JPH05149651A - 蒸発器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】自動車用空気調和装置等の冷凍サイクルに用い
られる形状および重量の小さい蒸発器を提供する。 【構成】積層型蒸発器１は、冷媒と空気とを熱交換させ
る多数のプレート（管板）５１を有する冷媒蒸発部５
と、冷媒蒸発部５の各一対のプレート５１間に冷媒を分
配する入口タンク７と各一対のプレート５１の出口側か
ら流出した冷媒を合流させる出口タンク９とを有するタ
ンク部１１と、入口タンク７の冷媒と出口タンク９の冷
媒とを熱交換させる冷媒熱交換部１３とから構成されて
いる。冷媒熱交換部１３は、タンク部１１の入口タンク
７と出口タンク９とに挿通されたヒートパイプ１５を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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、蒸発器の冷媒と室内
空気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】ところが、冷媒流路を複数設け冷媒を分配
する積層型蒸発器では、蒸発器の入口側で冷媒を均一に
分配することが望ましく、そのためには、冷媒がガスと
液との二相ではなく液単相である必要がある。また、膨
張弁を用いる冷凍サイクルにおいては、蒸発器の出口側
の冷媒は加熱蒸気となって温度上昇してしまう。このた
め、冷媒が蒸発している蒸発器入口側と、冷媒が過熱蒸
気となる蒸発器出口側とでは、熱交換された空気の温度
に差が生じて、空気が均一に冷却されず、使用者に不快
感を与えてしまう。

【０００５】以上の問題を同時に解決するものとして、
本願出願人は特願平３−１１０５９号において、蒸発器
の入口流路と出口流路とを近接配置して入口流路の冷媒
と出口流路の冷媒とを熱交換させるプレート型熱交換部
を有する積層型蒸発器を提案した。この蒸発器では、出
口流路の冷媒は入口流路の冷媒を冷却し、それによっ
て、入口流路の気体と液体との二相状態の冷媒は液単相
状態となる。逆に、出口流路の冷媒は、入口流路の冷媒
により加熱され次第に過熱蒸気状態となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記蒸
発器ではプレート型熱交換部の形状が大きく、また、重
量も大きいという問題があった。本発明は上記問題を解
決するためになされたもので、形状および重量の小さい
蒸発器を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、冷媒を循環させる冷凍サイクルで減圧手
段の下流に設けられる蒸発器において、冷媒の蒸発領域
となる複数の蒸発流路を有する蒸発部と、前記減圧手段
から流出した冷媒を導入して前記複数の蒸発流路に分配
する入口タンクと、前記複数の冷媒蒸発流路の下流端か
ら流出した冷媒を合流させて送り出す出口タンクとを有
するタンク部と、を備えると共に、前記タンク部に、前
記入口タンクの冷媒と前記出口タンクの冷媒とを熱交換
させる熱交換部を配置したことを特徴とする蒸発器を要
旨とする。

【０００８】

【作用】上記構成を有する本発明の蒸発器では、減圧手
段から流出した冷媒が、入口タンクで分配されて蒸発流
路に導入される。この蒸発流路にて冷媒が蒸発するに従
って低温となり、冷媒と例えば空気との熱交換を行な
う。蒸発流路を通過した冷媒は、出口タンクで合流され
送り出される。

【０００９】そして、本発明では、タンク部に配置され
た熱交換部により入口タンクの冷媒と出口タンクの冷媒
とを熱交換させる。つまり、出口タンクの冷媒は入口タ
ンクの冷媒を冷却し、それによって、入口タンクの気体
と液体との二相状態の冷媒は液単相状態となる。逆に、
出口タンクの冷媒は、入口タンクの冷媒により加熱され
次第に過熱蒸気状態となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、第１の実施例の積層型蒸発器の模式図
である。図１に示すように、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。

【００１１】この蒸発器１は、冷媒と空気とを熱交換さ
せる多数のプレート（管板）５１を有する冷媒蒸発部５
と、冷媒蒸発部５の各一対のプレート５１間に冷媒を分
配する入口タンク７と各一対のプレート５１の出口側か
ら流出した冷媒を合流させる出口タンク９とを有するタ
ンク部１１と、入口タンク７の冷媒と出口タンク９の冷
媒とを熱交換させる冷媒熱交換部１３とから構成されて
いる。その外観を図２に示す。

【００１２】図１，図２に示すように、冷媒熱交換部１
３は、タンク部１１の入口タンク７と出口タンク９とに
挿通されたヒートパイプ１５を備える。タンク部１１の
構造を模式的に図３に示す。タンク部１１の入口タンク
には、図３，図１に示すように、減圧手段である膨張弁
３から流出した二相状態の冷媒の入口となる流入口１７
が設けられ、出口タンク９には、気化後の冷媒を圧縮機
側に送り出す流出口１９が設けられている。また、入口
タンク７内には、各一対のプレート５１間に冷媒を流入
するための絞り部２１が設けられ、出口タンク９内に
は、各一対のプレート５１の出口側から冷媒が流出する
長孔２３が設けられる。

【００１３】冷媒蒸発部５は、空気を冷却するための波
板状のコルゲートフィン５２（以下、フィンと呼ぶ）
と、プレート５１とを、ろう付けにより多数積層したも
のである。このプレート５１は、図４（ａ）に示すよう
に、略長方形の板状で、その上部に円筒形の入口タンク
７と出口タンク９とが形成されている。入口タンク７お
よび出口タンク９には、上記ヒートパイプ１５が挿通さ
れている。

【００１４】このプレート５１は、積層したときにプレ
ート５１間に冷媒の蒸発流路２５が形成されるように、
外周に対して中央部がくぼんでいる。また、この中央部
である中央凹面部２７には、冷媒の伝熱促進のための複
数のクロスリブ２９と、冷媒を上方に導き更に方向転換
して出口タンク９に導く中央隔壁３１が凸状に形成され
ている。また、図３，図４（ａ）およびそのＩ−Ｉ断面
を示す図４（ｂ）に示すように、入口タンク７の冷媒が
蒸発流路２５へ流入する部分には、冷媒の流路面積を狭
くする上記絞り部２１が設けられている。更に、蒸発流
路２５の冷媒が出口タンク９に流出する部分には、上記
長孔２３が設けられている。

【００１５】上述した構成を備えた蒸発器１を製造する
場合には、ろう材を塗布したプレート５１とフィン５２
とを積層し、これらの部材を加熱してろう付けすること
によって一体に接合形成する。ヒートパイプ１５をタン
ク部１１に固定する場合には、図２，図３に示すよう
に、タンク部１１の両端にヒートパイプ１５の通る穴を
開け、ヒートパイプ１５を通した後、タンク部１１の端
面でろう付けする。

【００１６】次に、このようにして製造した蒸発器１の
冷媒の流れを、図１ないし図４の矢印にて示す。まず、
図１に示すように、膨張弁３から流入口１７に送られた
冷媒は、タンク部１１の入口タンク７に送られ、ここで
分配されて各蒸発流路２５に送られる。そして、図４
（ａ）に示すように、絞り部２１から蒸発流路２５に流
入した冷媒は、蒸発しながら中央凹面部２７間を下方に
向かって流れ、更に下部で方向転換して上方に向い、出
口タンク９に流れ込む。次に、図１，図３に示すよう
に、出口タンク９で合流した冷媒は、流出口１９から図
示しない圧縮機へと送出される。

【００１７】次に、以上のように構成された蒸発器１の
動作を図５とともに説明する。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。尚、モリエ線
図上の主要点ａ〜ｅに対応する位置を、図１，図４に点
ａ〜ｅで示す。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、凝縮器で放熱し（図中線ｎ
部分）、ガス冷媒から液冷媒へと相変化する。そして、
冷媒熱交換部１３のヒートパイプ１５により入口冷媒と
出口冷媒を熱交換させることで、冷媒を線ｏ，ｐ上に沿
って点ｂまで変化させて液化している。この液冷媒は、
入口タンク７から各蒸発流路２５に均等に分配される。
そして、入口タンク７にある絞り部２１により、冷媒は
線ｑ上に沿って点ｃにまで減圧されて（このとき低温と
なる）気液二相状態となり、その後、冷媒蒸発部５の、
フィン５２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、点ｄの気液二相状態で冷媒
蒸発部５の出口タンク９で合流する。この出口冷媒は、
出口タンク９でヒートパイプ１５により入口冷媒と熱交
換され過熱（スーパーヒート）蒸気となって（図中線ｓ
部分）、圧縮機へと送られる。

【００１８】以上説明したように、本実施例の蒸発器１
によれば、冷媒熱交換部１３および絞り部２１を設けた
ことにより、入口冷媒と出口冷媒とを熱交換して各蒸発
流路２５に冷媒を均一に分配することができ、しかも、
蒸発流路２５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５２を通過した空気の温度を
均一にすることができる。

【００１９】また、本実施例では、ヒートパイプ１５に
より入口タンク７と出口タンク９とを接続し、入口冷媒
と出口冷媒とを熱交換させるようにしたので、プレート
型熱交換部は必要でなくなり、積層型蒸発器の体積およ
び重量を小さくすることができる。

【００２０】図６は、本実施例の変形例を示す説明図で
ある。上述の実施例ではヒートパイプ１５を、プレート
５１の配列方向に延在するように配置しているが、図６
に示すように、それと直交する方向に配置してもよい。
つまり、ヒートパイプ１５１は、一対のプレート５１間
毎に存在している入口タンク７と出口タンク９とを接続
するように設けられる。尚、図６では一部のヒートパイ
プのみを示している。

【００２１】図７は本発明の第２の実施例を示す説明図
である。この実施例では、ヒートパイプを用いず、入口
タンク７へ入る冷媒の配管６１を出口タンク９内に挿通
させ、該配管６１と入口タンク７とを配管６３により接
続している。配管６１には熱交換効率を向上させるため
にスパイラル形状のフィン６５が設けられている。

【００２２】ジョイントブロック７１を介して蒸発器１
に流入される冷媒は、配管６１、６３を経由して入口タ
ンク７に流入され、絞り部２１を経由して蒸発流路に入
り、蒸発流路の出口側に設けられている長孔２３から出
口タンク９に入り合流されてジョイントブロック７１か
ら圧縮機側に送出される。

【００２３】この実施例では、蒸発器１に流入された入
口冷媒と蒸発流路を通った出口冷媒とを配管６１および
フィン６５により熱交換させる。この第２の実施例にお
いても、プレート型熱交換部は必要でなく、積層型蒸発
器の体積および重量を小さくすることができる。

【００２４】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、減圧手段
として、膨張弁３の代わりにキャピラリーチューブを用
いてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、タンク
部に配置された熱交換部により入口タンクの冷媒と出口
タンクの冷媒とを熱交換させるようにしたので、蒸発器
の形状および重量を小さくすることができるという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の積層型蒸発器の模式図
である。

【図２】第１実施例の積層型蒸発器の外観を示す斜視図
である。

【図３】第１実施例におけるタンク部の構造を模式的に
示す説明図である。

【図４】第１実施例におけるプレートの平面およびその
Ｉ−Ｉ断面を示す説明図である。

【図５】冷媒の状態を表すモリエ線図である。

【図６】第１の実施例の変形例を示す説明図である。

【図７】本発明の第２の実施例を示す説明図である。

【符号の説明】

１…蒸発器 ５…冷媒蒸発部 ７…入口タンク
９…出口タンク １１…タンク部 １３…冷媒熱交換部 １５…ヒー
トパイプ ２５…蒸発流路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を循環させる冷凍サイクルで減圧手
   段の下流に設けられる蒸発器において、 冷媒の蒸発領域となる複数の蒸発流路を有する蒸発部
   と、 前記減圧手段から流出した冷媒を導入して前記複数の蒸
   発流路に分配する入口タンクと、前記複数の冷媒蒸発流
   路の下流端から流出した冷媒を合流させて送り出す出口
   タンクとを有するタンク部と、 を備えると共に、 前記タンク部に、前記入口タンクの冷媒と前記出口タン
   クの冷媒とを熱交換させる熱交換部を配置したことを特
   徴とする蒸発器。