JP4699182B2 - 冷凍サイクル用蒸発器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両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ものである。

蒸発器は、冷凍サイクル内の気液二相状態の冷媒と周囲の空気との間で熱交換を行うものである。
このような蒸発器としては、例えば後記の特許文献１に記載の冷媒蒸発器が知られている。この冷媒蒸発器は、送風装置によって外部流体（周囲の空気）を送り込まれることによって冷媒と外部流体との間で熱交換を行うものである。

具体的には、この冷媒蒸発器は、冷媒を流すためのチューブを、冷媒流れ方向を上下にして外部流体の流れ方向と直交方向に多数並列配置するとともに、このチューブを外部流体の流れ方向に複数列配置し、チューブへの冷媒の分配もしくはチューブからの冷媒の集合を行うタンク部を、チューブの上下両端部に、複数列のチューブに対応して外部流体の流れ方向に複数列配置したものである。
ここで、タンク部には、各チューブの端部が挿入される挿入口が設けられており、各チューブは、それぞれの端部を対応する挿入口に挿入した状態で挿入部をろう付けされることによってタンク部に対して気密、液密にして固定されている。

特開２００１−７４３８８号公報

蒸発器は、その内部に周囲の空気よりも低温の冷媒が流通する関係上、チューブの表面に周辺雰囲気中の水分が凝集する。この水分の凝集が進んでチューブの表面に水滴が形成されると、チューブ間の隙間が小さくなり、チューブ間の圧損が大きくなるので、送風装置の負担が大きくなってしまう。
特に、特許文献１に記載の冷媒蒸発器のように、外部流体の流れ方向に複数列のチューブが配置されている場合には、チューブ表面に凝集した水分が外部流体によって流されて、このチューブに対して外部流体の流れ方向に隣接するチューブとの間に形成された隙間に溜まりやすいので、チューブ間に水滴が形成されやすい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、チューブ間に水滴が形成されにくく、かつ軽量な蒸発器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明は、互いに平行にして隣接配置される複数のチューブの列と、該各チューブの一端同士を接続する第一ヘッダと、前記各チューブの他端同士を接続する第二ヘッダとを有し、前記チューブの列に交差する方向に隣接する前記チューブ間に、水分を前記チューブの端部に導くドレンガイド部材が設けられ、前記ドレンガイド部材が、前記チューブの長手方向に離間させて複数設けられている蒸発器を提供する。

この蒸発器では、チューブの列に交差する方向に隣接するチューブ間、すなわち、蒸発器において水分が溜まりやすい部位に、ドレンガイド部材が設けられている。ここで、ドレンガイド部材は、例えば、隣接するチューブ間にまたがって設けられる板状の部材によって構成される。
このような構成では、チューブの列に交差する方向に隣接するチューブ間に凝集した水分、及び蒸発器に送り込まれる外気の流れとともにチューブの他の部分からこの部分に移動してきた水分が、ドレンガイド部材によって速やかにチューブの端部に導かれる。
これにより、この蒸発器では、チューブ間に水滴が形成されにくく、また、水滴が形成された場合にも、ドレンガイド部材によって水滴が速やかにチューブの端部に移動させられるので、各チューブ間の圧損の増加が抑えられる。

前記ドレンガイド部材は、前記チューブの長手方向に離間させて複数設けられているため、ドレンガイド部材をチューブの長手方向の全長にわたって設けた場合に比べて蒸発器が軽量となる。
また、上記蒸発器において、前記ドレンガイド部材を、前記チューブの一端近傍部分及び他端近傍部分の二箇所にのみ設けてもよい。これにより、蒸発器をより軽量にすることができる。

この蒸発器においても、前記の冷媒蒸発器におけるチューブとタンク部との接続構造と同様に、チューブは、その一端を第一ヘッダに挿入され、他端を第二ヘッダに挿入された状態でこれら第一ヘッダ、第二ヘッダに対してろう付けによって固定される。
第一ヘッダ内の空間及び第二ヘッダ内の空間は、それぞれ冷媒が流通される流路を構成している。
第一ヘッダや第二ヘッダに対するチューブの差込量が多すぎると、チューブによって第一ヘッダ内部の流路や第二ヘッダ内部の流路が一部塞がれてしまい、第一ヘッダや第二ヘッダ内での冷媒の圧損が生じて、蒸発器の効率が低下してしまう。
一方、第一ヘッダや第二ヘッダに対するチューブの差込量が少なすぎると、チューブと第一ヘッダ、第二ヘッダとのろう付け不良が生じやすい。
このため、チューブと第一ヘッダや第二ヘッダとをろう付けする際には、これらの位置決めを厳密に行う必要がある。

そこで、上記本発明においては、ドレンガイド部材が、チューブの端部から、このチューブの第一ヘッダまたは第二ヘッダとの適正な係合代と同じ距離離間させて設けられていることが好ましい。
この場合には、蒸発器の製造工程において、チューブを第一ヘッダまたは第二ヘッダに挿入する際に、ドレンガイド部材がストッパーとなって、第一ヘッダまたは第二ヘッダに対してチューブが位置決めされる。
ドレンガイド部材は、チューブの端部から、チューブの第一ヘッダまたは第二ヘッダとの適正な係合代と同じ距離離間させて設けられているので、第一ヘッダまたは第二ヘッダに対してチューブが位置決めされた状態では、第一ヘッダまたは第二ヘッダに対するチューブの挿入量が、チューブと第一ヘッダまたは第二ヘッダとの適正な係合代と等しくなる。
すなわち、この蒸発器では、製造工程におけるチューブと第一、第二ヘッダとの位置決め作業が不要となるので、従来よりも製造工程が少なくて済み、製造コストが抑えられる。

このように構成される蒸発器では、チューブ間に水滴が形成されにくく、また、水滴が形成された場合にも、ドレンガイド部材によって水滴が速やかにチューブの端部に移動させられるので、各チューブ間の圧損の増加が抑えられる。
また、ドレンガイド部材が、前記チューブの長手方向に離間させて複数設けられている、または前記チューブの一端近傍部分及び他端近傍部分の二箇所にのみ設けられているため、ドレンガイド部材をチューブの長手方向の全長にわたって設けた場合に比べて蒸発器を軽量にすることができる。

以下に、本発明の一実施形態について、図１から図３を用いて説明する。
蒸発器１は、車両用空気調和装置の冷凍サイクルに用いられる蒸発器であって、図１及び図２に示すように、複数のチューブ２と、各チューブ２の一端同士を接続する管状の第一ヘッダ３と、各チューブ２の他端同士を接続する管状の第二ヘッダ４とを有している。
図３に示すように、第一ヘッダ３及び第二ヘッダ４は、各チューブ２が挿入される挿入口Ｐを有しており、チューブ２は、この挿入口Ｐに端部を挿入した状態で、第一ヘッダ３及び第二ヘッダ４に対して、ろう付けによって気密、液密にして固定されている。

図２に示すように、この蒸発器１では、複数のチューブ２の列が互いに略平行にして隣接配置されている。本実施形態では、チューブ２の列が二列設けられている。各チューブ２は、それぞれ内部が複数に区画された扁平チューブとされている。各チューブ２の列は、複数のチューブ２を、その厚み方向に間隔を開けて配置した構成とされている。
第一ヘッダ３及び第二ヘッダ４は、各チューブ２の列を構成するチューブ２同士を接続する流路を構成するとともに、各チューブ２の列同士を接続する流路も構成している。

各チューブ２の列におけるチューブ２の配置は同一とされており、一方のチューブ２の列を構成する各チューブ２には、一方のチューブ２の列に略直交する方向に、他方のチューブ２の列を構成するチューブ２が隣接配置されている。
このチューブ２の列に略直交する方向に隣接するチューブ２間には、水分をチューブ２の端部に導くドレンガイド部材６が設けられている。
本実施形態では、ドレンガイド部材６は、チューブ２の列に略直交する方向に隣接するチューブ２のうちの一方から他方にまたがって設けられた、チューブ２よりも厚みの薄い板状の部材とされている。

ドレンガイド部材６は、チューブ２の一端から、チューブ２の第一ヘッダ３との適正な係合代と同じ距離Ｘ１だけ離間させて設けられている。また、ドレンガイド部材６は、チューブ２の他端から、チューブ２の第二ヘッダ４との適正な係合代と同じ距離Ｘ２離間させて設けられている。
このようなチューブ２は、例えば、チューブ２の列に略直交する方向に隣接するチューブ２及びドレンガイド部材６とともに、押し出し成形によって作成することができる。

この蒸発器１では、チューブ２の列に略直交する方向に隣接するチューブ２間、すなわち、蒸発器１において水分が溜まりやすい部位に、ドレンガイド部材６が設けられている。
このため、チューブ２の列に略直交する方向に隣接するチューブ２間に凝集した水分、及び蒸発器１に送り込まれる外気の流れとともにチューブ２の他の部分からこの部分に移動してきた水分が、ドレンガイド部材６によって速やかにチューブ２の端部に導かれる。
これにより、この蒸発器１では、チューブ２間に水滴が形成されにくく、また、水滴が形成された場合にも、ドレンガイド部材６によって水滴が速やかにチューブ２の端部に移動させられるので、各チューブ２間の圧損の増加が抑えられる。

さらに、この蒸発器１では、チューブ２の列に略直交する方向に隣接するチューブ２間にドレンガイド部材６が設けられている。
このため、この蒸発器１の製造工程において、これら隣接するチューブ２を第一ヘッダ３の挿入口Ｐに挿入する際、及びこれら隣接するチューブ２を第二ヘッダ４の挿入口Ｐに挿入する際に、図３に示すように、ドレンガイド部材６がストッパーとなって、第一ヘッダ３及び第二ヘッダ４に対してこれら隣接するチューブ２が位置決めされる。

ドレンガイド部材６は、チューブ２の一端からチューブ２の第一ヘッダ３との適正な係合代Ｘ１と同じ距離だけ離間させて設けられている。また、ドレンガイド部材６は、チューブ２の他端からチューブ２の第二ヘッダ４との適正な係合代Ｘ２と同じ距離だけ離間させて設けられている。
このため、隣接するチューブ２が第一ヘッダ３または第二ヘッダ４に対して位置決めされた状態では、第一ヘッダ３または第二ヘッダ４に対する両チューブ２の挿入量が、各チューブ２と第一ヘッダ３または第二ヘッダ４との適正な係合代と等しくなる。
すなわち、この蒸発器１では、製造工程におけるチューブ２と第一、第二ヘッダ３，４との位置決め作業が不要となるので、従来よりも製造工程が少なくて済み、製造コストが抑えられる。

ここで、上記実施形態に示した蒸発器１では、ドレンガイド部材６が、チューブ２の一端近傍から他端近傍まで連続している構成を示したが、これに限られることなく、図４に示す蒸発器２１のように、ドレンガイド部材６が、チューブ２の長手方向に離間させて複数設けられていてもよい。ここで、この蒸発器２１では、ドレンガイド部材６を、チューブ２の一端近傍部分及び他端近傍部分の二箇所にのみ設けている。
このように構成される蒸発器２１では、ドレンガイド部材６をチューブ２の長手方向の全長にわたって設けた蒸発器１に比べて軽量となるので、車両の燃費や運動性能の向上のためにさらなる軽量化が求められている車両用空気調和装置の蒸発器として好適である。

本発明の一実施形態に係る蒸発器を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る蒸発器を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る蒸発器を示す縦断面図である。 本発明に係る蒸発器の他の形態例を示す正面図である。

符号の説明

１，２１ 蒸発器
２ チューブ
３ 第一ヘッダ
４ 第二ヘッダ
６ ドレンガイド部材

Claims (3)

1. 互いに平行にして隣接配置される複数のチューブの列と、
   該各チューブの一端同士を接続する第一ヘッダと、
   前記各チューブの他端同士を接続する第二ヘッダとを有し、
   前記チューブの列に交差する方向に隣接する前記チューブ間に、水分を前記チューブの端部に導くドレンガイド部材が設けられ、
   前記ドレンガイド部材が、前記チューブの長手方向に離間させて複数設けられている蒸発器。
2. 前記ドレンガイド部材が、前記チューブの一端近傍部分及び他端近傍部分の二箇所にのみ設けられている請求項１記載の蒸発器。
3. 前記ドレンガイド部材が、前記チューブの端部から、該チューブの前記第一ヘッダまたは前記第二ヘッダとの適正な係合代と同じ距離離間させて設けられている請求項１または２に記載の蒸発器。

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