に入る前に，冷媒分
配流路を２分割して各分配流路が受け持つ分流数は増さ
ずに，全体として分流数を２倍に増大することにより偏
流（不均一な分配）を防ぎつつ熱交換効率を高めること
が講じられている（特開昭62−119373号公報）。
上記公報に記載する蒸発器の各分配流路に接続される
分岐管の接続方法は，各分岐管の先端をブロック形成
し，このブロック側面に設けたくり抜き孔をブロック取
付扁平管の冷媒流通孔の周縁に設けた折り返し部に嵌入
しこれら部材を蒸発器の組付ろう付と一所に，あるいは
これとは別途にろう付するとしている。
また，冷媒導入管及び排出管の接続構成に関し，蒸発
器側面に接続するものがある（特開昭52−37255号公報
及び特開昭62−46195号公報）。
（発明により解決すべき課題） 上記特開昭62−119373号公報の冷媒導入管をみると，
エバポレータ本体の手前で配管そのものを分配してお
り，コンパクトさを欠く形状となっている。
また，この導入管及び排出管が冷却コアをよぎる形と
なっており空気流れを阻害している。これを避けるため
に配管を冷却コア領域外にもっていくと実際の車両搭載
から配管を含めた全体の幅が大きくなってしまいおおい
に問題となる。
更に，前述のブロックにより配管を行う場合に，一体
ろう付工程の後工程でろう付配管を行い製造工程が多く
なったり，また配管を含めた一体ろう付を行う場合でも
曲げ加工を行った長い配管をろう付するためにその自重
によりブロック部の接合がうまくゆかずろう付不良とな
ったり，ろう付はされても位置がずれ諸定位置に配管さ
れないといった不具合が生じていた。
あるいは，ブロック部のみを一体ろう付し，後からこ
のブロック部に溶接により配管を行う場合には，溶接の
際に近在するコルゲートフィンを溶かしてしまったり，
十分溶接されず，漏れを起こしてしまうという問題点が
あった。
冷媒導入管及び排出管の接続構成に関し，前記公報に
記載のものは，両管の接続を蒸発器の側面より行い配管
による空気流れの阻害を回避するものであるが，その接
続強度に問題がある。
すなわち，特開昭62−46195号公報に記載のものは，
その第３図に示すように，パイプの先端が取付プレート
の孔周縁に設けた折り返し部とわずかに接触し，この折
り返し部に一点支持的にろう付されており，強度上不安
がある。
また，特開昭52−37255号公報にはその第４〜７図に
各種取付寸法を開示しているが，いずれも前記と同様に
わずかな領域を一点支持しているにすぎないので強度上
問題がある。
よって，本発明は上記不具合を解消する新規な積層型
蒸発器を提供することを目的とする。
（発明による課題の解決手段） 本発明の積層型蒸発器は，一端側に冷媒導入口と冷媒
排出口を有しこれらを連通するＵ字状扁平流路を内部に
形成してなる第一のチューブエレメントと，他端側に冷
媒導入口と冷媒排出口を有しこれらを連通する逆Ｕ字状
扁平流路を内部に形成してなる第二のチューブエレメン
トを多数積層して配しこれらチューブエレメントを連接
溶着してなる積層型蒸発器であって， 該蒸発器の側面にて該蒸発器の両端側に形成される各
分配路と冷媒導入管との連通を行う流路と前記蒸発器の
両端側に形成される各集合路と冷媒排出管との連通を行
う流路とを具えることを特徴とする。
また，本発明の積層型蒸発器は，冷媒導入口と冷媒排
出口とを有しこれらを連通してなるチューブエレメント
を多数層状に配して成る積層型蒸発器であって， 各冷媒導入口を連通する冷媒分配路が冷媒導入管と，
各冷媒排出口を連通する冷媒集合路が冷媒排出管と，夫
々該蒸発器の側面で連通すること， 導入管及び排出管はいずれも，前記側面にある側板を
貫通し，これにより支持されること，該側面において前
記側板と共に流路を形成する別の支持板上に形成された
突起部により位置及び角度を規定されることを特徴とす
る。
また，前記冷媒導入管及び排出管はいずれも前記流路
の壁部を貫通し，これにより支持されること，該流路の
他の壁部に形成された突起部により位置及び角度を規定
されることが好ましい。
（作用） 冷媒導入管よりの冷媒は，蒸発器の側面に具えられる
部材により形成される分配路側流路内を２分割して流
れ，各分割流路に連通する上下各分配路に導入器され
る。上下各分配路に導入された冷媒は，各分配路が受け
持つチューブエレメント内を流れ，冷媒の蒸発が行わ
れ，この気化熱により空気は冷却される。チューブエレ
メントは，一及び二のチューブエレメントが多数配され
ているため，各チューブエレメントの排出口は上下に形
成され，これら排出口に連通する上下各集合路に合流し
前記部材により形成される集合路側流路内を流れ冷媒排
出管から流出する。
また，冷媒導入管及び冷媒排出管は，蒸発器の側面に
て２点支持されるのでその接続強度は大幅に向上する。
（実施例） 以下，本発明の一実施例を図面に基づき説明する。第
１図は本実施例の積層型エバポレータの外観図である。
このエバポレータ20は，チューブエレメント10と，蛇
腹状のコルゲートフィン27とを多数交互に連接し，その
一端にサイドプレート２を取り付けその他端にフラット
プレート４と分配プレート３とからなる端部部材40を取
り付けている積層型のものである。
一のチューブエレメント，すなわちＵ字チューブ10a
は，第７図に示すように，全体として極く浅い盆状をな
すメインプレート１を２枚合わせて最中の皮状に貼り合
わせてなる扁平な管板部材で，その中央部において縦方
向に一部を残して突出し空間を２分割する仕切壁30によ
りＵ字流路９を形成している。
メインプレート１は，第３図に示すように，一端側に
冷媒導入口７と冷媒排出口８を有し，これらを前記Ｕ字
流路９により連通している。11は，この冷媒流路に迷路
形状を与えて熱交換効率を向上させるための斜方向に配
向させて設けた小さな打出しリブ群である。
前記導入口７及び排出口８にそれぞれ連なるプレート
１の上端部には積層方向に突出部12が区画形成され，プ
レート貼り合わせにより各２つのタンク13aが形成され
ている。
また，プレート１の下端側には，前記と同様な構成に
よりＵ字流路９と隔絶して２つのタンク13bがこのプレ
ート１の貼り合わせにより形成される。
二のチューブエレメント，すなわち逆Ｕ字チューブ10
bは，この一のチューブエレメント10aを逆さに配置する
ことにより構成することができる。これにより，冷媒導
入口及び排出口は下側に，下側タンクは上側にそれぞれ
移り,U字流路は逆Ｕ字に形成される。
これら一及び二のチューブエレメント10a及び10bは，
第２図に示すように，交互に隣接して配される。
チューブエレメントの各タンク側面にはそれぞれ通孔
12a及び12bがあけられ，隣接する各タンク側面は相互に
貼り合わさせるので，エバポレータ上下端側にタンク13
によりそれぞれ冷媒分配路14及び冷媒集合路15が形成さ
れる。これら冷媒流路14及び15は，空気流れ方向16に対
して分配路14が下流側，集合路15が上流側にくるように
配置される。
このタンク部流路構成は，他の流路に比べて流路径が
非常に大きくなっているため，その流路抵抗は問題とな
らないくらい小さく，これによって流体の流れが疎外さ
れ不均一流を生むということはない。
サイドプレート２は，板部材で，エバポレータの一端
を保護すると共に，その上下端段部2aは，連通孔の蓋体
を構成している。
第５図に端部部材40の分解図及び断面図を示す。この
部材40は，フラットプレート４と分配プレート３とから
構成されている。フラットプレート４は，分配路14側上
下端部及び集合路15側上下端部にそれぞれ通孔4aが穿た
れている。このフラットプレート４は，メインプレート
１と貼り合わされ，片側平坦なＵ字チューブ10cを形成
している。前記通孔4aは，メインプレート１の各タンク
部位置に穿たれ，これら通孔4aは各冷媒流路にそれぞれ
連通している。
また，このフラットプレート４の中央部，すなわち冷
媒導入管５及び冷媒排出管６の支持位置にはこれら各管
の位置決め及び支持のためのリブ4bがそれぞれ設けられ
ている。
分配プレート３は，分配路14側に前記フラットプレー
ト４の同側上下通孔位置に延在する分配路側突条部41
と，集合路15側に該フラットプレート４の同側上下通孔
位置に延在する集合路側突条部42を形成している。これ
ら突条部41及び42は，フラットプレート４との間に互い
に隔絶した流路43を形成し，各流路43は，上下分配路及
び上下集合路を，それぞれ連通させると共に，各冷媒管
に対して分割路を構成している。
これら各突条部の中央，すなわち前記フラットプレー
ト４のリブ4b位置に，それぞれ，ボス部41a,42aが設け
られている。これらボス部41a,42aは，各中央部に突条
部内と連通する開口を有し，この開口縁にバーリング部
41b,42bを形成している。そして，このバーリング部41
b,42bは，流路43内と外部との連通孔部を形成すると共
に各冷媒管の支持部を構成している。
冷媒導入管５及び冷媒排出管６の先端には，それぞ
れ，各リブ4bに対応してこれらリブに嵌合する横方向切
欠5a及び6aが設けられている。また，各管先端部には各
管内部と各流路43とを連通する流路方向通孔5b及び6bが
設けられている。
各通孔5b及び6bは，楕円状に形成され，この長径部は
ボス部内に形成される流路径の大きな導入部43aとほぼ
同じ大きさに形成されている。
このように構成された各部材をろう付するときは，分
配プレート３及びフラットプレート４は，その図面左右
方向を上下方向に転換させて分配プレート３を上にして
設置され，各真直な冷媒管５及び６は，垂直方向に各バ
ーリング部に密接して挿入され各先端切欠5a及び6aはリ
ブ4bに嵌合されこれらリブ4bにより位置決めされ，この
状態で接合される。その結果，接合に際し管自重による
モーメントは働かないため，管の浮き上がり等ろう付の
不具合は解消され，後工程の溶接も必要のないものとな
る。
各管５及び６は，先端をリブ4bにより，これと離れた
側面をバーリング部41b,42bによりそれぞれろう付けさ
れフラットプレート４及び分配プレート３により２点支
持されるので各管の取り付け強度は大幅に向上する。
また，各管の通孔5b及び6bは，リブ4bにより流路43方
向に正しく配されるので不要な圧力損失（流路抵抗）が
生じることはない。
第６図に，管支持構成の別の実施例を示す。これは，
各管に設けられる孔に通孔としての機能と管位置決め支
持部としての機能とをかねさせたものである。
分配プレート３の側面突出を抑え全体を小型化するに
あたり，流路抵抗を極力低減するために各冷媒管に穿設
する流通孔径を大きくし，かつその数を増やす必要があ
る。そこで，各管先端から半円状に切欠孔5c及び6cを各
４つ設けるものである。これら各切欠孔5c及び6cの切欠
深さは，リブ4cの高さよりも大きく両者間に開口44が形
成される。各管の切欠孔間に形成される各４つの脚部5d
及び6dは，リブの交差部4dと当接しこの当接位置に位置
決め支持される。
第5,6図において，リブと各冷媒管先端の切欠との当
接により管のろう付面積は増加し，その結果強度は更に
増加することになる。
以上の構成になるエバポレータ20は，製作に当って各
構成部材を熱伝導性の良い例えばアルミニウム等の薄金
属板をプレス加工にて成型し，予め表面をろう材をもっ
て被覆しておき，配管を含めそれぞれ仮組立し，治具に
よってこの状態を固定させながらろう材の溶融温度（例
えば600℃前後）にまで加熱されているろう付炉に納め
ることによって，各構造部材は一単に接合されるもので
ある。
（実施例の作用） 第２図に冷媒の流れを示す。コンデンサにより凝縮さ
れた液冷媒はレシーバを通過後，膨張弁をとおりエバポ
レータへ導入される。ここで空気流れ方向16に対して下
流側に配される冷媒導入管５によりエバポレータ本体に
冷媒が導入される。一連のタンク13により構成される冷
媒分配路14は,U字チューブ10aと逆Ｕ字チューブ10bとの
配置構成により上下に分割しており，冷媒は図中で分配
路14側分割流路43により上下２系統に分割されエバポレ
ータ本体部へ流れこむことになる。エバポレータ本大部
はメインプレート１を相対するようにして形成されるチ
ューブエレメント10とコルゲートフィン27との交互連接
により構成され，冷媒は，各分配路の受け持つチューブ
エレメントに均等分配されこれら各チューブエレメント
10のリブ11のついた内部を流れ蒸発を行い，コルゲート
フィン27を通して蒸発潜熱を空気から奪うことにより，
空気を冷却する。
冷媒の蒸発温度は，エバポレータの凍結を防止するた
めに通常０℃近辺に設定される。
チューブエレメント10により空気流れに対して後ろ面
より前面に導かれつつ蒸発を終えた冷媒は，タンク13群
より形成され前記チューブエレメント配置構成により前
面側（空気流入側）上下に分割された冷媒集合路15によ
り再び集められ，集合路15側流路43を通り冷媒排出管６
によりコンプレッサへ吸入される。
冷媒の排出口温度は，コンプレッサの液圧縮を防止す
るために，蒸発温度により５〜10℃上昇するように膨張
弁（図示せず）により設定される。
下側分配路14bに導入された冷媒は，この分配路14bと
導入口７が連通する各逆Ｕ字チューブ10bに流入する。
このチューブ10b内の冷媒は，逆Ｕ字流路を通って排出
口８より流出しこれら排出口８に連通する下側集合路15
bに集められる。各排出口８近付は，過熱領域17bを形成
し，これら過熱領域17bは，逆Ｕ字チューブ10bによって
エバポレータ下部に左右分散される。
同様にして，上側分配路14aに導入された冷媒は，こ
の分配路14aより導入口７を介して各Ｕ字チューブ10aに
流入し，このチューブ10a内を流通して排出口８より流
出し上側集合路15aに集められる。Ｕ字チューブ10aの排
出口近辺は過熱領域17aを形成し，これら過熱領域17a
は,U字チューブ10aによってエバポレータ上部に左右分
散される。
各チューブエレメントの扁平流路領域は，これらチュ
ーブエレメントの配置構成により過熱領域と非過熱領域
とが交互に形成される。
（発明の効果） 本発明の積層型蒸発器は，端部部材により蒸発器側面
にて導入及び排出の各冷媒管に対して分割流路を形成す
る。
これにより,2分割流式の蒸発器が得られ，偏流の発生
を招くことなくなお従来の２倍の分流数が確保され，冷
媒の熱交換効率を大いに高めることができると共に流路
抵抗も大幅に低下する。
また，積層型蒸発器の端部に導入管及び排出管を接続
する場合支持部の構成は，板部材の支持部と分配板部材
とによる２点支持とすることにより，各管の接続強度は
大幅に向上することができる。
更に，蒸発器側面に配される配管が空気冷却コアをよ
ぎることがないので空気流を阻害することもない。
更にまた，蒸発器のまわりに配管がめぐらされること
もなくなり，配管が簡素化され装置の小型化が達成され
ると共に，一体ろう付も容易に行えるようになり製造工
数の低減が果たせる。
また，本発明の積層型蒸発器は，チューブエレメント
の配置構成により，その過熱領域を分散させこれにより
均一な空気冷却を果たすことができると共に，過熱領域
と非過熱領域とを交互に配置形成可能とし過度の過熱を
抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は，本実施例の積層型エバポレータの外観図，第
２図は，同エバポレータにおける冷媒の流れを示す図，
第３図は，メインプレートの正面図，第４（Ａ）図は，
第３図におけるＡ−Ａ線及びＣ−Ｃ線断面共通の断面
図，第４（Ｂ）図は，第３図Ｂ−Ｂ線断面図，第５
（Ａ）図は，端部部材の断面図，第５（Ｂ）図は，同部
材の分解斜視図，第６図は端部部材の別の実施例を示
し，第６（Ａ）図はその断面図，第６（Ｂ）図は同分解
斜視図を示し，第７図は,U字チューブの分解図，を夫々
示す。 １……メインプレート、２……サイドプレート ３……分配プレート、４……フラットプレート ５……冷媒導入管、６……冷媒排出管 10……チューブエレメント 13……タンク、14……冷媒分配路 15……冷媒集合路、17……過熱領域 27……コルゲートフィン 40……端部部材、41,42……突条部 43……分割流路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一端側に冷媒導入口と冷媒排出口を有しこ
    れらを連通するＵ字状扁平流路を内部に形成してなる第
    一のチューブエレメントと，他端側に冷媒導入口と冷媒
    排出口を有しこれらを連通する逆Ｕ字状扁平流路を内部
    に形成してなる第二のチューブエレメントを多数積層し
    て配しこれらチューブエレメントを連接溶着してなる積
    層型蒸発器であって， 該蒸発器の側面にて該蒸発器の両端側に形成される各分
    配路と冷媒導入管との連通を行う流路と前記蒸発器の両
    端側に形成される各集合路と冷媒排出管との連通を行う
    流路とを具えることを特徴とする積層型蒸発器。
  2. 【請求項２】冷媒導入口と冷媒排出口とを有しこれらを
    連通してなるチューブエレメントを多数層状に配して成
    る積層型蒸発器であって， 各冷媒導入口を連通する冷媒分配路が冷媒導入管と，各
    冷媒排出口を連通する冷媒集合路が冷媒排出管と，夫々
    該蒸発器の側面で連通すること， 導入管及び排出管はいずれも，前記側面にある側板を貫
    通し，これにより支持されること，該側面において前記
    側板と共に流路を形成する別の支持板上に形成された突
    起部により位置及び角度を規定されることを特徴とする
    積層型蒸発器。
  3. 【請求項３】前記冷媒導入管及び排出管はいずれも前記
    流路の壁部を貫通し，これにより支持されること，該流
    路の他の壁部に形成された突起部により位置及び角度を
    規定されることを特徴とする請求項１記載の積層型蒸発
    器。
JP1054920A 1989-03-09 1989-03-09 積層型蒸発器 Expired - Lifetime JP2737987B2 (ja)

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