JPH08189725A - 冷媒蒸発器 - Google Patents

冷媒蒸発器

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JPH08189725A
JPH08189725A JP7000400A JP40095A JPH08189725A JP H08189725 A JPH08189725 A JP H08189725A JP 7000400 A JP7000400 A JP 7000400A JP 40095 A JP40095 A JP 40095A JP H08189725 A JPH08189725 A JP H08189725A
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JP
Japan
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refrigerant
distribution pipe
inlet
evaporator
passages
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JP7000400A
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Inventor
Taiichi Aikawa
泰一 相川
Kichiji Kajikawa
吉治 梶川
Toshio Ohara
敏夫 大原
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/027—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/02—Evaporators
    • F25B39/028—Evaporators having distributing means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノズル３３の絞り孔３７を絞りとして作用可
能な程度の大きさを確保しながらも絞り孔３７による冷
媒通過音の発生を抑え、且つ絞り孔３７から冷媒分配管
３５の多数の冷媒通路４９内への冷媒分配性能をより高
めることで、熱交換効率をより向上させることが可能な
エバポレータ５を提供する。 【構成】 ノズル３３の絞り孔３７の内径をできる限り
大きくした。そして、エバポレータ５の入口タンク４４
内に差し込まれる冷媒分配管３５の断面の中心に対し
て、ノズル３３の絞り孔３７の断面の中心を上方に偏心
して設けることにより、絞り孔３７より流出した気液混
合状態の冷媒が冷媒分配室５７内で気液分離しようとす
るのを緩和した。また、ノズル３３の絞り孔３７より流
出した冷媒が冷媒分配管３５の管下部側よりも管上部側
へ流入し易くすることにより、絞り孔３７から冷媒分配
管３５の多数の冷媒通路４９内への冷媒分配性能をより
高めた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、冷媒圧縮機、冷媒凝
縮器等と共に空気調和装置の冷凍サイクルを構成する冷
媒蒸発器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、冷媒蒸発器より吹き出す空気の吹
出温度分布の均一化の要望がある。これを達成する１つ
の方法として、複数の冷媒蒸発流路へ均一に冷媒を分配
する方法があり、特開平４−１５５１９４号公報に開示
された冷媒蒸発器（以下従来の技術と呼ぶ）が知られて
いる。この従来の技術では、内部に形成された複数の冷
媒通路内に流入した冷媒を複数の冷媒蒸発流路の各々へ
均一に分配する冷媒分配管より上流側に、流路断面に対
して均一な気液混合状態を作るために丸穴形状の絞り部
を設けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
においては、絞り部が冷媒通過音の発生原因となるので
余り小さくできず、主として重力のために冷媒分配管の
管上部側の冷媒通路にはガス成分が、管下部側の冷媒通
路には液成分が流れるというように分離した流れとな
り、冷媒分配管の複数の冷媒通路内に冷媒を均等に分配
することが実際上は困難であった。また、複数の冷媒蒸
発流路のうちの入口側から奥側へ向かって遠くなる程、
液冷媒が流入し難くなったり、入口側に近くなる程、液
冷媒が流入し難くなったりするので、入口側の冷媒蒸発
流路の周囲を通過する空気の冷却性能と奥側の冷媒蒸発
流路の周囲を通過する空気の冷却性能とに差が生じる。
すなわち、入口側の冷媒蒸発流路の周囲を通過した空気
の吹出温度と奥側の冷媒蒸発流路の周囲を通過した空気
の吹出温度とに温度差が生じることにより、吹出温度分
布が悪化するという問題が生じている。
【０００４】この発明の目的は、絞り部による冷媒通過
音の発生を抑え、且つ絞り部から冷媒分配管の複数の冷
媒通路への冷媒分配性能をより高めることで、熱交換効
率をより向上させることが可能な冷媒蒸発器を提供する
ことにある。また、熱媒体が空気の場合でも、入口側の
冷媒蒸発流路の周囲を通過した空気の吹出温度と奥側の
冷媒蒸発流路の周囲を通過した空気の吹出温度とに温度
差が生じないようにして吹出温度分布の悪化を抑えるこ
とが可能な冷媒蒸発器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、冷媒が流入する入口側から奥側に向かって延長され
た入口タンクと、この入口タンクの入口側から奥側に亘
って並列して接続され、前記入口タンクより流入した冷
媒を空気や水等の熱媒体と熱交換させて蒸発させる複数
の冷媒蒸発流路と、前記入口タンクの入口側から奥側に
亘って挿入され、内部に流入した冷媒を前記複数の冷媒
蒸発流路の各々に分配する複数の冷媒通路を有する冷媒
分配管と、この冷媒分配管より上流側に設けられ、中心
が前記冷媒分配管の中心より径方向に向かって偏心した
丸穴形状、楕円形状または横長穴形状の絞り部とを備え
た技術手段を採用した。なお、冷媒分配管の中心に対す
る絞り部の中心の偏心方向は、上方だけでなく、斜め上
方でも良い。
【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の冷媒蒸発器に加えて、前記絞り部の内径をｄ、前記冷
媒分配管の中心に対して前記絞り部の中心が偏心してい
る偏心量をｅとしたとき、３mm≦ｄ≦７mm、０．３mm≦
ｅ≦１．５mmを満足することを特徴とする。また、請求
項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の
冷媒蒸発器に加えて、前記入口タンクの入口側から奥側
へ向かって前記冷媒分配管の管上部から管下部へ向かっ
て順に形成され、前記複数の冷媒通路より前記複数の冷
媒蒸発流路の各々へ冷媒を流出させる複数の出口穴を、
前記冷媒分配管に設けたことを特徴とする。
【０００７】請求項４に記載の発明は、冷媒が流入する
入口側から奥側に向かって延長された入口タンクと、こ
の入口タンクの入口側から奥側に亘って並列して接続さ
れ、前記入口タンクより流入した冷媒を熱媒体と熱交換
させて蒸発させる複数の冷媒蒸発流路と、前記入口タン
クの入口側から奥側に亘って挿入され、内部に流入した
冷媒を前記複数の冷媒蒸発流路の各々に分配する複数の
冷媒通路を有する冷媒分配管と、この冷媒分配管より上
流側に設けられた略横長穴形状の絞り部とを備えた技術
手段を採用した。また、請求項５に記載の発明は、請求
項４に記載の冷媒蒸発器に加えて、前記入口タンクの入
口側から奥側へ向かって前記冷媒分配管の管上部から管
下部へ向かって順に形成され、前記複数の冷媒通路より
前記複数の冷媒蒸発流路の各々へ冷媒を流出させる複数
の出口穴を、前記冷媒分配管に設けたことを特徴とす
る。
【０００８】請求項６に記載の発明は、冷媒が流入する
入口側から奥側に向かって延長された入口タンクと、こ
の入口タンクの入口側から奥側に亘って並列して接続さ
れ、前記入口タンクより流入した冷媒を熱媒体と熱交換
させて蒸発させる複数の冷媒蒸発流路と、前記入口タン
クの入口側から奥側に亘って挿入され、内部に流入した
冷媒を前記複数の冷媒蒸発流路の各々に分配する複数の
冷媒通路を有する冷媒分配管と、この冷媒分配管より上
流側に設けられた絞り部とを備えた冷媒蒸発器であっ
て、前記冷媒蒸発器は、前記絞り部と前記複数の冷媒通
路との間に分配室を備え、この分配室は、前記冷媒分配
管の管下部から管上部へ向かって傾斜して設けられた技
術手段を採用した。また、請求項７に記載の発明は、請
求項６に記載の冷媒蒸発器に加えて、前記入口タンクの
入口側から奥側へ向かって前記冷媒分配管の管上部から
管下部へ向かって順に形成され、前記複数の冷媒通路よ
り前記複数の冷媒蒸発流路の各々へ冷媒を流出させる複
数の出口穴を、前記冷媒分配管に設けたことを特徴とす
る。
【０００９】請求項８に記載の発明は、冷媒が流入する
入口側から奥側に向かって延長された入口タンクと、こ
の入口タンクの入口側から奥側に亘って並列して接続さ
れ、前記入口タンクより流入した冷媒を熱媒体と熱交換
させて蒸発させる複数の冷媒蒸発流路と、前記入口タン
クの入口側から奥側に亘って挿入され、内部に流入した
冷媒を前記複数の冷媒蒸発流路の各々に分配する複数の
冷媒通路を有する冷媒分配管と、この冷媒分配管より上
流側に設けられた絞り部とを備えた冷媒蒸発器であっ
て、前記入口タンクの入口側から奥側へ向かって前記冷
媒分配管の管上部から管下部へ向かって順に形成され、
前記複数の冷媒通路より前記複数の冷媒蒸発流路の各々
へ冷媒を流出させる複数の出口穴を、前記冷媒分配管に
設けた技術手段を採用した。
【００１０】
【作用および発明の効果】請求項１に記載の発明によれ
ば、絞り部より流出した冷媒は、入口タンクの内部に挿
入された冷媒分配管の複数の冷媒通路内に流入する。こ
のとき、絞り部の内径は冷媒通過音の発生原因となるの
であまり小さくできないため、重力により冷媒分配管の
管上部側に気相成分、冷媒分配管の管下部側に液相成分
というように気液二相状態の冷媒が気液分離しようとす
る。しかし、絞り部の中心が冷媒分配管の中心より径方
向に向かって偏心しているので、冷媒分配管の複数の冷
媒通路の入口における気液分離は緩和され、冷媒分配管
の複数の冷媒通路の各々に均一に冷媒が流入する。
【００１１】したがって、絞り部から冷媒分配管の複数
の冷媒通路への冷媒分配性能をより高めることができる
ので、入口タンクの入口側から奥側に至る全ての冷媒蒸
発流路に均一に冷媒が流入するようになる。このため、
入口タンクの入口側に接続される冷媒蒸発流路の周囲を
通過する熱媒体との熱交換性能と入口タンクの奥側に接
続される冷媒蒸発流路の周囲を通過する熱媒体との熱交
換性能との差が小さくなるので、冷媒蒸発器全体の熱交
換効率を向上させることができる。また、絞り部をある
程度の大きさに確保しながらも、絞り部による冷媒通過
音の発生を抑えることができる。
【００１２】請求項４に記載の発明によれば、絞り部が
略横長穴形状となっているので、丸穴形状の絞り部に対
して同一断面積においても絞り量を小さくすることがで
き、重力方向には均一な冷媒の気液混合状態が維持さ
れ、冷媒分配管の複数の冷媒通路の各々に均一に冷媒が
流入する。
【００１３】請求項６に記載の発明によれば、絞り部の
出口と冷媒分配管の複数の冷媒通路の入口との間に形成
される分配室の空間形状が、冷媒の流れ方向に傾斜する
ように冷媒分配管の管下部から管上部へ向かって傾斜し
ているので、絞り部より流出した冷媒は、冷媒分配管の
管下部側の冷媒通路よりも冷媒分配管の管上部側の冷媒
通路内に流入し易くなる。
【００１４】請求項８に記載の発明によれば、冷媒分配
管の複数の出口穴を、入口タンクの入口側から奥側へ向
かって冷媒分配管の管上部から管下部へ向かって順に形
成することにより、冷媒分配管の管下部側の冷媒通路の
通路長さが冷媒分配管の管上部側の冷媒通路よりも長く
なる。これにより、冷媒分配管の管下部側の冷媒通路の
圧力損失が冷媒分配管の管上部側の冷媒通路よりも大き
くなるので、比較的に高乾き度の冷媒が多く管上部側の
冷媒通路に流入し、比較的に低乾き度の冷媒が少ない量
ではあるが管下部側の冷媒通路に流入する。すなわち、
高乾き度の冷媒が多流量流入し、低乾き度の冷媒が少流
量流入するので、全体として液冷媒流量が均一になる。
請求項１ないし請求項８に記載の発明によれば、製造容
易な直管状の冷媒分配管で冷媒の分配の向上を図ること
ができる。
【００１５】
【実施例】次に、この発明の冷媒蒸発器を、車両用空気
調和装置の冷媒蒸発器に適用した実施例に基づいて説明
する。
【００１６】〔第１実施例の構成〕図１ないし図８はこ
の発明の第１実施例を示したもので、図１はエバポレー
タの主要部を示した図で、図２は車両用空気調和装置の
ダクト構造を示した図で、図３は車両用空気調和装置の
冷凍サイクルを示した図である。
【００１７】車両用空気調和装置１は、車室内前方側に
装備したダクト２を有しており、このダクト２内には、
その風上から風下にかけて、内外気切替ダンパ３、ブロ
ワ４、エバポレータ５、エアミックスダンパ６、ヒータ
コア７、デフダンパ８、フェイスダンパ９およびフット
ダンパ１０が配設されている。内外気切替ダンパ３は、
サーボモータ等の駆動手段により駆動され、ダクト２の
外気吸込口１１から室外空気（外気）を導入する外気導
入モード、内気吸込口１２から室内空気（内気）を導入
する内気循環モード等の吸込口切替モードを切り替える
内外気切替手段である。
【００１８】ブロワ４は、駆動手段としてのブロワモー
タ１３により回転駆動されて、ダクト２内においてエバ
ポレータ５、ヒータコア７を経て車室内へ向かう空気流
を発生する遠心式送風機等の送風手段である。
【００１９】エバポレータ５は、本発明の冷媒蒸発器で
あって、所謂冷凍サイクル１４の積層型冷媒蒸発器であ
る。このエバポレータ５は、その冷凍サイクル１４の作
動に応じ、ブロワ４により送られてきた空気を冷却す
る。なお、冷凍サイクル１４は、図３に示したように、
エバポレータ５の他に、コンプレッサ１５、コンデンサ
１６、レシーバ１７、温度自動膨張弁（以下膨張弁と略
す）１８等を備えている。
【００２０】冷凍サイクル１４の起動は、コンプレッサ
１５の電磁クラッチ（図示せず）への通電（オン）によ
りエンジン（図示せず）の回転力がコンプレッサ１５へ
伝達されることによって開始される。ここで、コンプレ
ッサ１５の駆動手段としては、エンジンの他に電動モー
タを用いても良い。
【００２１】コンプレッサ１５は、吸入した冷媒を圧縮
して高温、高圧のガス冷媒を吐出する冷媒圧縮機であ
る。コンデンサ１６は、駆動手段としてのファンモータ
１９により回転駆動される冷却ファン２０により吹き付
けられる室外空気と高温、高圧のガス冷媒とを熱交換さ
せて冷媒を凝縮液化させる冷媒凝縮器である。レシーバ
１７は、ガス冷媒と液冷媒とを気液分離して液冷媒のみ
膨張弁１８へ供給する気液分離器、受液器である。
【００２２】膨張弁１８は、エバポレータ５の冷却能力
を十分に発揮させるためにエバポレータ５の出口側で冷
媒の蒸発気化が完了するように、例えばエバポレータ５
の出口側での過熱量が一定となるように減圧量および冷
媒循環量を自動的に調節するエキスパンションバルブで
ある。
【００２３】エアミックスダンパ６は、ヒータコア７の
風上側に回動自在に取り付けられている。このエアミッ
クスダンパ６は、サーボモータ等の駆動手段により駆動
されて、その開度に応じて、ヒータコア７を通過する空
気量とヒータコア７を迂回する空気量とを調節する。ヒ
ータコア７は、車両に搭載されたエンジンの冷却水回路
からの冷却水の温度に応じて、エバポレータ５を通って
きた空気を加熱してデフダンパ８、フェイスダンパ９お
よびフットダンパ１０に向け流動させる。
【００２４】デフダンパ８、フェイスダンパ９およびフ
ットダンパ１０は、ダクト２の風下側に回動自在に取り
付けられており、それぞれサーボモータ等の駆動手段に
より駆動される。これらのデフダンパ８、フェイスダン
パ９およびフットダンパ１０は、ダクト２の最も下流部
に形成されたデフロスタ吹出口２１、フェイス吹出口２
２およびフット吹出口２３を開閉する吹出口切替手段で
ある。
【００２５】次にエバポレータ５の詳細を図１、図４お
よび図５に基づいて説明する。このエバポレータ５は、
入口パイプ３１、出口パイプ、ノズル３３、蒸発器本体
３４および冷媒分配管３５等から構成され、ダクト２の
ユニットケースと共にクーリングユニットを構成するも
のである。
【００２６】入口パイプ３１は、内部に冷媒通路３６を
有し、膨張弁１８よりエバポレータ５内へ冷媒を流入さ
せるもので、円筒状に形成されている。また、出口パイ
プは、エバポレータ５より冷媒をコンプレッサ１５へ流
出させるもので、円筒状に形成されている。
【００２７】ノズル３３は、本発明の絞り部であって、
内部に丸穴形状の絞り孔（内径が４mm）３７を有し、入
口パイプ３１から冷媒分配管３５へ向かう冷媒通路の通
路断面積を絞ることにより、絞り孔３７内を通過する冷
媒を減圧する減圧手段である。なお、この実施例では、
図１に示したように、絞り孔３７の内径ｄ、冷媒分配管
３５の断面の中心に対して絞り孔３７の断面の中心が偏
心している偏心量ｅの関係を数１の式および数２の式の
ように決定している。
【数１】３mm≦ｄ≦７mm
【数２】０．３mm≦ｅ≦１．５mm
【００２８】蒸発器本体３４は、例えば１５０mm〜３５
０mmの幅で、２枚のエンドプレート３８間に、同一形状
の薄い板状の成形プレート３９を表裏交互に幅方向（水
平方向）に複数積層して構成されている。２枚のエンド
プレート３８と複数枚の成形プレート３９は、ろう付け
等の溶接手段を用いて接合されている。隣接する一対の
成形プレート３９は冷媒流路管（チューブ）４０を構成
し、一対の成形プレート３９の接合側面（対向面）に
は、冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を蒸発気化させ、
空気を冷却する略Ｕ字状の冷媒蒸発流路４１が浅い皿状
に形成されている。なお、冷媒流路管４０を水平方向に
複数積層することによって、水平方向に複数の冷媒蒸発
流路４１が形成される。また、隣接する冷媒流路管４０
間には、冷媒と空気との熱交換効率を向上させるための
コルゲートフィン４０ａがろう付け等の溶接手段を用い
て接合されている。
【００２９】そして、一対の成形プレート３９の上端側
には、複数の冷媒蒸発流路４１の入口端部に連通する碗
状の入口タンク部４２、および複数の冷媒蒸発流路４１
の出口端部に連通する碗状の出口タンク部（図示せず）
が一体成形されている。複数の入口タンク部４２は仕切
り壁により仕切られている。入口タンク部４２の仕切り
壁には、隣接する一対の成形プレート３９に連通させる
と共に冷媒分配管３５を差し込むための円形状の連通孔
（貫通穴）４３が形成されている。なお、入口タンク部
４２の仕切り壁の内周は冷媒分配管３５の外周面に接合
していても良い。複数の出口タンク部も仕切り壁により
仕切られている。出口タンク部の仕切り壁には、隣接す
る一対の成形プレート３９および出口パイプの冷媒通路
に連通させるための円形状の連通孔（貫通穴）が形成さ
れている。
【００３０】なお、入口タンク部４２を成形プレート３
９の積層方向（水平方向）に複数個重ね合わせることに
よって、複数の冷媒蒸発流路４１の上端部の風上側（ま
たは風下側）に、冷媒分配管３５より冷媒が流入する１
つの入口タンク４４が形成される。同様にして、出口タ
ンク部を成形プレート３９の積層方向に複数個重ね合わ
せることによって、複数の冷媒蒸発流路４１の上端部の
風下側（または風上側）に、冷媒蒸発流路４１より冷媒
が流入する１つの出口タンク４５が形成される。また、
入口タンク４４の入口側のエンドプレート３８には、円
形状の貫通穴４６が形成されている。
【００３１】冷媒分配管３５は、ノズル３３にろう付け
等の溶接手段を用いて突き合わされている。そして、冷
媒分配管３５は、多穴管であって、入口タンク４４の入
口側から奥側（出口側）に亘って連通孔４３および貫通
穴４６を貫通するように差し込まれ内部に冷媒蒸発流路
４１および入口タンク部４２と同じ数の冷媒通路４９を
有している。多数の冷媒通路４９は、絞り孔３７より流
入した冷媒を複数の冷媒蒸発流路４１および複数の入口
タンク部４２の各々に均一に分配させる冷媒分配手段で
ある。
【００３２】各冷媒通路４９は仕切り壁５０により仕切
られており、それらの冷媒通路４９の内側には円形断面
を有する軸部５１が設けられている。また、複数の冷媒
通路４９の外側には、断面形状が円環形状の外周壁５２
が形成されている。そして、外周壁５２には、各冷媒通
路４９と各冷媒蒸発流路４１を連通させる丸穴形状の出
口穴５３が所定の間隔で穿孔されている。
【００３３】なお、冷媒分配管３５の入口側には、ノズ
ル３３の出口端に形成された円錐形状（すり鉢形状）の
凹部５４に嵌め合わされる円錐形状の凸部５５が形成さ
れている。この凸部５５の円錐面には、多数の冷媒通路
４９の入口穴５６が形成されている。そして、冷媒分配
管３５の凸部５５とノズル３３の出口端との間には、絞
り孔３７より流出した冷媒を各冷媒通路４９内に均一に
分配するための傘形状の冷媒分配室５７が形成される。
また、冷媒分配管３５の奥側の開口部分には、円板状の
キャップ５８がろう付け等の溶接手段を用いて嵌め込ま
れている。
【００３４】〔第１実施例の作用〕次に、この実施例の
車両用空気調和装置１の作用を図１ないし図４に基づい
て簡単に説明する。エンジンが始動され、コンプレッサ
１５の電磁クラッチが通電されると、エンジンの回転力
が電磁クラッチを介してコンプレッサ１５に伝達され
る。これにより、コンプレッサ１５は吸入口より冷媒を
吸入して圧縮を開始する。
【００３５】そして、コンプレッサ１５で圧縮され、吐
出口より吐出された高温、高圧のガス冷媒は、コンデン
サ１６内に流入する。コンデンサ１６内に流入したガス
冷媒は、コンデンサ１６を通過する際に冷却ファン２０
により吹き付けられる室外空気に熱を奪われて冷却さ
れ、凝縮液化される。その後に、コンデンサ１６より流
出した液冷媒は、レシーバ１７内に流入して、気液分離
されて、液冷媒のみ膨張弁１８に供給される。
【００３６】膨張弁１８に到達した液冷媒は、膨張弁１
８を通過する際に減圧されてガス冷媒と液冷媒との気液
混合状態（気液二相状態）の冷媒となり、その後に入口
パイプ３１を通ってノズル３３の絞り孔３７内に流入
し、絞り孔３７を通過する際にさらに減圧される。この
ように、さらに低温化され、ガス成分が多い乾き度の大
きい（ガスリッチ）の冷媒は、絞り孔３７より流出して
冷媒分配室５７内に流入する。
【００３７】冷媒分配室５７内に流入した気液二相状態
の冷媒は、エバポレータ５の入口タンク４４内に差し込
まれた冷媒分配管３５に形成された多数の冷媒通路４９
内に流入する。このとき、絞り孔３７の断面積は冷媒通
過音の発生原因となるのであまり小さくできないため、
絞り孔３７の流路断面内、さらには絞り孔３７の出口か
ら冷媒分配管３５の入口との間の冷媒分配室５７内で重
力により冷媒分配室５７の上部では冷媒の乾き度が大き
い（ガスリッチ）流れ、冷媒分配室５７の下部では冷媒
の乾き度が小さい（液リッチ）流れとなって気液分離
し、冷媒分配管３５の多数の冷媒通路４９内に流入しよ
うとする。
【００３８】ところが、この実施例では、絞り孔３７の
内径をｄ、冷媒分配管３５の断面の中心に対して絞り孔
３７の断面の中心が偏心している偏心量をｅとしたと
き、３mm≦ｄ≦７mm、０．３mm≦ｅ≦１．５mmの関係を
持つように、絞り孔３７の断面の中心が冷媒分配管３５
の断面の中心より上方に向かって偏心している。
【００３９】さらに、冷媒分配管３５の入口側の円錐形
状の凸部５５とノズル３３の出口端に形成された円錐形
状の凹部５４との間に傘形状の冷媒分配室５７が形成さ
れており、凸部５５の尖端より絞り孔３７の断面の中心
が上方に偏心している。このため、絞り孔３７より流出
した冷媒は、冷媒分配管３５の管下方よりも冷媒分配管
３５の管上方へ流れ易くなる。そして、冷媒分配室５７
内での冷媒の気液分離は緩和されることによって、冷媒
分配管３５の管上部側の冷媒通路４９および管下部側の
冷媒通路４９の各々に均一に冷媒が流入するようにな
る。
【００４０】そして、冷媒分配管３５の多数の冷媒通路
４９の各々に均一に流入した冷媒は、冷媒分配管３５の
各出口穴５３から各冷媒蒸発流路４１に流入する。各冷
媒蒸発流路４１に流入した冷媒は、各冷媒蒸発流路４１
を通過する際に各冷媒蒸発流路４１の周囲を通過する空
気と熱交換して加熱され、蒸発気化してガス冷媒とな
る。ガス冷媒は、各冷媒蒸発流路４１から出口タンク４
５、出口パイプを通ってコンプレッサ１５に吸入され
る。
【００４１】一方、ブロワ４の作動によりダクト２内を
通過する暖かい空気は、エバポレータ５の複数の冷媒蒸
発流路４１の周囲を通過する際に冷媒熱を奪われて冷却
された後に例えばフェイス吹出口２２より車室内に吹き
出され車室内の冷房が行われる。
【００４２】〔第１実施例の効果〕以上のように、車両
用空気調和装置１は、入口タンク４４の入口側の冷媒蒸
発流路４１の周囲を通過する空気の冷却性能と奥側の冷
媒蒸発流路４１の周囲を通過する空気の冷却性能との差
が小さくなるので、エバポレータ５全体の冷却効率を向
上させることができる。そして、入口タンク４４の入口
側の冷媒蒸発流路４１の周囲を通過した空気の吹出温度
と奥側の冷媒蒸発流路４１の周囲を通過した空気の吹出
温度とに温度差が生じなくなることにより、吹出温度分
布の悪化を抑えることができる。また、ノズル３３の絞
り孔３７の内径をできうる限り大きくすることによっ
て、絞り孔３７を絞りとして作用可能な程度の大きさを
確保しながらも絞り孔３７による冷媒通過音の発生を抑
えることができる。
【００４３】〔第１実施例の実験結果〕次に、図１のエ
バポレータ５において、冷媒分配管３５の断面の中心に
対して絞り孔３７の断面の中心が偏心している偏心量ｅ
を種々変化させて、冷媒の分配性能および冷却性能がど
のように変化するかについて調査した複数の実験につい
て説明する。
【００４４】第１の実験は、絞り孔３７の内径ｄをφ４
mm、偏心量ｅを０mmとし、冷凍サイクル１４（エバポレ
ータ５）内を流れる冷媒の循環量を５０ｋｇ／ｈから１
５０ｋｇ／ｈまで変化させ、エバポレータ５より吹き出
す空気の吹出温度分布を調査したもので、その実験結果
を図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。また、絞り孔３
７の内径ｄをφ４mm、偏心量ｅを０．４mmとし、冷凍サ
イクル１４（エバポレータ５）内を流れる冷媒の循環量
を５０ｋｇ／ｈから１５０ｋｇ／ｈまで変化させ、エバ
ポレータ５より吹き出す空気の吹出温度分布を調査した
もので、その実験結果を図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に
示す。
【００４５】図６および図７からも確認できるように、
冷媒分配管３５の断面の中心に対して絞り孔３７の断面
の中心を偏心させた図７のエバポレータ５の方が、図６
のエバポレータ５よりも、冷媒分配管３５の入口側から
奥側に亘って、エバポレータ５より吹き出す空気の吹出
温度のばらつきが少ないことが分かる。
【００４６】第２の実験は、絞り孔３７の内径ｄをφ４
mmに固定した状態で、冷媒分配管３５の断面の中心に対
して絞り孔３７の断面の中心が偏心している偏心量ｅ
を、０mmから１．６mmまで変化させ、エバポレータ５の
冷却性能を調査したもので、その実験結果を図８のグラ
フに示す。
【００４７】図８のグラフからも確認できるように、偏
心量ｅが０mmに近づくと急激に冷却性能が低下し、偏心
量ｅが１．６mmに近づくと大きく冷却性能が低下する傾
向にあることが分かる。そして、偏心量ｅが０．１mmか
ら１．５mmまでは冷却性能が良く、さらに偏心量ｅが
０．２mmから１．２mmまでは冷却性能が良好となり、と
くに偏心量ｅが０．３mmから０．８mmまでは冷却性能が
優れた値となる。また、絞り孔３７の内径ｄは、φ３mm
より小さいと冷媒通過音が大きくなるので採用できず、
φ７mmより大きいと絞りとして不適切な径となるので採
用できない。したがって、冷却効果および冷媒通過音の
低減効果に最も優れる値は、絞り孔３７の内径ｄがφ４
mm、偏心量ｅが０．４mmである。
【００４８】〔第２実施例〕図９はこの発明の第２実施
例を示したもので、エバポレータの主要部を示した図で
ある。この実施例のエバポレータ５は、ノズル３３の絞
り孔６１の形状を横長穴形状にしている。そして、絞り
孔６１の断面の中心は、冷媒分配管３５の凸部５５の尖
端（中心）と同一平面上に位置している。
【００４９】この実施例では、ノズル３３の絞り孔６１
の断面形状が横長穴形状となっているので、丸穴形状の
絞り孔３７に対して同一断面積においても絞り量を小さ
くすることができ、冷媒分配室５７内において重力方向
には均一な気液の混合状態が維持されると共に、冷媒分
配室５７から冷媒分配管３５の多数の冷媒通路４９の各
々へ均一に冷媒が流入する。
【００５０】〔第３実施例〕図１０はこの発明の第３実
施例を示したもので、ノズルと冷媒分配管を示した図で
ある。この実施例の冷媒分配管３５の入口側には、ノズ
ル３３の出口端に形成された凹部６２に嵌め合わされる
被嵌合部６３が形成されている。凹部６２の底面と被嵌
合部６３の先端面は、冷媒分配管３５の管下部から管上
部へ向かって冷媒の流れ方向に傾斜している。このた
め、冷媒分配管３５の被嵌合部６３とノズル３３の出口
端との間には、ノズル３３の絞り孔６４より流出した冷
媒を冷媒分配管３５の各冷媒通路４９内に均一に分配す
るための冷媒分配室６５が形成される。
【００５１】この実施例では、冷媒分配室６５が、冷媒
の流れ方向に傾斜するように冷媒分配管３５の管下部か
ら管上部へ向かって傾斜しているため、ノズル３３の絞
り孔３７より流出した冷媒は、冷媒分配管３５の管下部
側の冷媒通路４９よりも冷媒分配管の管上部側の冷媒通
路４９内に流入し易くなる。そして、冷媒分配室５７内
での冷媒の気液分離は緩和されることによって、冷媒分
配管３５の管上部側の冷媒通路４９および管下部側の冷
媒通路４９の各々に均一に冷媒が流入するようになる。
したがって、入口タンク４４の入口側の冷媒蒸発流路４
１の周囲を通過する空気の冷却性能と奥側の冷媒蒸発流
路４１の周囲を通過する空気の冷却性能との差が小さく
なるので、エバポレータ５全体の冷却効率を向上させる
ことができる。
【００５２】〔第４実施例〕図１１および図１２はこの
発明の第４実施例を示したもので、図１１はエバポレー
タの全体構造を示した図で、図１２は冷媒分配管を示し
た図である。この実施例では、冷媒分配管３５の複数の
出口穴５３を、入口タンク４４の入口側から奥側へ向か
う程、冷媒分配管３５の管上部から管下部へ向けて順に
下方となるように穿孔している。
【００５３】これにより、入口タンク４４の入口側に接
続された冷媒蒸発流路４１内には、冷媒分配管３５の管
上部側の冷媒通路４９より冷媒が流入することになる。
また、入口タンク４４の奥側に接続された冷媒蒸発流路
４１内には、冷媒分配管３５の管下部側の冷媒通路４９
より冷媒が流入することになる。なお、３２は出口パイ
プである。
【００５４】この実施例のように、冷媒分配管３５の複
数の出口穴５３の穿孔位置を入口タンク４４の入口側か
ら奥側へ向かって順に下方となるように配列すると、冷
媒分配室５７での冷媒の気液分離の影響が相殺される。
すなわち、冷媒分配室５７の上部では冷媒の乾き度の大
きい（ガスリッチ）の流れ、冷媒分配室５７の下部では
冷媒乾き度の小さい（液リッチ）の流れとなって冷媒分
配管３５の多数の冷媒通路４９内に流入するようになっ
ている。
【００５５】ところが、冷媒蒸発流路４１内での交換熱
量は液冷媒の流量に依存するので、冷媒分配室５７の下
部に位置する冷媒通路４９から導かれる冷媒蒸発流路４
１の交換熱量は冷媒分配室５７の上部に位置する冷媒通
路４９から導かれる冷媒蒸発流路４１よりも大きくな
り、交換熱量の不均等を生じる。しかし、冷媒分配管３
５の複数の出口穴５３の穿孔位置を上述のようにするこ
とによって、冷媒分配室５７の下部から冷媒が導かれる
冷媒分配管３５の管下部側の冷媒通路４９の通路長さ
が、冷媒分配室５７の上部から冷媒が導かれる冷媒分配
管３５の管上部側の冷媒通路４９よりも長くなる。これ
により、冷媒分配管３５の管下部側の冷媒通路４９の圧
力損失が、冷媒分配管３５の管上部側の冷媒通路４９よ
りも大きくなる。
【００５６】したがって、冷媒分配管３５の管上部側の
冷媒通路４９よりも冷媒分配管３５の管下部側の冷媒通
路４９の方が冷媒の流量が減少するので、比較的に高乾
き度の冷媒が多く管上部側の冷媒通路４９に流入し、比
較的に低乾き度の冷媒が少ない量ではあるが管下部側の
冷媒通路４９に流入する。すなわち、高乾き度の冷媒が
多流量流入し、低乾き度の冷媒が少流量流入するので、
全体として液冷媒流量が均一になる。このため、冷媒分
配管３５の管下部側の冷媒通路４９より導かれる入口タ
ンク４４の入口側に接続された冷媒蒸発流路４１の交換
熱量を、冷媒分配管３５の管上部側の冷媒通路４９より
冷媒が導かれる入口タンク４４の奥側に接続された冷媒
蒸発流路４１に対して均一化することができるので、エ
バポレータ５全体の熱交換効率を向上させることができ
る。
【００５７】〔第５実施例〕図１３はこの発明の第５実
施例を示したもので、エバポレータを示した図である。
この実施例では、エバポレータ５内に冷媒を流入させる
流入路６７とエバポレータ５から冷媒を流出させる流出
路６８をエバポレータ５の幅方向の中央部（センター）
に配置している。すなわち、このエバポレータ５は、セ
ンターよりサイド方向に向かって入口タンク４４内に冷
媒が流入する。
【００５８】〔第６実施例〕図１４はこの発明の第６実
施例を示したもので、エバポレータの入口タンク内に差
し込まれる冷媒分配管の変形例を示した図である。この
実施例では、冷媒分配管３５の多数の冷媒通路４９の断
面形状を、円形状、略台形状または楕円形状にしてい
る。なお、冷媒分配管３５の多数の冷媒通路４９の断面
形状はこの他でも良い。また、図１４（ａ）に示した冷
媒分配管３５は、材料費を軽減するため、中央部に貫通
穴６９が形成されている。
【００５９】〔変形例〕この実施例では、本発明の車両
用空気調和装置１の冷凍サイクル１４を構成するエバポ
レータ５に適用したが、本発明を建築構造物用空気調和
装置の冷凍サイクルを構成する冷媒蒸発器に適用しても
良い。すなわち、コンプレッサ１５はエンジンにより駆
動しても、直流モータや交流モータ等の電動モータによ
り駆動しても良い。また、エバポレータ（冷媒蒸発器）
５として丸形チューブ・プレートフィンタイプや、異形
チューブ・コルゲートフィンタイプ等のその他の形状の
ものを用いても良い。
【００６０】この実施例では、入口タンク４４および出
口タンク４５をエバポレータ５の冷媒蒸発流路４１の上
端部に設けたが、入口タンク４４および出口タンク４５
をエバポレータ５の冷媒蒸発流路４１の下端部に設けて
も良い。また、この実施例では、絞り部としてノズル３
３等の固定絞りを用いたが、絞り部としてキャピラリチ
ューブ、オリフィス等の固定絞りや、膨張弁等の可変絞
りを用いても良い。
【００６１】この実施例では、冷凍サイクルとしてレシ
ーバサイクル式の冷凍サイクル１４を利用したが、冷凍
サイクルとしてアキュームレータサイクル式の冷凍サイ
クルを利用しても良い。なお、膨張弁１８の代わりにキ
ャピラリチューブやオリフィス等の固定絞りを用いても
良い。
【００６２】なお、第１実施例のノズル（絞り部）３３
と第３実施例の冷媒分配管３５または第４実施例の冷媒
分配管３５を組み合わせてエバポレータ（冷媒蒸発器）
５を構成しても良い。また、第２実施例のノズル（絞り
部）３３と第３実施例の冷媒分配管３５または第４実施
例の冷媒分配管３５を組み合わせてエバポレータ（冷媒
蒸発器）５を構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例に用いたエバポレータの
主要部を示した断面図である。
【図２】この発明の第１実施例に用いた車両用空気調和
装置のダクト構造を示した概略図である。
【図３】この発明の第１実施例に用いた車両用空気調和
装置の冷凍サイクルを示した構成図である。
【図４】この発明の第１実施例に用いたエバポレータ内
の冷媒流れを示した説明図である。
【図５】この発明の第１実施例に用いた冷媒分配管を示
した断面図である。
【図６】この発明の第１実施例に用いたエバポレータの
吹出温度分布を調査した説明図である。
【図７】この発明の第１実施例に用いたエバポレータの
吹出温度分布を調査した説明図である。
【図８】この発明の第１実施例の偏心量とエバポレータ
の冷却性能との関係を示したグラフである。
【図９】この発明の第２実施例に用いたエバポレータの
主要部を示した断面図である。
【図１０】この発明の第３実施例に用いたノズルと冷媒
分配管の主要部を示した断面図である。
【図１１】この発明の第４実施例に用いたエバポレータ
の全体構造を示した断面図である。
【図１２】この発明の第４実施例に用いた冷媒分配管を
示した側面図である。
【図１３】この発明の第５実施例に用いたエバポレータ
内の冷媒流れを示した説明図である。
【図１４】この発明の第６実施例に用いた冷媒分配管の
変形例を示した断面図である。
【符号の説明】
１ 車両用空気調和装置 ５ エバポレータ（冷媒蒸発器） ３３ ノズル（絞り部） ３５ 冷媒分配管 ３７ 絞り孔 ４１ 冷媒蒸発流路 ４４ 入口タンク ４９ 冷媒通路 ５７ 冷媒分配室

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）冷媒が流入する入口側から奥側に向
    かって延長された入口タンクと、 （ｂ）この入口タンクの入口側から奥側に亘って並列し
    て接続され、前記入口タンクより流入した冷媒を熱媒体
    と熱交換させて蒸発させる複数の冷媒蒸発流路と、 （ｃ）前記入口タンクの入口側から奥側に亘って挿入さ
    れ、内部に流入した冷媒を前記複数の冷媒蒸発流路の各
    々に分配する複数の冷媒通路を有する冷媒分配管と、 （ｄ）この冷媒分配管より上流側に設けられ、中心が前
    記冷媒分配管の中心より径方向に向かって偏心した絞り
    部とを備えた冷媒蒸発器。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の冷媒蒸発器において、 前記絞り部の内径をｄ、前記冷媒分配管の中心に対して
    前記絞り部の中心が偏心している偏心量をｅとしたと
    き、 ３mm≦ｄ≦７mm、 ０．３mm≦ｅ≦１．５mm を満足することを特徴とする冷媒蒸発器。
  3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の冷媒蒸発
    器において、 前記入口タンクの入口側から奥側へ向かって前記冷媒分
    配管の管上部から管下部へ向かって順に形成され、前記
    複数の冷媒通路より前記複数の冷媒蒸発流路の各々へ冷
    媒を流出させる複数の出口穴を、前記冷媒分配管に設け
    たことを特徴とする冷媒蒸発器。
  4. 【請求項４】（ａ）冷媒が流入する入口側から奥側に向
    かって延長された入口タンクと、 （ｂ）この入口タンクの入口側から奥側に亘って並列し
    て接続され、前記入口タンクより流入した冷媒を熱媒体
    と熱交換させて蒸発させる複数の冷媒蒸発流路と、 （ｃ）前記入口タンクの入口側から奥側に亘って挿入さ
    れ、内部に流入した冷媒を前記複数の冷媒蒸発流路の各
    々に分配する複数の冷媒通路を有する冷媒分配管と、 （ｄ）この冷媒分配管より上流側に設けられた略横長穴
    形状の絞り部とを備えた冷媒蒸発器。
  5. 【請求項５】請求項４に記載の冷媒蒸発器において、 前記入口タンクの入口側から奥側へ向かって前記冷媒分
    配管の管上部から管下部へ向かって順に形成され、前記
    複数の冷媒通路より前記複数の冷媒蒸発流路の各々へ冷
    媒を流出させる複数の出口穴を、前記冷媒分配管に設け
    たことを特徴とする冷媒蒸発器。
  6. 【請求項６】（ａ）冷媒が流入する入口側から奥側に向
    かって延長された入口タンクと、 （ｂ）この入口タンクの入口側から奥側に亘って並列し
    て接続され、前記入口タンクより流入した冷媒を熱媒体
    と熱交換させて蒸発させる複数の冷媒蒸発流路と、 （ｃ）前記入口タンクの入口側から奥側に亘って挿入さ
    れ、内部に流入した冷媒を前記複数の冷媒蒸発流路の各
    々に分配する複数の冷媒通路を有する冷媒分配管と、 （ｄ）この冷媒分配管より上流側に設けられた絞り部と
    を備えた冷媒蒸発器であって、 前記冷媒蒸発器は、前記絞り部と前記複数の冷媒通路と
    の間に分配室を備え、 この分配室は、前記冷媒分配管の管下部から管上部へ向
    かって傾斜して設けられたことを特徴とする冷媒蒸発
    器。
  7. 【請求項７】請求項６に記載の冷媒蒸発器において、 前記入口タンクの入口側から奥側へ向かって前記冷媒分
    配管の管上部から管下部へ向かって順に形成され、前記
    複数の冷媒通路より前記複数の冷媒蒸発流路の各々へ冷
    媒を流出させる複数の出口穴を、前記冷媒分配管に設け
    たことを特徴とする冷媒蒸発器。
  8. 【請求項８】（ａ）冷媒が流入する入口側から奥側に向
    かって延長された入口タンクと、 （ｂ）この入口タンクの入口側から奥側に亘って並列し
    て接続され、前記入口タンクより流入した冷媒を熱媒体
    と熱交換させて蒸発させる複数の冷媒蒸発流路と、 （ｃ）前記入口タンクの入口側から奥側に亘って挿入さ
    れ、内部に流入した冷媒を前記複数の冷媒蒸発流路の各
    々に分配する複数の冷媒通路を有する冷媒分配管と、 （ｄ）この冷媒分配管より上流側に設けられた絞り部と
    を備えた冷媒蒸発器であって、 前記入口タンクの入口側から奥側へ向かって前記冷媒分
    配管の管上部から管下部へ向かって順に形成され、前記
    複数の冷媒通路より前記複数の冷媒蒸発流路の各々へ冷
    媒を流出させる複数の出口穴を、前記冷媒分配管に設け
    たことを特徴とする冷媒蒸発器。
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