JPH0875309A - 蒸発器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 下部集合管の内部の入口配管側近傍にあるチ
ューブにも液比率の高い冷媒が流れ蒸発器全体として熱
交換効率の良い蒸発器を提供する。 【構成】 下部集合管及び上部集合管と、その間に配置
され冷媒が流通する流通孔を有するチューブと、このチ
ューブ同士の間に設けられたフィンと、下部集合管の一
端に接続された入口配管と、上部集合管の一端に接続さ
れた出口配管とを有する蒸発器において、入口配管の下
部集合管側の一端とこの一端に最も近いチューブとの間
に、下部集合管と上部集合管とを接続し、下部集合管内
部の一端近傍に液冷媒の液面を押下げていたガス冷媒を
誘導する少なくともチューブ１本の流通孔の断面積と同
一か、これよりも大きい断面積の誘導孔を有するガス誘
導管が設けられ、誘導管の下部集合管側の開口端と蒸発
管の下部集合管側の開口端との垂直距離は、３ｍｍ以上
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体を冷却する蒸発器
に係り、特に、自動車、住宅等のエアコンディショナー
或いはクーラーに使用され上下集合管の間に冷媒の複数
の平行流を伴う蒸発器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車、住宅等のエアコンディシ
ョナー或いはクーラーに使用される蒸発器１′は、例え
ば図８に示すように、入口配管２４が設けられた下部集
合管７と出口配管２８が設けられた上部集合管１２との
間である熱交換部２に互いに平行に複数本のチューブ１
７と共にフィン２２が複数本設けられ、液冷媒が入口配
管２４から供給され、下部集合管７において各チューブ
１７に分配され、互いに平行に各チューブ１７を上昇す
るにつれて蒸発、気化し、上部集合管１２において集め
られ出口配管２８から排出されるものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
蒸発器１′は、図９に示すように、入口配管２４の一端
２５近傍のチューブ１７開口端２１は、液冷媒３７の液
面よりも高く、液冷媒３７の液面と離れている。しか
し、入口配管２４の一端２５から離れたチューブ１７の
開口端２１は液冷媒３７の液面と略同一である。従っ
て、入口配管２４から供給された液冷媒３７の一部は、
下部集合管７の入口配管２４の一端２５近傍のガス冷媒
３８により、入口配管近傍の液面が押下げられる為に、
その近傍のチューブ１７にはガス冷媒３８が優先して流
れ、その結果としてこれらのチューブ１７は、その熱交
換能力が低下し蒸発器１′全体としての熱交換効率が悪
くなるという恐れがあった。尚、参照番号３５、３５
は、両側のフィン２２側面を支持する支持片、９は下部
集合管７の入口配管側蓋を示す。同様に、図８の１４は
上部集合管１２の出口配管側の蓋の位置、１０、１５は
それぞれ下部集合管７の入口配管側と反対側の蓋の位
置、上部集合管１２の出口配管側と反対側の蓋の位置を
示す。

【０００４】図１０は、図８、９の蒸発器１′のチュー
ブ位置〜チューブ表面温度の関係曲線図を示すものであ
る。横軸にチューブ位置、即ち、本蒸発器は全部で２９
本のチューブ１７を有するものであるが、図９及び図１
０右上添え図に示すように、入口配管２４の下部集合管
７側の一端２５に最も近いチューブ１７を１本目とし、
一端２５から最も遠いチューブ１７を２９本目とし、縦
軸にチューブ表面温度、即ち、熱交換部２の下部集合管
７近傍のチューブ１７表面温度をｔ₁（曲線記号：
□）、上部集合管１２近傍のチューブ１７表面温度をｔ
₃（曲線記号：◇）、下部集合管７と上部集合管１２と
の間の中央部のチューブ１７表面温度をｔ₂（曲線記
号：＋）としてチューブ位置〜チューブ表面温度の関係
曲線を表わしたものである。

【０００５】図１０から分かるように、従来技術に係る
蒸発器１′は、入口配管２４側に近いチューブ１７の凡
そ１本目〜１４本目までは、上部集合管１２近傍のチュ
ーブ１７の表面温度ｔ₃は上昇し、冷媒の蒸発潜熱を利
用していないことが分かる。チューブ１７の１５本目〜
１８本目までの上部集合管１２近傍のチューブ１７の表
面温度ｔ₃は、上昇の度合が減少し、液冷媒とガス冷媒
の混合した冷媒がチューブ１７内を流通していることが
分かる。従って、従来技術に係る蒸発器１′は、全体と
しての熱交換効率が悪くなる。

【０００６】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、下部集合管の内部の入口配管側近傍にあるチュ
ーブにも液冷媒が流れ蒸発器全体として熱交換効率の良
い蒸発器を提供することである。

【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、上下方向に所定の間隔で対向させて平行に配
置した下部集合管及び上部集合管と、この下部集合管と
上部集合管との間に配置され冷媒が流通する流通孔を有
する複数の蒸発管と、この蒸発管同士の間に設けられた
蒸発促進部材と、下部集合管の一端に接続された冷媒供
給の入口配管と、上部集合管の一端に接続された冷媒排
出の出口配管とを有する蒸発器において、入口配管の下
部集合管側の一端とこの一端に最も近い蒸発管との間
に、下部集合管と上部集合管とを接続し、下部集合管内
部の一端近傍のガス冷媒を誘導する誘導孔を有するガス
誘導管が設けられたことである。又、ガス誘導管の下部
集合管側の開口端は、蒸発管の前記下部集合管側の開口
端よりも上方に位置したことである。

【０００８】更に本発明の目的は、ガス誘導管の誘導孔
の断面積は、少なくとも蒸発管の１本の流通孔の断面積
と同一か、これよりも大きく形成されることによって達
成される。

【０００９】更に本発明は、ガス誘導管の下部集合管側
の開口端と蒸発管の前記下部集合管側の開口端との垂直
距離は、３ｍｍ以上にすることによって上記目的を達成
する。

【００１０】又、ガス誘導管は、このガス誘導管の誘導
孔に液冷媒が液体のまま上部集合管に流入することを防
止する為に伝熱促進部材をこのガス誘導管の外側に備え
たことであり、又、伝熱促進部材は、蒸発管と一体的に
設けられている。

【００１１】

【作用】本発明によれば、入口配管の下部集合管側の一
端とこの一端に最も近い蒸発管との間に、下部集合管と
上部集合管とを接続し、下部集合管内部の一端近傍のガ
ス冷媒を誘導する誘導孔を有するガス誘導管が設けられ
たので、ガス誘導管の誘導孔によって、下部集合管内部
の一端近傍に液冷媒の液面を押下げていたガス冷媒は上
部集合管に誘導され、下部集合管の入口配管側近傍にあ
る蒸発管にも液冷媒が流通し、液冷媒は均等に全蒸発管
に分散され蒸発器の熱交換効率が向上する。そして、ガ
ス誘導管の下部集合管側の開口端は、蒸発管の前記下部
集合管側の開口端よりも上方に位置するので、下部集合
管の入口配管近傍に液冷媒の液面を押下げていたガス冷
媒を確実に誘導することが出来る。

【００１２】更に、ガス誘導管の誘導孔の断面積は、少
なくとも蒸発管の流通孔の断面積と同一か、これよりも
大きく形成されているので、上記発明の作用に加え、下
部集合管の入口配管側近傍に滞留したガス冷媒が容易に
上部集合管に誘導される。

【００１３】更に、ガス誘導管の下部集合管側の開口端
と蒸発管の前記下部集合管側の開口端との垂直距離は、
３ｍｍ以上であるので、上記発明のいずれかの作用に加
え、下部集合管の液冷媒表面位置が多少変動していても
ガス誘導管は、ガス冷媒を誘導することが出来る。

【００１４】更に、ガス誘導管は、このガス誘導管の誘
導孔に誘導される冷媒への伝熱を促進する伝熱促進部材
をこのガス誘導管の外側に備えたので、上記何れかの発
明の作用に加え、例えガス誘導管の誘導孔に液冷媒が流
入しても、液冷媒が液体のまま上部集合管に流入するこ
とを防止する。

【００１５】そして、伝熱促進部材は、蒸発管と一体的
に設けられているので、上記何れかの発明の作用に加
え、伝熱促進部材は、液冷媒が液体のまま上部集合管に
流入することを防止すると共に、蒸発器の構造強度が向
上し、且つ製作が容易で経済的になる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明に係る蒸発器の実施例を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る蒸発器の
第１実施例を示す正面図、図２は図１の第１実施例の蒸
発器の作用を説明する一部省略断面図、図３は図１の第
１実施例の蒸発器のチューブ位置〜チューブ表面温度の
関係曲線図、図４は本発明に係る蒸発器の第２実施例を
示す正面図、図５は図４の第２実施例の蒸発器のチュー
ブ位置〜チューブ表面温度の関係曲線図、図６、７はそ
れぞれ本発明に係る蒸発器の第３、４実施例を示す正面
図、を各々示す。

【００１７】図１において、本実施例の蒸発器は、上下
方向に所定の間隔で対向させて平行に配置した下部集合
管７及び上部集合管１２と、この下部集合管７と上部集
合管１２との間に配置され外部の流体である空気から熱
を受けて蒸発する冷媒が下部集合管７から上部集合管１
２に向かって流通する流通孔を有する複数の蒸発管であ
るチューブ１７と、このチューブ１７同士の間に設けら
れ冷媒の蒸発を促進する蒸発促進部材であるフィン２２
と、下部集合管７の一端８に接続され冷媒を供給する入
口配管２４と、上部集合管１２の一端１３に接続され冷
媒の蒸発したガス冷媒を排出する出口配管２８とを有す
る蒸発器である。尚、参照番号９、１０及び１４、１５
は、下部集合管７、上部集合管１２のそれぞれの両端に
嵌入された蓋で位置だけを示している。

【００１８】更に、図２に示すように、入口配管２４の
下部集合管７側の一端２５とこの一端２５に最も近いチ
ューブ１７との間に、下部集合管７と図示しない上部集
合管１２とを接続し、下部集合管７内部の一端８近傍に
液冷媒の液面を押下げていたガス冷媒３８を誘導する誘
導孔３０を有するガス誘導管２９が設けられ、このガス
誘導管２９の下部集合管７側の開口端３１は、チューブ
１７の下部集合管側の開口端２１よりも上方に位置する
ものである。

【００１９】更に、本実施例蒸発器１のガス誘導管２９
の誘導孔３０の断面積は、少なくともチューブ１７の１
本の流通孔１８の断面積と同一か、これよりも大きく形
成され、ガス誘導管２９の下部集合管７側の開口端３１
とチューブ１７の下部集合管側の開口端２１との垂直距
離Ｄは、３ｍｍ以上であり、好ましくは６ｍｍ前後であ
る。

【００２０】上記第１実施例の蒸発器１に使用される部
材、例えばチューブ１７、フィン２２、ガス誘導管２
９、下部集合管７、上部集合管１２等は、アルミニウム
又はアルミニウム合金の板或いは押出形材を最適に選定
し、ろう付け等の接合手段を用いて製作し、場合によっ
ては最適な表面処理を施こすことによって、熱交換の伝
熱性、内外環境に対する耐食性或いは製作の容易性等を
備えた蒸発器とすることが出来る。

【００２１】チューブ１７及びガス誘導管２９の形状
は、公知の丸管或いは冷媒通路が複数の流通孔に仕切ら
れた扁平管或いは異形管等を使用することが出来、フィ
ン２２は、上記丸管のチューブ１７に使用する薄板を多
数嵌入したプレート形フィン或いは上記扁平管に使用す
るルーバを有するコルゲートフィン等を使用することが
可能である。更に、チューブ１７自体に形成したフィン
であっても良い。

【００２２】以上の構成を有する第１実施例の蒸発器１
は、次のように作用する。即ち、入口配管２４の下部集
合管７側の一端８とこの一端８に最も近いチューブ１７
との間に、下部集合管７と上部集合管１２とを接続し、
下部集合管７内部の一端８近傍に液冷媒の液面を押下げ
ていたガス冷媒３８を誘導する誘導孔３０を有するガス
誘導管２９が設けられたので、ガス誘導管２９の誘導孔
３０によって、下部集合管７内部の一端８近傍に液冷媒
の液面を押下げていたガス冷媒３８は上部集合管１２に
誘導され、全てのチューブ１７の開口端２１は、液冷媒
３７の液面と略同一高さ以下になり、下部集合管７の入
口配管２４側近傍にあるチューブ１７にも液冷媒３７が
流通し、液冷媒３７は均等に全チューブ１７に分散され
蒸発器全体としての熱交換効率が向上する。そして、ガ
ス誘導管２９の下部集合管７側の開口端３１は、チュー
ブ１７の下部集合管側の開口端２１よりも上方に位置す
るので、下部集合管７の入口配管２４側近傍に液冷媒の
液面を押下げていたガス冷媒３８を確実に上部誘導管１
２に誘導することが出来る。

【００２３】更に、ガス誘導管２９の誘導孔３０の断面
積は、少なくともチューブ１７の１本の流通孔１８の断
面積と同一か、これよりも大きく形成されているので、
下部集合管７の入口配管２４側近傍に液冷媒の液面を押
下げていたガス冷媒３８が容易に上部集合管１２に誘導
される。

【００２４】更に、ガス誘導管２９の下部集合管７側の
開口端３１とチューブ１７の下部集合管側の開口端２１
との垂直距離Ｄは、３ｍｍ以上であるので、下部集合管
７の液冷媒３７表面が多少変動していてもガス誘導管２
９は、ガス冷媒３８を誘導することが出来る。

【００２５】図３は、図１の第１実施例の蒸発器１のチ
ューブ位置〜チューブ表面温度の関係曲線図を示すもの
である。図１０の従来技術の関係曲線の所でも説明した
ように、横軸にチューブ位置、即ち、本実施例の蒸発器
は全部で２９本のチューブ１７を有するものであるが、
図２及び図３右上添え図に示すように、入口配管２４の
下部集合管７側の一端２５に最も近いチューブ１７を１
本目とし、一端２５から最も遠いチューブ１７を２９本
目とし、縦軸にチューブ１７表面温度、即ち、熱交換部
２の下部集合管７近傍のチューブ１７表面温度をｔ
₁（曲線記号：□）、上部集合管１２近傍のチューブ１
７表面温度をｔ₃（曲線記号：◇）、下部集合管７と上
部集合管１２との間の中央部のチューブ１７表面温度を
ｔ₂（曲線記号：＋）として関係曲線図を表わしてい
る。

【００２６】図３から分かるように、第１実施例の蒸発
器１は、入口配管２４側に近いチューブ１７において
も、熱交換部２の上部集合管１２近傍のチューブ１７表
面温度はそれほど上昇せず（曲線記号◇で示される曲
線）、液冷媒が流通し冷媒の蒸発潜熱を利用しているこ
とが分かる。従って、第１実施例の蒸発器１は、全体と
しての熱交換効率が良い。

【００２７】図４は、本発明に係る蒸発器の第２実施例
を示す正面図である。第２実施例の蒸発器１のガス誘導
管２９は、このガス誘導管２９の誘導孔３０に誘導され
る冷媒への伝熱を促進する伝熱促進部材であるフィン３
３をこのガス誘導管２９の外側に備えたことである。フ
ィン３３は、チューブ１７に使用しているフィン２２と
同一の形状、材質のものを使用しても良い。その他の構
造部分で図１、２と同一の構造、作用の部分には同一の
参照番号を付けてその説明を省略する。このように、ガ
ス誘導管２９にフィン３３を備えることにより、ガス誘
導管２９に液冷媒３７が流入してもフィン３３により冷
媒への伝熱が促進され、冷媒はガス冷媒３８となって、
上部集合管１２への液冷媒の流入を防止する。

【００２８】図５は、図４の第２実施例の蒸発器のチュ
ーブ位置〜チューブ表面温度の関係曲線図である。図３
の第１実施例の蒸発器のチューブ位置〜チューブ表面温
度の関係曲線図と同じく、第２実施例の蒸発器１は、曲
線記号◇で示される曲線から分かるように、入口配管２
４側に近いチューブ１７においても、上部集合管１２近
傍のチューブ１７の表面温度はあまり上昇せず、液冷媒
３７が流通し冷媒の蒸発潜熱を利用していることが分か
る。従って、第２実施例の蒸発器１は、全体としての熱
交換効率が良い。

【００２９】図６は、本発明に係る蒸発器の第３実施例
を示す正面図である。第３実施例の蒸発器１のガス誘導
管２９は、この誘導管２９の誘導孔３０に誘導される冷
媒への伝熱を促進する伝熱促進部材であるフィン３３を
チューブ１７と一体的に設けたことである。その他の構
造部分で図１、２と同一の構造、作用の部分には同一の
参照番号を付けてその説明を省略する。このようにする
ことにより、ガス誘導管２９に液冷媒３７が流入しても
フィン３３によりチューブ１７とガス誘導管２９との両
方に外部流体の熱を伝熱することが出来て、ガス誘導管
２９による上部集合管１２への液冷媒の流入を防止する
と共に、蒸発器の構造強度が向上し、且つ製作が容易で
経済的になる。

【００３０】図７は、本発明に係る蒸発器の第４実施例
を示す正面図である。第４実施例の蒸発器１は、上記第
１〜３実施例において、上部集合管１２の左右両側に出
口配管２８、２８′を備えたものである。その他の構造
部分で図１、２と同一の構造、作用の部分には同一の参
照番号を付けてその説明を省略する。このような構造を
とることによっても蒸発器１は、熱交換部全体として良
好な熱交換効率を達成することが出来るものである。

【００３１】以上この発明を図示の実施例について詳し
く説明したが、それを以ってこの発明をそれらの実施例
のみに限定するものではなく、この発明の精神を逸脱せ
ずして種々改変を加えて多種多様の変形をなし得ること
は云うまでもない。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、入口配管の下部集合管
側の一端とこの一端に最も近い蒸発管との間に、下部集
合管と上部集合管とを接続し、下部集合管内部の一端近
傍に液冷媒の液面を押下げていたガス冷媒を誘導する誘
導孔を有するガス誘導管が設けられ、ガス誘導管の下部
集合管側の開口端は、蒸発管の下部集合管側の開口端よ
りも上方に位置するので、下部集合管の入口配管側近傍
に液冷媒の液面を押下げていたガス冷媒を確実に誘導す
ることが出来、液冷媒は均等に全蒸発管に分散され、蒸
発器の熱交換効率を向上させることが出来る。

【００３３】更に、ガス誘導管の誘導孔の断面積は、少
なくとも蒸発管の１本の流通孔の断面積と同一か、これ
よりも大きく形成されているので、上記発明の効果に加
え、下部集合管の入口配管側近傍に液冷媒の液面を押下
げていたガス冷媒が容易に上部集合管に誘導される。

【００３４】更に、ガス誘導管の下部集合管側の開口端
と蒸発管の下部集合管側の開口端との垂直距離は、３ｍ
ｍ以上であるので、上記発明のいずれかの効果に加え、
下部集合管の液冷媒表面が多少変動していてもガス誘導
管は、ガス冷媒を誘導することが出来る。

【００３５】更に、ガス誘導管は、このガス誘導管の誘
導孔に誘導される冷媒への伝熱を促進する伝熱促進部材
をこのガス誘導管の外側に備えたので、上記何れかの発
明の効果に加え、例えガス誘導管の誘導孔に液冷媒が流
入しても、液冷媒は蒸発する為上部集合管への液冷媒の
流入を防止出来る。

【００３６】そして、伝熱促進部材は、蒸発管と一体的
に設けられているので、上記何れかの発明の効果に加
え、伝熱促進部材は、蒸発管とガス誘導管との両方に外
部流体の熱を伝熱することが出来て、熱交換効率が更に
向上すると共に、蒸発器の構造強度が向上し、且つ製作
が容易で経済的になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蒸発器の第１実施例を示す正面図
である。

【図２】図１の第１実施例の蒸発器の作用を説明する一
部省略断面図である。

【図３】図１の第１実施例の蒸発器のチューブ位置〜チ
ューブ表面温度の関係曲線図である。

【図４】本発明に係る蒸発器の第２実施例を示す正面図
である。

【図５】図４の第２実施例の蒸発器のチューブ位置〜チ
ューブ表面温度の関係曲線図である。

【図６】本発明に係る蒸発器の第３実施例を示す正面図
である。

【図７】本発明に係る蒸発器の第４実施例を示す正面図
である。

【図８】従来技術に係る蒸発器を示す正面図である。

【図９】図８の蒸発器の作用を説明する一部省略断面図
である。

【図１０】図８の蒸発器のチューブ位置〜チューブ表面
温度の関係曲線図である。

【符号の説明】

１ 蒸発器 ７ 下部集合管 ８ 一端 １２ 上部集合管 １３ 一端 １７ チューブ（蒸発管） １８ 流通孔 ２１ 開口端 ２２ フィン（蒸発促進部材） ２４ 入口配管 ２８ 出口配管 ２９ ガス誘導管 ３０ 誘導孔 ３１ 開口端 ３３ フィン（伝熱促進部材） ３６ 冷媒 ３８ ガス冷媒 Ｄ 垂直距離

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下方向に所定の間隔で対向させて平行
   に配置した下部集合管及び上部集合管と、該下部集合管
   と上部集合管との間に配置され外部の流体から熱を受け
   て蒸発する冷媒が前記下部集合管から前記上部集合管に
   向かって流通する流通孔を有する複数の蒸発管と、該蒸
   発管同士の間に設けられ前記冷媒の蒸発を促進する蒸発
   促進部材と、前記下部集合管の一端に接続され前記冷媒
   を供給する入口配管と、前記上部集合管の一端に接続さ
   れ前記冷媒の蒸発したガス冷媒を排出する出口配管とを
   有する蒸発器において、前記入口配管の前記下部集合管
   側の一端と該一端に最も近い前記蒸発管との間に、前記
   下部集合管と前記上部集合管とを接続し、前記下部集合
   管内部の一端近傍のガス冷媒を誘導する誘導孔を有する
   ガス誘導管が設けられたことを特徴とする蒸発器。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記ガス誘導管の誘
   導孔の断面積は、少なくとも前記蒸発管の１本の流通孔
   の断面積と同一か、これよりも大きく形成されているこ
   とを特徴とする蒸発器。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記ガス誘導
   管の前記下部集合管側の開口端と前記蒸発管の前記下部
   集合管側の開口端との垂直距離は、３ｍｍ以上であるこ
   とを特徴とする蒸発器。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、前記
   ガス誘導管は、該ガス誘導管の誘導孔に誘導される冷媒
   への伝熱を促進する伝熱促進部材を該ガス誘導管の外側
   に備えたことを特徴とする蒸発器。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記伝熱促進部材
   は、前記蒸発管と一体的に設けられていることを特徴と
   する蒸発器。