JPS6166092A - 空気冷却用熱交換器 - 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１ 本発明は、冷房装置に使われる熱交換器、特に車両用冷
房ユニットに内蔵されるエバポレータに関する。

［従来の技術］ 車両、殊に乗用自動車の設計に際しての基本方針の一つ
は、車室内の静／Ｔ１度を極力高めることである。騒音
発生源は多岐に亘るが、冷暖房装置に関しては、運転席
の前方に設置された冷房用エバポレータから生じる冷媒
の噴流音が無祝し難い騒音レベルに達するものであるが
、従来この種の騒音についてはその発生メカニズムが充
分に解明されていなかったので、未だに有効な対策が立
てられていない。

ちなみに在来のエバポレータは、第１０図に示された如
き外観を備えており、第１１図の部分破断図によって理
解されるように、巾広く偏平で内部に多数の仕切壁１ｂ
を設けた多孔冷媒チューブ１を蛇行状に屈曲させてパネ
ル状ないしブロック状体を形成させ、冷媒チューブ１の
両末端部は冷媒集合管２内に挿し込み、ろう付けによっ
てこれら三者を接合合体させていた。３は並列するチュ
ーブ間隙に介挿させた伝熱面積増大用フィンである。

そして第１０図のＡ−Ａ−断面を示した第１２図にみら
れるように、冷媒チューブ１は冷媒集合管２内に幾分突
出するようにして嵌め込むことによつで組立のＢ８さと
粗立強１真の向上を図っている。

上記の構成からなるエバポレータを動かせるために、一
方の冷媒集合管に液化冷に１を送り込むとチューブ内を
通過する間に温かい空気と熱交換して蒸発気化し、次第
に蒸気圧を高めながらチューブの出口端に達し、他方の
冷媒集合管内の高速ガス流として噴出させる。この噴出
ガスの運動エネルギーによって冷媒集合管内の気柱が共
鳴振動を起こすことによって、冷媒の通過騒音が生ずる
ものと解されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者らは、自動車用冷房装置に用いられるエバポレ
ータからの騒音発生のメカニズムを解明すべ（一連の実
験を進めてきた過程において、冷媒集合管内に突出した
冷媒チューブの先端面と、対向する冷媒集合色・内壁面
との距離の如何が発生騒音レベルの高低と密接な関連性
があることを発見したのである。すなわち、第１３図の
グラフに模式的に説明されたように、第１２図の横断面
図に示した如き冷媒集合管の構造を有するエバポレータ
において、冷媒チューブ１の先端面と冷媒集合管内壁面
との距離りが、ある数値中の範囲内にある時には可聴レ
ベル以上の騒音が発生するが、この数値範囲を越えて距
離りが減少しても、また逆に増大してもｇ音レベルは可
聴レベル以下に低減していくことを見出したのである。

第１３図のグラフは横軸に距離りを、縦軸に騒音レベル
の水準を採っており、水準Ｂを上廻った時、耳に聞こえ
るＨｔａとなる。したがってこの実験例では、距離りが
図示のＡ１−Ａ２の範囲に設定された冷媒集合管に限っ
て耳に聞こえる騒音が発生することになる。本発明は、
上述の如く一連の実験によって得られた知見に基づいて
、空気冷却用熱交換器内に発生する冷媒の噴流エネルギ
ーに由来する騒音を消滅ないしは著しく低減させられる
熱交換器の補選を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の空気冷却用熱交換器は、偏平な冷媒チューブを
蛇行状に屈曲させ、該チューブの両端部に冷媒集合管を
組けた構成を有する熱交換器において、前記冷媒集合管
内に突出さけた前記冷媒チューブの先端部および前記冷
媒集合管の少なくとも一方に、該集合管内に発生する冷
媒噴流騒音を最小ならしめるにうに、該冷媒噴流を分散
さ已−るための手段を設けてなる。

［発明の作用効果１ 本発明の空気冷却用熱交換器は、冷媒集合管に嵌め込ま
れて管内に突出している冷媒チューブの先端部と冷媒集
合管との少なくとも一方に、在来の同種熱交換器のそれ
とは幾分異った形状ないし＋Ｍａを与えたことによって
、冷媒チューブの先端から噴流状をなしで冷媒集合管内
に吐出されたガス状冷媒が保有する高い運動エネルギー
に阜づいて発生する、冷媒の通過騒音のレベルを可聰水
ｔｉＩ以下ないしは最低水準に押さえることができ、静
粛な居室あるいは乗用自動車内にあって、とかく耳ぎわ
りであった冷ｒ′ｉ５装回の蒸発器から生ずる騒音の問
題を、装置の製造コストの上昇をほとんど伴うことなく
解消させることができる。

［実施例］ 本発明の空気冷却用熱交換器を付図に示す実施例に基づ
いて以下に説明する。

第１図は冷媒噴流を分散させるために冷媒チューブの先
端面に特定形状を与えた実施例の冷媒チューブと冷媒集
合管の組付は状況を示した横断面図であって、１は偏平
な冷媒チューブ、２は冷媒集合管であって、共にアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金１．にいしは銅系合金か
らなり、冷媒チューブ１の先端部は冷媒集合管２にあら
かじめ設けられている吹込み用孔に挿通させた状態でろ
う付は法によって接合合体されている。１ａは冷媒チュ
ーブ１の先端をチューブの偏平方向に斜めに裁断した端
面である。

第１０図および第１１図は自動車用空気調和装置に組込
まれる蒸発器としての在来の空気冷却用熱交換器の斜視
図およびＢ−Ｂ　′断面図であって、０ｉ平な冷媒チュ
ーブ１は蛇行状に屈曲さｔ！て全体としてパネル形状な
いしブロック形状が与えられており、平行して相隣る冷
媒チューブ１の間隙には伝熱面積増大用のコルゲートフ
ィン３が嵌込まれ、冷媒デユープ１とはろう付は法によ
って接合されている。また冷媒チューブ１は第１１図に
みられるように、その巾方向に内空部が残条かの仕切壁
１ｂに区割されて多孔状の補強構造を備えている。１Ｇ
はその孔の部分である。冷１ｓ集合管２には冷媒チュー
ブ１の嵌込み用孔２ａが設けられ、冷媒デユープ１の先
端部は組立強度を確保するための必要上、ある程度冷媒
集合管２内に突出した状態で集合管２にろう付は接合さ
れる。４は冷媒配管への接続用接手であり、５は栓体で
ある。

つぎにこの実施例に示された空気冷却用熱交換器の特徴
について説明すると、在来の熱交換器の冷媒チューブの
先端面は、第１１図にみられるようにチューブの長手方
向に対して垂直方向をなす端面を有していたのに対して
、本発明のそれは斜め方向の端面１ａを有している。こ
のために冷媒チューブ１から吐出される冷媒ガスは、前
者が冷媒集合管２内の横断面方向に左右に均等に分散さ
れた後、管内を長手方向にその末端出口に向かって進行
するといった比較的スムーズな流れ状態を呈するのに対
して、後者は冷媒チューブ１の斜向端面１ａの形状に由
来して図の左側方向に偏向されて噴出させられるので、
冷媒ガスの流れは冷媒集合管内においてその横断面方向
に左右非対象となり、その結果として冷媒集合管内での
冷媒ガスの流れは前者とは異って乱された状態となり、
一般に気体が管路内を高速の整流をなして流れる際に生
じやすい管内気柱の共鳴現象に基づく音響の発生を阻止
する効果がもたらされる。冷媒集合管２内に突出させる
冷媒チューブ１の長さおよび冷媒チューブ１の斜裁断端
面１ａの傾斜角度は経験的に決定する他ないが、傾斜角
度はこの場合は約４５６とした。

［その他の実施例］ 第２図に示された実施例では、冷媒集合管内冷媒チュー
ブ１の先端面の巾方向に対して幾分の傾斜角αを与えて
取付レノである。このような処置を講じたことによって
、冷媒チューブ１の先端から冷媒集合管２の内壁面まで
の距Ｎｔが冷奴チューブ１の中方向に一様でな（なるた
め、冷媒集合管２内を流れる冷媒ガスに乱流状態がもた
らされる。

また第３図に冷！Ｉ！！！集合管部分の側面図として示
した第３の実施例では、第２図の実施例の如く、冷媒集
合管２を冷媒デユープ１に対して傾けて取付ける代りに
、冷媒チューブ１の先端をその１１」方向に各βを以て
幾分傾向させた状態に裁断することによって、より簡易
に第２の実施例に準じた冷媒噴流Ｊ９ｉｉ音の低減効果
を得ている。

つぎに第４図の冷媒集合管部分の横断面図として示され
た第４の実施例においては、冷媒集合管２の頂面部に管
の長さ方向に円弧状の凹ｉｊ’ｌ　２　ｂを設けること
によって、冷媒集合管２内に吐出されｌζ冷媒ガス流に
乱れを生じさせる効果を１［Ｉている。

このＪ：うに冷媒集合管２内にいわば瞳孔“物２ｂを設
けたことによって、管内の冷媒通過騒音のレベルが低下
することの理由付けについては、既述の如く、本願発明
者等が先に発見した冷媒集合管２の内部形状と管内に発
生する冷媒通過騒音との関連性についての事実、つまり
冷媒チューブ１の先端面と冷媒集合管２の内壁面との距
離が、特定の形状寸法の冷媒集合管と冷媒チューブとの
組み合せ構造について、特定の範囲内にある時、騒音レ
ベルは可聴水準以下に弱められるという実験データと関
連付けて考えることができる。すなわち、円弧状の凹溝
、別言すれば、管内障害物２ｂを冷媒集合管２内に設け
たことによって前記の距離が前記の特定の範囲内に収ま
り、そのために冷媒チューブ１の先端から吐出された冷
媒ガスが冷媒集合管内壁面に衝突するまでの間に乱流を
生じることが最も起こりやすい状況がもたらされ、した
がって管内気柱の共鳴現象の発生が起こり難くなるもの
と解される。

第５図に示された本発明の第５の実１１＋［！ｉ例にＪ
３いては、冷媒集合管内の障害物として、冷媒集合管６
内の頂面に管の長手方向に帯状のリブ６ａが管と一体的
に形成させである。

第６図は第５図に描かれた実施例の変形としての第６の
実施例図であって、冷媒集合管７の頂部に設りたスリッ
ト７ａに、別個に作成したリブ８を嵌合し固定させであ
る。

第７図は第７の実施例図であって、冷媒集合管９の頂部
９ａを戴頭状に平坦化させてあり、冷媒デユープ１の冷
媒吐出口に対して障害物として機能している。

第８図は第８実施例図であり、冷媒集合管２内の上部に
断面がコの字形の１〜イ状をなず障害物１０が嵌め込ま
れている。

第９図の第９実施例図においては、冷媒集合管１１が幾
分縦長の楕円形をなしている。このことによって冷媒デ
ユープ１が冷媒集合管１１内に突出゛する長さを両者の
組立強度上の必要長さに保ちながら、冷媒チューブ１の
先端と冷媒集合管１１の内壁面との距離を既述のような
冷媒通過騒音を生じ難い状態に設定させやすくする効果
が得られる。

本発明の空気冷却用熱交換器は、管路内を高速で流れる
冷媒ガスの噴流騒音の低減策に関するものであり、この
種の騒音の発生メカニズムは数値的に解明される段階に
までは達していないので、本発明目的を達成するための
熱交換器の形状構造を本発明の思想に基づいて一義的に
表現しつくすことは到底困難であり、上記実施例は幾つ
かの代表例をあげたものにすぎず、さまざまな部分的設
計変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第４図ないし第９図は本発明になる空気冷
却用熱交換器の７つの実施例についての冷ｔＪＸ集合管
と冷媒チューブとの接合個所のそれぞれの横断面図、第
２図と第３図は他の２つの実施例についての同様な接合
個所の透視側面図、第１０図ないし第１２図は在来の熱
交換器の外観図、部分的な断面Ｂ−Ｅ３　′の斜視図、
およびＡ−Ａ−断面図、第１３図は冷媒チューブの先端
面と冷媒集合管内壁面との距離りと冷媒集合管内に発生
ずる冷媒噴流騒音の発生レベルとの相関性を示したグラ
フである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　偏平な冷媒チューブを蛇行状に屈曲させ、該チュ
   ーブの両端部に冷媒集合管を組けた構成を有する熱交換
   器において、 前記冷媒集合管内に突出させた前記冷媒チューブの先端
   部および前記冷媒集合管の少なくとも一方に、該集合管
   内に発生する冷媒噴流騒音を最小ならしめるように、該
   冷媒噴流を分散させるための手段を設けたことを特徴と
   する空気冷却用熱交換器。 ２）　前記手段が、前記チューブの先端に、偏平なチュ
   ーブの巾方向または厚み方向に形成された斜向裁断面で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気
   冷却用熱交換器。 ３）　前記手段が、前記集合管を前記チューブの巾方向
   に斜めに取付けてなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の空気冷却用熱交換器。 ４）　前記手段が、前記集合管内壁面の前記チューブ先
   端面に対向する部位に管の長手方向に設けられた突起様
   体であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   空気冷却用熱交換器。 ５）　前記手段が、前記集合管に与えられた楕円形、準
   半円形、その他の任意の異形断面形状であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の空気冷却用熱交換器
   。