JPH0250059A - 蒸発器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は車両用空調装置等の冷凍サイクルに使用され
る蒸発器に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の蒸発器として、入口ポートから出口ポー
トまでの間で所定の延長距離をもって配設されると共に
周囲に伝熱フィンを有する冷媒蒸発路を備えた蒸発器が
一般的に知られている。

例えば第１４図に示すような積層型蒸発器３１において
は、その入口ポート３２が冷凍サイクルを構成する膨張
弁に接続され、出口ポート３３が同じく冷凍サイクルを
構成する圧縮機に接続されている。そして、第１５．１
６図に示すように、膨張弁から流送される気液２相状態
の冷媒が入口ポート３２に導入された後、タンク部３４
及び偏平管３５等の冷媒蒸発路を通過する間に、伝熱フ
ィン３６による熱交換作用に基いて液冷媒が気化され、
出口ポート３３から導出される。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従前の蒸発器３１では、入口ポート３２から
導入される気液２相状態の冷媒のうち液冷媒は熱交換に
寄与して気化されるが、ガス冷媒は熱交換に何ら寄与し
ないものであった。しかも、ガス冷媒は蒸発器３１内に
て体積流量を増大させ、圧力損失を増大させることにな
った。従って、この圧力損失により、液冷媒の蒸発温度
が上昇して周囲との温度差が小さくなり、蒸発器３１の
冷房能力が低下するという問題があった。

そこで、ガス冷媒による圧力損失を低減させるために、
冷媒蒸発路の面積を増大させることが考えられる。しか
しながら、この場合には、冷媒から伝熱フィン３６への
熱伝導が不利となるばかりでなく、蒸発器３１自体が大
型化するという問題があった。

又、前記圧力損失を低減させるために、例えば実開昭５
７−３６５８０号公報Ｇこ開示されているようにガス冷
媒を除去するだめの気液分離器を設けることも考えられ
る。しかしながら、この場合には、気液分離器骨のコス
ト高騰とスペース確保の点で問題があった。

この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって
、その目的は、大型化を招来させることなく且つ特別な
部材を設けることなく、ガス冷媒による圧力損失を低減
して冷房能力を向上し得る蒸発器を提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するためにこの発明においては、入口
ポートから出口ポートまでの間で所定の延長距離をもっ
て配設されると共に周囲に伝熱フィンを有する冷媒蒸発
路を備えた蒸発器において、冷媒蒸発路の一部に、入口
ポート側から流入するガス冷媒を出口ポート側へ短絡さ
せるための短絡路を設けている。

［作用］ 従って、入口ポートから導入される気液２相状態の冷媒
のうち、比重の軽いガス冷媒は短絡路を介して出口ポー
トへ導かれる。この結果、冷媒蒸発路内における圧力損
失が低減されて液冷媒の気化が効率良く行われ、冷房能
力が向上される。

［第１実施例コ 以下、この発明を積層型蒸発器に具体化した第１実施例
を第１図及び第２図に基いて詳細に説明する。

第１図はこの実施例における積層型蒸発器１の部分破断
平面図であって、その全体外形は第１４図に示す従来例
の蒸発器３１と略同じである。又、この蒸発器１は周知
の冷凍サイクルの構成要素の一つであり、図示しない周
知の膨張弁及び圧縮機に接続されている。

第１，２図に示すように、蒸発器１は側方へ突設されて
膨張弁に接続される入口ポート２と、同じく側方へ突設
されて圧縮機に接続される出口ボー１−３と、入口ポー
ト２から出口ポート３までの間で所定の延長距離をもっ
て配設され冷媒を流通させる冷媒蒸発路としてのタンク
部４及び偏平管５と、その偏平管５の周囲に形成されて
空気との熱交換を促進するための伝熱フィンとしてのコ
ルゲートフィン６とを備えている。そして、タンク部４
には気液２相状態の冷媒が流通する。

上記の構成は従来例の蒸発器３１と略同様のものである
。そして、入口ポート２から導入された冷媒は、第１図
に実線及び破線で示す経路をたどった後、出口ポート３
から導出される。

第１，２図に示すように、この実施例では、隣接する入
口ポート２と出口ポート３とを区画するためにタンク部
４内に設けられた仕切壁７の上部に、入口ポート２側か
ら流入するガス冷媒を出口ポート３側へ短絡させるため
の短絡路８が形成されている。そして、この短絡路８の
点で従来例の蒸発器３１と構成が異なっている。

従って、入口ポート２から導入される気液２相状態の冷
媒は、第２図に示すようにタンク部４を通過する際に、
その比重の違いにより液冷媒はタンク部４の下側を、ガ
ス冷媒はタンク部４の上側を流れることになる。そして
、前記気液２相状態の冷媒のうち、液冷媒は偏平管５を
流れる際にコルゲートフィン６にて熱交換作用に基いて
気化される。一方、気液２相状態の冷媒のうち、ガス冷
媒は、矢印Ａで示すように短絡路８を介して出口ポート
３へ直ちに導かれ、同ポート３より導出される。

この結果、熱交換作用に直接寄与することのないガス冷
媒は、直ちに出口ポート３から排除され、ガス冷媒によ
る圧力損失を低減することができ、液冷媒の気化を効率
良く行うことができる。よって、蒸発器における冷房能
力を向上することができる。

［第２実施例コ 次に、別の位置に短絡路を設けた場合の第２実施例を第
３図に従って説明する。

第３図はこの実施例における積層型蒸発器１１の概略構
成を説明する斜視図である。又、この蒸発器１１は周知
の冷凍サイクルの構成要素の一つであり、図示しない周
知の膨張弁及び圧縮機に接続されている。

全体略箱形をなす蒸発器１１は、その上部に上部タンク
１２、下部に下部タンク１３をそれぞれ備えている。上
部タンク１２と下部タンク１３との間には所定の延長距
離をもって配設された管路部１４が配設され、その管路
部１４の周囲には空気との熱交換を促進するための伝熱
フィン（図示路）が設けられている。そして、前記各部
材１２〜１４により、冷媒を流通させる冷媒蒸発路が構
成されている。

上部タンク１２及管路部１４は仕切壁１５によりそれぞ
れ２室１２Ａ、１２Ｂ、１４Ａ、１４Ｂに区画されてい
る。又、上部タンク１２の１室１２Ａ側は仕切壁１６に
より更に２つの小室１２ａ。

１２ｂに区画されている。更に、その一方の小室１２ａ
には側方へ突出されて膨張弁に接続される入口ポート１
７が設けられ、他方の小室１２ｂには側方へ突出されて
圧縮機に接続される出口ポート１８が設けられている。

即ち、この実施例では、前記第１実施例において入口ポ
ート２と出口ポート３とが隣接して配設されているもの
とは異なり、入口ポート１７と出口ポート１日とが両側
へ離間して配設されている。

上記の構成は従来例の積層型蒸発器３１と略同様のもの
である。そして、入口ポート１７から導入される気液２
相状態の冷媒は、実線及び２点鎖線で示す経路をたどっ
た後、出口ポート１８から導出されるようになっている
。

この実施例では、上部タンク１２の小室１２ａ側におい
てその仕切壁１５に、入口ポート１７側から流入するガ
ス冷媒を出口ポート１８側へ短絡させるための短絡路１
９が形成されている。

従って、入口ポート１７から導入される気液２相状態の
冷媒のうち、液冷媒は第３図に実線及び２点鎖線で示す
経路をたどって上部タンク１２、管路部１４及び下部タ
ンク１３を流れ、管路部１４を流れる際に伝熱フィンに
て熱交換作用に基いて気化される。一方、気液２相状態
の冷媒のうち、ガス冷媒は、矢印Ｂで示すように小室１
２ａから短絡路１９を介して他方の室１２Ｂへ導かれ、
早期に出口ポート１８から導出される。

この結果、熱交換作用に直接寄与することのないガス冷
媒は、早期に出口ポート１８から排除され、ガス冷媒に
よる圧力損失を低減することができ、液冷媒の気化を効
率良く行うことができる。

よって、蒸発器における冷房能力を向上することができ
る。

ここで、前記第１及び第２の実施例の蒸発器１１を使用
して行った実験結果に基くモリエル線図を第４図に示す
。この図において、破線は従来例の蒸発器３１を使用し
て行った結果を示し、実線は本実施例の蒸発器１１を使
用して行った結果を示している。

圧力損失が低減された分だけ、本実施例の蒸発器１１の
単位重量当たりの熱交換量Δ１１は従来例の蒸発器３１
の熱交換量Δｉｌｌよりも増大し、これに対応して圧縮
器の消費動力Δ１２は従来例の蒸発器３１を使用した場
合の消費動力Δｉ２１に比べて減少していることがわか
る。

即ち、Δｉｌ／Δ１２〉Δ１１１／Δｔ２１となり、本
実施例の蒸発器１１を使用した冷凍サイクルにおいて、
その成績係数の向上していることがわかる。

［第３実施例コ 次に、複数の短絡路を設けた場合の第３実施例を第５図
〜第１０図に従って説明する。

第５図はこの実施例における積層型蒸発器２１の部分破
断平面図であって、その全体外形は第１４図に示す従来
例の蒸発器３１と略同じである。

但しこの実施例の蒸発器２１では、その入口ポート２２
と出口ポート２３の位置が前記従来例の蒸発器３１の位
置と逆になっている。又、この蒸発器２１は周知の冷凍
サイクルの構成要素の一つであり、図示しない周知の膨
張弁及び圧縮機に接続されている。

第５．６図に示すように、蒸発器２１は側方へ突設され
て膨張弁に接続される入口ポート２２と、同じく側方へ
突設されて圧縮機に接続される出口ポート２３と、入口
ポート２２から出口ポート２３までの間で所定の延長距
離をもって配設され冷媒を流通させる冷媒蒸発路として
のタンク部２４及び偏平管２５と、その偏平管２５の周
囲に形成されて空気との熱交換を促進するための伝熱フ
ィンとしてのコルゲートフィン２６とを備えている。

そして、タンク部２４には気液２相状態の冷媒が流通す
る。

上記の構成は従来例の蒸発器３１と略同様のものである
。そして、入口ポート２２から導入された冷媒は、第５
図に実線及び破線で示す経路をたどった後、出口ポート
２３から導出される。

この実施例では、第５図に示すように入口ポート２２と
出口ポート２３との間を境にした右半分側の隣接するタ
ンク部２４間に、入口ポート２２側から流入するガス冷
媒を出口ポート２３側へ短絡させるための複数の短絡路
２７が形成されている。即ち、前記右半分側の隣接する
タンク部２４間において、全ての偏平管５に対応して短
絡路２７が形成されている。そして、この複数の短絡路
２７の点で従来例の蒸発器３１と構成が異なっている。

第６〜８図に示すように、各短絡路２７は隣接するタン
ク部２４間の上部に形成され、気液２相状態の冷媒のう
ち、比重の小さいガス冷媒のみを通過させるようになっ
ている。

従って、入口ポート２２から導入される気液２相状態の
冷媒は、第６図に示すようにタンク部２４を通過する際
に、その比重の違いにより液冷媒はタンク部２４の下側
を、ガス冷媒はタンク部２４の上側を流れることになる
。そして、前記気液２相状態の冷媒のうち、液冷媒は偏
平管２５を流れる際にコルゲートフィン２６にて熱交換
作用に基いて気化される。一方、気液２相状態の冷媒の
うち、ガス冷媒は、矢印Ｃで示すように複数の短絡路２
７を介して上流側のタンク部２４から下流側のタンク部
２４へ流入して出口ポート２３へ導かれ、同ポート２３
より導出される。

この結果、熱交換作用に直接寄与することのないガス冷
媒は、速やかに出口ポート２３から排除され、ガス冷媒
による圧力損失を低減することができ、液冷媒の気化を
効率良く行うことができる。

よって、蒸発器における冷房能力を向上することができ
る。

第９図は本実施例の蒸発器２１と従来例の蒸発器３１と
の放熱性能の違いを示した図である。この図からも明ら
かなように、従来例の蒸発器３１では、その入口側から
出口側までの冷媒通路長さにおいて、放熱性能は入口側
から緩やかに低下し、入口側から略２／３程度の通路長
さ位置において急激に最小へと低下している。一方、本
実施例の蒸発器２１では、その入口側から出口側までの
全冷媒通路長さにおいて、放熱性能は最大に維持されて
いる。即ち、この実施例の蒸発器２１では、ガス冷媒に
よる圧力損失が確実に抑えられていることがわかる。

又、第１θ図は本実施例における複数の短絡路２７を設
けた蒸発器２１と、第１又は第２の実施例における一つ
の短絡路８，１９を設けた蒸発器１．１１との放熱性能
の違いを示した図である。

この図からも明らかなように、本実施例の蒸発器２１、
第１又は第２の実施例の蒸発器１，１１では、それぞれ
短絡路８，１９．２７の冷媒流量を大きくするにつれで
あるピークをもって放熱性能が増大している。そして、
これら放熱性能のピークは、本実施例の蒸発器２１のも
のが大きく、その冷媒流量も大きくなっている。

これは、本実施例の蒸発器２１において、複数の短絡路
２７を設けていることによるものである。

即ち、冷媒流量を大きくしても、それら冷媒流量が各短
絡路２７にて分担されるため、各短絡路２７に液冷媒が
混入するのを防止できるためである。

そして、本実施例の蒸発器２１におけるこのような高い
放熱性能の効果は、従来例の蒸発器３１に気液分離器を
設けた場合と路間等のものである。

上記のように各実施例では、従来例の蒸発器３１等と略
同様の構成をなす蒸発器１，１１．２１において、ガス
冷媒による圧力損失を低減させることができて冷房能力
を向上することができる。

しかも、そのために冷媒蒸発路を構成するタンク部４、
偏平管５、上部タンク１２、下部タンク１３及び管路部
１４の流路面積を全く増大させることなく、且つガス冷
媒を除去するための気液分離器等の特別な部材を設ける
ことな〈実施することができる。従って、コルゲートフ
ィン６等の伝熱フィンへの熱伝還を有効にできると共に
蒸発器１１１．２１自体が大型化することを防止するこ
とができ、気液分離器等の特別な部材骨のコスト高騰及
びスペース拡大を抑えることができる。

尚、この発明は前記各実施例に限定されるものではなく
、発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適
宜に変更して次のように実施することもできる。

（１）前記第１実施例では、第１，２図に示すように隣
接する入口ポート２と出口ポート３とを区画する仕切壁
７の上部に、入口ポート２側から流人するガス冷媒を出
口ポート３側へ短絡させるための短絡路８を形成したが
、その他の位置に設けてもよい。例えば、第５．６図に
示すように、入口ポート２から離れた位置において、隣
接するタンク部４間に短絡路８を設けてもよい。

（２）前記第２実施例では、第３図に示すように、仕切
壁１５に短絡路１９をもうけたが、その他の位置に設け
てもよい。例えば、仕切壁１６の上部に設けてもよい。

（３）前記各実施例では、積層型型の蒸発器１゜１１に
具体化したが、これ以外の型の蒸発器に具体化してもよ
い。

（４）前記第３実施例では、第５図に示すように入口ポ
ート２２と出口ポート２３との間を境にした右半分側の
隣接するタンク部２４間において、全ての偏平管５に対
応して短絡路２７を形成したが、各偏平管５のうち一つ
おき毎に短絡路２７を形成してもよい。

（５）前記第３実施例では、蒸発器２１の上部側に設け
られた隣接するタンク部２４間に短絡路２７を設けたが
、第１３図に示すように蒸発器２１の上部側に偏平管２
５を、下部側にタンク部２４を設けた場合には、タンク
部２４内の上部位置（偏平管２５に近い位置）に短絡路
２７を設ければよい。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、大型化を招来さ
せることなく且つ特別な部材を設けることな（、ガス冷
媒による圧力損失を低減することができ、冷房能力を向
上することができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した第１実施例を示す積層型
蒸発器の部分破断平面図、第２図は第１図のｘ　−ｘ　
′ｆａ断面図である。第３図はこの発明を具体化した第
２実施例を示す積層型蒸発器の概略構成を説明する斜視
図である。第４図は第１及び第２の実施例の蒸発器を使
用して行った実験結果に基くモリエル線図である。第５
図はこの発明を具体化した第３実施例を示す積層型蒸発
器の部分破断平面図、第６図は第５図のＤ−Ｄ線断面図
、第７図は第６図のＥ−Ｅ線断面図、第８図は第６図の
Ｆ　−Ｆ　ｗＡ断面図、第９図は第３実施例の蒸発器と
従来例の蒸発器との放熱性能の違いを示す図、第１０図
は第３実施例における蒸発器と、第１又は第２の実施例
における蒸発器との放熱性能の違いを示す図である。第
１１図はこの発明を具体化した別の実施例を示す積層型
蒸発器の部分破断平面図、第１２図は第５図のＹ−Ｙ線
断面図、第１３図は同じく別の実施例を示す積層型蒸発
器の部分破断図である。第１４図は従来例を示す蒸発器
の斜視図、第１５図はその概略構成を説明する斜視図、
第１６図は蒸発器の縦断面図である。 図中、２，１７．２２は入口ポート、３，１８゜２３は
出口ポート、４，２４はタンク部、５．２５は偏平管、
１２は上部タンク、１３は下部タンク、１４は管路部（
４，５，１２〜１４，２４゜２５は冷媒蒸発路を構成し
ている）、６．２６は伝熱フィンとしてのコルゲートフ
ィン、８，１９゜２７は短絡路である。 第８図 １２（上部タンク） 短絡路の冷媒流量 第７ 図 ｊＩ８図 第９図 （入口）。 冷媒通路長さ 一出口）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　入口ポートから出口ポートまでの間で所定の延長距
   離をもって配設されると共に周囲に伝熱フィンを有する
   冷媒蒸発路を備えた蒸発器において、 前記冷媒蒸発路の一部に、入口ポート側から流入するガ
   ス冷媒を出口ポート側へ短絡させるための短絡路を設け
   たことを特徴とする蒸発器。