JP3143987B2

JP3143987B2 - 蒸発器

Info

Publication number: JP3143987B2
Application number: JP03266434A
Authority: JP
Inventors: 山本　　憲; 山内　　芳幸; 良一真田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1991-10-15
Filing date: 1991-10-15
Publication date: 2001-03-07
Anticipated expiration: 2016-03-07
Also published as: JPH05106937A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蒸発器に関し、詳しくは
自動車用空気調和装置等の冷凍サイクルに用いられる蒸
発器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用空気調和装置等に用い
られる冷凍サイクルは、圧縮機，凝縮器，受液器，膨張
弁，蒸発器等により構成されており、この密閉された回
路へ冷媒を循環させることにより、室内空気と蒸発器と
で熱交換を行なって室内を冷却している。

【０００３】上記冷凍サイクルにおいては、膨張弁を通
って断熱膨張した冷媒は、ガスと液との二相流の状態と
なって蒸発器に入り、ここで外部より熱を吸収して気化
（蒸発）し、等温膨張を続けて室内空気の冷却作用を果
たし、膨張した冷媒は過熱蒸気となって圧縮器に吸入さ
れる。

【０００４】そして、上記の様な冷凍サイクルに使用さ
れる蒸発器としては、従来より製造が容易等の観点か
ら、積層型の蒸発器が提案されている（実公昭５３−４
５８７５号公報参照）。この積層型蒸発器は、多くの管
板を積層して冷媒の複数の蒸発流路（分岐流路）を形成
したものであり、これらの蒸発流路に冷媒を分配して供
給することによって、冷媒と室内空気との熱交換を行な
う様に構成されている。

【０００５】また、上記積層型蒸発器においては、蒸発
器の入口における乾き度を小さくする（即ち液体状態の
冷媒の割合を大きくする）と、各流路に冷媒がより均一
に分配されて熱交換性能が向上することが知られてい
る。そのため、近年では蒸発器の入口と出口とにおい
て、スーパーヒータを用いて冷媒の熱交換を行ない、入
口における冷媒の乾き度を小さくして、冷媒の分配性能
を向上させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の様な
積層型蒸発器では、通常スーパーヒータから蒸発器内部
に供給される冷媒を、図６に示す様に、一旦管板Ｐ１の
端部に設けられた大径の冷媒導入部（入口タンク）Ｐ２
に導き、この入口タンクＰ２から幅の狭いコア部（蒸発
流路）Ｐ３に導入して蒸発させているので、冷媒は入口
タンクＰ２に導入された時点で膨張して乾き度が大きく
なり、その結果冷媒の分配性能が低下するという問題が
あった。

【０００７】この対策として、入口タンクＰ２からコア
部Ｐ３への通路に絞り部Ｐ４を設ける手段が考えられる
が、この絞り部Ｐ４は、蒸発器の両側の管板Ｐ１の一部
を内側に突出させて形成するので、次の様な問題があり
必ずしも好適ではなかった。つまり、従来の積層型蒸発
器は、表面にろう材が塗布された複数の管板Ｐ１を、フ
ィンＰ５とともに積層した状態で加熱してろう付け接合
されるが、絞り部Ｐ４の隙間は僅かであるので、加熱の
際に軟化したろう材によって塞がれて、目詰まりを起こ
してしまうという問題があった。

【０００８】また、多数の管板Ｐ１を精密にプレス形成
し、それらを正確に位置合わせしてろう付け接合し、そ
れによって、全ての流路に全く同一形状の絞り部Ｐ４を
設けることは、実際にはなかなか困難であった。本発明
の蒸発器は、上記課題を解決するためになされ、簡易な
構成で精密な寸法の絞り部を形成するとともに、絞り部
の目詰まりを防止し、それによって冷媒の分配性能を向
上させて熱交換性能を高めることができる蒸発器を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、冷媒を循環させる冷凍サイクルに用いら
れ、入口流路の冷媒と出口流路の冷媒とを熱交換させる
冷媒熱交換部を備えるとともに、ろう付け接合により上
記冷媒の蒸発を行う分岐流路が形成された蒸発器におい
て、上記冷媒が上記入口流路から導入される冷媒導入部
と、該冷媒導入部から複数に分岐して、上記冷媒の蒸発
領域となる複数の分岐流路と、上記各分岐流路の入口部
に設けられて、該入口部の流路面積を狭くする絞り部
と、を備えるとともに、上記絞り部は、上記分岐流路を
構成する部材とは別体で該分岐流路の入口部に取り付け
られる嵌合部材よりなり、該嵌合部材には、一端が上記
分岐流路に開口し他端が上記冷媒導入路に開口して、上
記分岐流路と上記冷媒導入部とを連通する絞り流路を備
えるとともに、該絞り流路は、上記分岐流路より小径で
あり、しかも、上記絞り流路は、上記冷媒導入部側ほど
径の大きなロート状開口部を備えたことを特徴とする蒸
発器を要旨とする。

【００１０】

【作用】上記構成を有する本発明の蒸発器では、例えば
膨張弁等から流出した冷媒は、入口タンク等の入口導入
部に導かれた後に、複数の分岐流路に分配される。ここ
で、各分岐流路の入口部には流路面積を狭くする絞り部
が形成されているので、冷媒導入部に導入された冷媒は
主として液体の状態で保持され、この絞り部を通過した
冷媒は、減圧されて蒸発するとともに低温となる。

【００１１】つまり、各分岐流路には冷媒導入部から液
単相状態の冷媒が均一に分配され、次いで絞り部を通過
した冷媒は減圧されて二相状態となり、例えば各分岐流
路間に設けられたフィン等を介して空気と熱交換する。
そして、特に本発明では、上記絞り部が嵌合部材から構
成されているので、この嵌合部材を分岐流路の入口部に
取り付けるだけで、流路の目詰まりを生ずることなく、
冷媒の流れを規制する絞り部を形成することができる。
つまり、この嵌合部材には、分岐流路より小径で分岐流
路と冷媒導入部とを連通する絞り流路を備えているの
で、冷媒導入部から絞り流路に流入した冷媒は、上述し
た様に分岐流路にて減圧されて蒸発し、低温になる。

【００１２】

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の蒸発器の好適な実施例に
ついて説明する。図１は積層型蒸発器の模式図である。
図１に示す様に、積層型蒸発器（以下、単に蒸発器と呼
ぶ）１は、自動車用冷凍サイクルに用いられるものであ
り、膨張弁３の下流側に設けられる。

【００１３】この蒸発器１は、膨張弁３から流出した冷
媒の導入及び蒸発器１外へ気化後の冷媒の送出を行なう
ジョイントブロック５と、冷媒間で熱交換を行なう冷媒
熱交換部（スーパーヒータ）７と、冷媒と空気とを熱交
換させる冷媒蒸発部９とから構成されている。尚、ジョ
イントブロック５の下流側の流路には、膨張弁３と接続
された感温筒１１が配置されている。

【００１４】上記ジョイントブロック５には、膨張弁３
から流出した二相状態の冷媒の入口となる流入口１３
と、気化後の冷媒を送り出す流出口１５とが設けられて
いる。冷媒熱交換部７は、入口冷媒と出口冷媒とが熱交
換される部分であり、板状のプレート（図示せず）をろ
う付けにより複数積層し、各プレートの間に冷媒を流す
様に構成されている。

【００１５】冷媒蒸発部９は、図２に示す様に、空気を
冷却するための波板状のコルゲートフィン１７（以下、
フィンと呼ぶ）と、凹凸のあるプレート（管板）１９
ａ，１９ｂ（１９と総称する）とを、ろう付けにより多
数積層したものであり、該プレート１９は、略長方形の
板状で、その上部に円筒形の入口タンク２１と略四角筒
形の出口タンク２３とが形成されている。

【００１６】この入口タンク２１は、冷媒熱交換部７の
上入口冷媒タンク部２５に整合する位置に設けられ、そ
の中央に孔２６が穿設されており、冷媒熱交換部７から
送られてきた冷媒が導入される部位となる。一方、出口
タンク２３は、冷媒熱交換部７の上出口冷媒タンク部２
９に整合する位置に設けられ、その中央に孔３０が穿設
されており、冷媒熱交換部７の上出口冷媒タンク部２９
に冷媒を送り出す部位となる。

【００１７】上記プレート１９は、積層したときにプレ
ート１９間に冷媒の蒸発流路（コア部）２０が形成され
る様に、外周に対して中央部がくぼんでおり、この中央
部である中央凹面部３３には、冷媒の伝熱促進のための
複数のクロスリブ３５と、冷媒を下方に導き更に方向転
換して出口タンク２３に導く中央隔壁３７が凸状に形成
されている。尚、向かい合わせてろう付けされるプレー
ト１９ｂの形状は、左右反対、つまり一方のプレート１
９ａに対して他方のプレート１９ｂの形状を鏡に映した
形状としており、この両プレート１９ａ，１９ｂによっ
て、薄肉の袋状の上記蒸発流路２０が形成されている。

【００１８】また、図３に示す様に、一方のプレート１
９ａにおける入口タンク２１と中央凹面部３３との間に
は、両者を結ぶ半円柱状の凹部３９ａが形成されてお
り、図４に示す様に、この凹部３９ａは、他方の向かい
合うプレート１９ｂの凹部３９ｂと一体となって、円筒
状の嵌合部４１を構成している。そして、この嵌合部４
１に、段のある円筒状の絞り部材４３が嵌合されてい
る。

【００１９】この絞り部材４３は、一端が外方向に張り
出す鍔部４５を備えており、その中心部分には、入口タ
ンク２１側と蒸発流路２０とを連通し、蒸発流路２０の
厚さよりも小径の絞り流路４７が形成されている。ま
た、絞り流路４７の入口タンク２１側には、外側に大き
く開口するロート状開口部４９が形成されている。つま
り、この絞り流路４７を備えた絞り部材４３によって、
冷媒の流れを規制する絞り部が形成されている。

【００２０】そして、上述した構成を備えた蒸発器１を
製造する場合には、まずろう材を塗布したプレート１９
とフィン１７とを積層し、これらの部材を積層した状態
で加熱してろう材を軟化させ、その後冷却することによ
って一体にろう付け接合する。そして、この蒸発器１の
製造の際には、予め上記嵌合部４１に絞り部材４３の小
径部分４３ａを嵌め込んでおき、上記加熱によってプレ
ート１９とフィン１７との接合を行なうとともに、絞り
部材４３を挟むプレート１９のろう材にて絞り部材４３
をろう付けして固定する。

【００２１】次に、この様にして製造した蒸発器１の冷
媒の流れを、図２の矢印Ａ〜Ｇにて示す。まず、冷媒熱
交換部７から各入口タンク２１に送られた冷媒（矢印
Ａ）は、分配されて各絞り部材４３を通過し（矢印
Ｂ）、中央凹面部３３間を下方に向かって流れ（矢印
Ｃ）、更に下部で方向転換して上方に向いて（矢印Ｄ，
Ｅ）、各出口タンク２３に流れ込み（矢印Ｆ）、合流し
て冷媒熱交換部７の上出口冷媒タンク部２９に送られる
（矢印Ｇ）。これによって、蒸発流路２０を冷媒が流れ
るときに、冷媒はフィン１７を介して空気と熱交換し蒸
発しつつ等温膨張を続ける。

【００２２】次に、以上の様に構成された蒸発器１での
冷媒の状態を、図５を用いて説明する。図５は、冷凍サ
イクル上での冷媒の状態を表すモリエ線図である。図示
しない圧縮機により圧縮された（図中線ｍ部分）高圧の
冷媒は、コンデンサ５１で放熱し（図中線ｎ部分）、ガ
ス冷媒から液冷媒へと相変化する。ここで、線ｏ上を点
Ｗまで膨張させることなく、冷媒熱交換部７で入口冷媒
と出口冷媒を熱交換させることで、冷媒を線ｐ上に沿っ
て点Ｘまで変化させて液化している。このため、冷媒
は、冷媒蒸発部９の入口タンク２１から各蒸発流路２０
に均等に分配される。このとき、蒸発流路２０の入口と
なる絞り部により、冷媒は線ｑ上に沿って点Ｙにまで減
圧されて気液二相状態となり、フィン１７を介して空気
と熱交換され蒸発を開始する（図中線ｒ部分）。冷媒
は、蒸発が終了したときに（点Ｚ）冷媒蒸発部１９の出
口タンク２３で合流し冷媒熱交換部７に送られる。この
冷媒（出口冷媒）は、冷媒熱交換部７のプレート間に形
成された出口冷媒流路（図示せず）を通過することで、
入口冷媒と熱交換され過熱（スーパーヒート）蒸気とな
って（図中線ｓ部分）、感温筒１１を経て圧縮機へと送
られる。

【００２３】以上説明した様に、本実施例の蒸発器１に
よれば、冷媒熱交換部７と絞り部材４３による絞り部と
を設けたことにより、入口冷媒と出口冷媒とを熱交換す
るとともに、冷媒の乾き度を小さくして各蒸発流路２０
に冷媒を均一に分配することができ、しかも、蒸発流路
２０における冷媒の温度を一定に維持することができ
る。この結果、冷媒の均一分配により熱交換性能が向上
し、冷媒の等温膨張により空気との熱交換を均一にする
ことができ、フィン１７を通過した空気の温度を均一に
することができる。

【００２４】また、本実施例では、プレート１９に設け
た嵌合部４１に絞り部材４３を挟み、全体のろう付けの
際に、絞り部材４３もろう付けすることによって絞り部
を形成しているので、この絞り部の形成が極めて容易で
あるという特長がある。しかも、絞り部材４３を別体に
て切削加工等によって精密に製造することができるの
で、プレート１９のプレス精度や接合精度が多少低くて
も、精密な寸法の絞り流路４７を形成できるという利点
がある。

【００２５】更に、絞り部材４３自体にはろう材が塗布
されておらず、しかも絞り流路４７は絞り部材４３の中
央に形成され、そのうえ入口タンク２１側が大きく開口
するロート状とされているので、ろう付けの際にろう材
が軟化しても絞り流路４７が目詰まりを起こし難いとい
う顕著な効果を奏する。

【００２６】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる
態様で実施し得ることは勿論である。例えば、膨張弁３
を廃止し、コンデンサ５１を出た後の液冷媒を冷媒蒸発
部９の入口タンク２１に導入して、絞り部で蒸発させる
構成にしてもよく、その場合でも、入口タンク２１に導
入した冷媒が液単相であるために、気液二相に比較する
と分配性能は向上することになる。

【００２７】また、本実施例では、蒸発器１を冷媒蒸発
部９と冷媒熱交換部７との一体型としているが、冷媒蒸
発部９と冷媒熱交換部７とを分離して配管等により接続
した別置タイプにしてもよい。例えば、自動車用エアコ
ンの場合、冷媒蒸発部９を車室内に配置し、冷媒熱交換
部７を車室外に設置して配管接続してもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の蒸発器に
よれば、入口流路の冷媒と出口流路の冷媒とを熱交換さ
せているため、冷媒の蒸発を行なう各分岐流路へ液状の
冷媒を送ることができ、冷媒の分配の不均一を低減して
冷却性能を向上することができる。また、出口流路で冷
媒を過熱蒸気にすることができるため、各分岐流路の冷
媒の温度を一定に維持して、空気を均一に冷却すること
ができる。しかも、本発明では、絞り部が嵌合部材から
構成されているので、この嵌合部材を分岐流路の入口部
に取り付けるだけで、ろう付けの際に、流路の目詰まり
を生ずることなく、溶媒の流れを規制する絞り部を容易
に形成することができる。それによって、簡易な構成で
良好な熱交換性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】蒸発器の構成を示す模式図である。

【図２】蒸発器の一部を示す説明図である。

【図３】絞り部材の取付位置を一部破断して示す斜視図
である。

【図４】絞り部材の取付位置近傍を一部破断して示す正
面図である。

【図５】冷媒の状態を表すモリエ線図である。

【図６】従来技術を示す説明図である。

【符号の説明】

１…積層型蒸発器（蒸発器）７…冷媒熱
交換部９…冷媒蒸発部１７…コル
ゲートフィン（フィン）１９，１９ａ，１９ｂ…プレート（管板）２０…蒸発
流路（コア部）３９，３９ａ，３９ｂ…凹部４１…嵌合
部４３…絞り部材４７…絞り
流路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−147296（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−77952（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−172870（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 39/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒を循環させる冷凍サイクルに用いら
れ、入口流路の冷媒と出口流路の冷媒とを熱交換させる
冷媒熱交換部を備えるとともに、ろう付け接合により上
記冷媒の蒸発を行う分岐流路が形成された蒸発器におい
て、上記冷媒が上記入口流路から導入される冷媒導入部と、該冷媒導入部から複数に分岐して、上記冷媒の蒸発領域
となる複数の分岐流路と、上記各分岐流路の入口部に設けられて、該入口部の流路
面積を狭くする絞り部と、を備えるとともに、上記絞り部は、上記分岐流路を構成する部材とは別体で
該分岐流路の入口部に取り付けられる嵌合部材よりな
り、該嵌合部材には、一端が上記分岐流路に開口し他端が上
記冷媒導入路に開口して、上記分岐流路と上記冷媒導入
部とを連通する絞り流路を備えるとともに、該絞り流路は、上記分岐流路より小径であり、しかも、
上記絞り流路は、上記冷媒導入部側ほど径の大きなロー
ト状開口部を備えたことを特徴とする蒸発器。