JP4869529B2

JP4869529B2 - 蒸発器

Info

Publication number: JP4869529B2
Application number: JP2001549980A
Authority: JP
Inventors: プランションローラン
Original assignee: ヴァレオクリマチザション
Priority date: 1999-12-29
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: DE10084298B3; JP2003519355A; US20020179295A1; FR2803376B1; WO2001050079A3; DE10084298T1; FR2803376A1; WO2001050079A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気流と冷媒流体の間で熱交換するために、この冷媒流体を液相から気相に変化させる蒸発器に関し、特にモータ車両の乗車室の空調装置に設けられ、管バンクを有し、この管バンクが、一列の平らな管と、距離ｄで、管同士を互いに離隔するための波形スペーサとよりなり、このスペーサの波形の間の間隙を介して、管の幅方向の空気流の通路を形成し、各管の両端が、管バンクに対して、互いに反対方向に設けられた２個の流体箱とそれぞれ連通し、蒸発器内の冷媒流体のための少なくとも２本の移動路を形成している蒸発器に関する。
【０００２】
このような蒸発器は、Ｕ字型蒸発器とは異なる正面循環型蒸発器と呼ばれている。Ｕ字型蒸発器は、２本の枝管が１個の流体箱の各チャンバとそれぞれ連通しているＵ字型管を冷媒流体が循環している。移動路の数とは、蒸発器の入口と出口の間で、１つの流体箱から他の流体箱までの管内での冷媒流体の移動の回数を意味している。入口と出口が２個の流体箱にそれぞれ設けられている場合、その数は奇数となり、同一の流体箱にある場合に、偶数となる。
【０００３】
その技術に応じて、流体箱は管に追加されるか、あるいは管と同一の部材に形成される。
【０００４】
正面循環型のものは、Ｕ字型のものと比べて、各移動路に使用される所定の数の管に対して、冷媒流体の通過する管の長さを減少させ、それにより、液相と気相の分離のみならず、圧力ヘッドの損失と冷媒流体の対応する加熱を減少させるという利点がある。そこで、空気流との熱交換は、１本の移動路の種々の管の間の、より低く、かつより均一な冷媒流体温度により、高められる。
【０００５】
正面循環型のものは、また、すべて同一な管を使用しうるので、製造を自動化出来、蒸発器の製造を安価にしうる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、性能を最適にした蒸発器、特に移動路の数を４〜６とした蒸発器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の蒸発器であって、管の幅方向の寸法lを20 mm と 55 mmの間、距離dを4.0 mmと7.6 mmの間としたものである。
空気流の方向の上記寸法は、この方向における蒸発器の大きさを減少させ、材料を節約する。しかし、２つの流体の間の熱交換の表面積を減少させる傾向がある。この傾向は、距離dを減少させることにより、埋め合わせられる。これらの２つの寸法を組み合わせることにより、モータ車両の乗客室の空調のために、従来使用されている蒸発器に比べ、性能のレベルを低下せずに、全体の大きさを減少させ、材料を節約しうる。
【０００８】
本発明によれば、以下のような寸法にするとよい。
(1) 管の全厚さを1.0 mmと2.7 mmの間にする。
(2) 管の壁の厚さを0.2 mmと0.45 mmの間にする。管の曲がり部の場合、0.2 mmと0.7 mmとの間にする。
(3) 管の内壁同士の間の距離を0.6 mmと1.8 mmの間にする。
(4) 波長に対応するスペーサの波形の半分を1.0 mmと1.8 mmの間にする。
【０００９】
管と流体箱は、積載したポーチの形状に形成し、各ポーチは、２枚の薄板金属をカップ状に打抜き、その凹面は互いに向き合わせ、ともにろう付けされて、周縁部において、漏れを防止している。各ポーチは管を形成し、各端部において、厚さを増加し、流体箱の一部を形成している。
【００１０】
流体箱は、管の端部に設けた孔を有する独立した構成要素である。管は、孔の端部で、漏れを防止するように、ろう付けされている。
各管は、２枚の打抜きされた薄板金属プレートから形成されている。これらのプレートは、端部において、漏れを防止し、また管の内側に突出する中間部を固めるために、ろう付けされている。
【００１１】
各管は、２枚の打抜きされた薄板金属プレートから形成されている。それにより、端部において漏れを防止し、管は、プレートの内面にろう付けされたインサートにより固められている。
管は、押出し成形により形成される。管は、折り畳まれ、長手方向にろう付けされた接続部により閉塞された薄板金属から形成される。
少なくとも１個の流体箱は、容積を定める２個の部材より形成され、部材の１つは孔を備えている。少なくとも１つの内部仕切壁は、容積を別々のチャンバに分け、各チャンバは、複数の管よりなるグループと連通している。
【００１２】
少なくとも１つの流体箱は、孔を有するマニホルドプレートと、このプレートに接続された、少なくとも２個のタンクから形成されている。そこで、管のグループと連通するチャンバを形成している。
少なくとも１つの流体箱は、少なくとも１つの打抜きされた薄板金属部材から形成され、中心線の両側に、孔を有するマニホルドプレートとタンクを形成する。このタンクは、端縁において折り畳まれ、流体箱のチャンバを形成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による蒸発器の管列の部分断面図であり、平行な２本の平らな管１が断面で示され、それらの管1の間に、波形のスペーサ２が設けられている。本発明における最適な寸法を定めるために、管の幅、即ち矢印F１で示される空気流の方向における蒸発器の寸法をｌ、スペーサで離隔された２本の管同士の間の距離をｄ、管の全厚さ、即ち管の積載方向の寸法をE_e、管の壁厚をe₁、管の内部の厚さE_I、即ちE_e − 2e₁とする。
【００１４】
図２は、スペーサ２の部分側面図で、ほぼ正弦曲線に対応している。曲線の山を含む、２つの平面の間の距離dが、この図にも示されている。スペーサの壁厚e₂、波長の半分p/2が示されている。
【００１５】
本発明による好適な寸法は、以下の通りである。
20 mm ≦ l ≦ 55 mm
4.0 mm ≦ d ≦ 7.6 mm
1.0 mm ≦ E_e ≦ 2.7 mm
0.2 mm ≦ e₁ ≦ 0.7 mm
0.6 mm ≦ E_i ≦ 1.8 mm
1.0 mm ≦ p/2 ≦ 1.8 mm
0.05 mm ≦ e₂ ≦ 0.1 mm
【００１６】
図３は、他の変数を等しく、空気流量を一定とした時の、距離dに対する、本発明の蒸発器の熱交換容量の変化を示している。ｄが4 mmである時に、最大になることを示している。しかし、距離dを減少させると、空気流の圧力ヘッドを増加させ、送風機の一定速度のおける空気量を減少させる。これが、その値を、4.0 mmと7.6 mmの間にしなくてならない理由である。
【００１７】
壁厚e₁は、材料を過剰に消耗せず、耐圧性と耐食性を好適に保つように選択される。図４のグラフは、管の内面の厚さE_iの関数としての蒸発器の熱交換容量の変化を示している。この厚さが小さい時には、冷媒流体の圧力ヘッドの損失を招き、熱交換を妨害する温度を上昇させる。反対に、この厚さが大きいと、流体の速度を低下させ、管の壁との熱交換を限定する。上記の範囲は、最適な結果を与えるものである。
【００１８】
図５と図６は、空気流量を一定とし、波長に対応するスペーサの波形の半分p/2に対する、蒸発器の熱交換容量の変化、及び空気流に及ぼす圧力ヘッドの損失の変化をそれぞれ示している。
【００１９】
図７において、記号○と▼で示された曲線は、それぞれ、p/2 = 1.4 mmと、
p/2 = 1.7 mmの時の空気流量に対する、全空調装置における空気による圧力ヘッドの損失の変化を示してしる。記号■で示された曲線は、空気流量に対する、送風機により生成された逆圧の変化を示している。圧力ヘッドの損失の曲線と逆圧曲線の交点は、蒸発器と送風機の組み合わせの空気の操作点を示している。そこで、蒸発器を流れる空気量が得られ、それによる機能が低下する。p/2の種々の値への接近を繰り返すことによって、その送風機の最適値が決定される。いろいろな送風機と空調ボックスで実施することにより、本発明により提案された値が得られる。
【００２０】
図１に示した管１は、２枚のプレート１aと１bを互いにろう付けし、プレス加工して、長手方向の２個の端部リブ１cと、複数の中間リブ1dを形成する。１枚のプレートの端部リブ１cが別のプレートの端部リブにろう付けされ、管の外側への漏れを完全に防止している。１枚のプレートの各中間リブ１dは、別のプレートのリブ1ｄにろう付けされ、管を強固にし、管内の流体のための循環路1eを形成している。中間リブ１dを、管の一端から他端には延びず、また循環路を形成しない突起で、全部若しくは一部を置き換えてもよい。
【００２１】
図８は、本発明による蒸発器10の実施例の長手方向の断面図を示している。管と２個の流体ボックスは、複数のポーチ11から形成され、図の左から右へと積載されている。各ポーチ11は、プレス加工されたカップ12,13の形状の２枚の金属薄板プレートよりなっている。カップ12,13は同一の形状で、凹面を互いに向き合わせている。２個のカップによりポーチを形成して、ポーチの容積を定めるべく、ろう付けすることにより、流体を密閉している。各カップは、上部14と、下部15と、より長い中間部16より構成されている。２個のカップの中間部16により、管バンクの１本の管を形成している。
【００２２】
カップの上部は、容積17を定める。この容積17は、ポーチの容積の一部をなし、管の上部と連通している。複数の上部14は、上部流体箱18を形成する。各容積17は、カップ19の底の孔を介して、隣接する少なくとも１つの容積と連通し、流体箱の１つのチャンバを形成する。同様に、カップの下部15は、管の下端と連通する容積20を定め、それらは一体となって、少なくとも１つのチャンバを構成する下部流体箱21を形成する。少なくとも２本の移動路で流体を循環させるために、上部流体箱18及び下部流体箱21は、少なくとも３つのチャンバを有していなくてはならない。図示の実施例で、流体のための入口22と出口23は、それぞれ下部流体箱２１と上部流体箱１８に設けられ、移動路の数が奇数、少なくとも３つになっている。波形スペーサ２は、カップ11,12の中間部16の外面にろう付けされている。
【００２３】
図９と図10は、図８と類似する図であるが、流体箱とは別に製造された管１を備える蒸発器に関する。これは、例えば、図８のカップ12,13に類似するカップを組み立てるが、図１０に示した上部14と下部15を含んでいない。管を押出し成形したり、あるいは薄板金を畳んで、長手方向の接続部をろう付けすることによって製造される。
【００２４】
図９の蒸発器30の上部流体箱31と下部流体箱32は、複数の孔34を有するマニホルドプレート33を備えている。これらの孔34に管１の端部が挿入され、周縁リム35が、管のバンクに係止されている。上部マニホルドプレート３３は、タンク37のカバーとなっている。タンク37の端縁38は、リム35にろう付けされている。端縁38とリム35により、流体箱の容積が定められる。
【００２５】
この容積内には、もう一つのタンク３９が設けられ、その端縁40はプレート33にろう付けされている。下部マニホルドプレート33は、２個のタンク41,42に共通するカバーをなしている。これらのタンク41,42は、管の積載方向に並べられている。タンク41,42の端縁43,44は、接触する中央で互いにろう付けされ、端部で、プレート33の周縁リム35にろう付けされている。
【００２６】
タンク39により、流体箱31の容積を、タンク39の内側と外側にそれぞれ設けた２つのチャンバ45,46に分けている。チャンバ45,46は、それぞれ、中央部の複数の管と、その回りの複数の管と連通している。タンク41,42は、マニホルドプレート33とともに、下部流体箱３２の２つのチャンバ47,48を定め、これらのチャンバ47,48は、それぞれ、管バンクの積載方向に延びる、２つのグループの管と連通している。
【００２７】
流体は、タンク37,39の側壁に形成された孔49を介して、チャンバ45に流入し、中央部の複数の管を介して、頂部から底部に循環し、チャンバ47,48に送られる。そこから、他の管を介して、底部から頂部へと送られ、チャンバ46に到達し、タンク37の孔50を介して排出される。このようにして、蒸発器内の流体の循環は２つの移動路により行われる。
【００２８】
図10の蒸発器50においては、下部流体箱32の構造は図９のものと同一であるので、下部構造については述べない。上部流体箱51は、マニホルドプレート33については、図９の流体箱31と類似しているが、２つではなく、３つのタンク52,53,54が設けられている点で異なっている。タンク52,53,54は、管の積載方向に並べられ、それぞれ、プレート33と、チャンバ55,56,57を定めている。
【００２９】
タンク52の孔58を介して、流体はチャンバ55に流入し、第１のグループの管を介して、頂部から底部に循環し、下部のチャンバ47に到達する。そこから、第２グループの管を介して、底部から頂部へと循環し、チャンバ56へと到達する。さらに第３グループの管を介して、頂部から底部へと循環し、チャンバ48へ到達する。最後に、第４グループの管を介して、流体は、底部から頂部へと循環し、チャンバ48からチャンバ57へと送られ、タンク54の孔59を介して、蒸発器から排出される。循環は、４種類の移動路により行われる。
【００３０】
図11は、流体箱の少なくとも一部を形成することにより、図９,10に示したようなスペーサと管のバンクに設けられる、打ち抜きされた薄板状片60を示している。この薄板状片60は、図示のように、水平線Lの左右にそれぞれ設けた２個の部分61,62を有し、それぞれ、上向きと下向きに打抜きされることにより、一方にはタンクを、他方には周縁リム64と孔63を有するマニホルドプレートが形成される。
【００３１】
矢印F2で示すように、線Lの回りに、180°回転させることによって、プレート62は、タンク61に嵌められるようになる。リム62は、タンクの全周壁65と接触し、これらをろう付けすることにより、流体密封性が確保される。このようにして作られた部材は、１個のチャンバ、若しくは複数のチャンバよりなる流体箱を形成するように、数個を並置して用いられる。必要に応じて、流体のための入口孔若しくは出口孔66が設けられる。
【００３２】
言うまでもないが、流体箱の容積が、マニホルドプレート及びタンクのような２つの部材により定められ、２つ以上のチャンバに分割される例において、このような分割は、仕切壁のような公知の方法で行われる。
管を固める、公知の別の方法として、波形片によりろう付けした波形インサートのようなものをプレートの内壁にろう付けしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】蒸発器の部分断面図。
【図２】蒸発器の部分断面図。
【図３】蒸発器の作用に対する寸法の影響を示すグラフ。
【図４】蒸発器の作用に対する寸法の影響を示すグラフ。
【図５】蒸発器の作用に対する寸法の影響を示すグラフ。
【図６】蒸発器の作用に対する寸法の影響を示すグラフ。
【図７】蒸発器の作用に対する寸法の影響を示すグラフ。
【図８】蒸発器の別の実施例の長手方向の断面図。
【図９】蒸発器のさらに別の実施例の長手方向の断面図。
【図１０】蒸発器のもう一つの別の実施例の長手方向の断面図。
【図１１】蒸発器流体箱の製造に使用される部材の斜視図。
【符号の説明】
1 管
1a,1b プレート
10,30 蒸発器
11 ポーチ
12,13,19 カップ
14 上部
15 下部
16 中間部
17,20 容積
18,31 上部流体箱
21,32 下部流体箱
33 マニホルドプレート
34 孔
35 リム
37,41,42,52,53,54,61 タンク
45,46,47,48,55,56,57 チャンバ

Claims

空気流と冷媒流体の間で熱交換するために、冷媒流体を液相から気相に変化させるモータ車両の乗客室のための空調用の正面循環型蒸発器であって、
波形スペーサ(2)と互い違いに配置された、１列の平らな管(1)よりなる管バンクを備え、このスペーサ(2)により管同士の間の距離を(ｄ)に保持し、スペーサ(2)の波形の間の間隙が、管の幅方向(F1)における空気流の通路を形成し、各管の両端が、それぞれ２つの流体箱(31)(32)と連通し、これら流体箱が、前記管バンクに対して、互いに対向して設けられ、蒸発器内の冷媒流体に少なくとも２つの移動路を確保する正面循環型蒸発器であり
管の幅方向における長さ(l)が、２０ｍｍ〜５５ｍｍであり、
スペーサ（２）により離隔された２本の管同士の間の距離（ｄ）が、４．０ｍｍ〜７．６ｍｍであり、
管の壁厚(e1)が、０．２ｍｍ〜０．１ｍｍであり、
スペーサの壁厚(e2)が、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍであり、
前記流体箱は、孔(34)を有する独立の部材(31)(32)であり、この孔の中に管(1)の端部が貫入し、この管がろう付けされることによって、孔の回りの漏れを防止し、
少なくとも１個の流体箱が、少なくとも１枚のスタンピングされた薄板金属部材(60)から形成され、その折り曲げ線(L)の両側には、孔(63)を有するマニホルドプレート(62)と、タンク(61)とがそれぞれ形成され、それらを折り曲げ、ろう付けすることにより、流体箱のチャンバを形成し、前記折り曲げ線(L)を含む水平面に対して、前記タンク(61)が上方向に、前記マニホールドプレート(62)が下方向に、それぞれスタンピングされることを特徴とする正面循環型蒸発器。
管の全厚さ(Ee)が、１．０ｍｍ〜２．７ｍｍである請求項１記載の正面循環型蒸発器。
管の内壁同士の間の距離(E2)が、０．６ｍｍ〜１．８ｍｍである請求項１又は２に記載の正面循環型蒸発器。
波長に対応するスペーサの波形の半分の長さ(p/2)が、１．０ｍｍ〜１．８ｍｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載の正面循環型蒸発器。