| 【発明の名称】 |
積層型エバポレータ |
| 【発明者】 |
【氏名】佐々木 美弘
【氏名】奈良原 明成
【氏名】浅沼 達
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| 【要約】 |
【課題】スーパーヒート領域を十分に確保すると共に、偏流を生じにくくして、しかもコア部２ａを通過する空気を十分に均一に冷却する。
【解決手段】互いに同一の内部構造を有する、複数の第一、第二素子８、１０を、裏表方向を互いに異ならせつつ、交互に１個ずつフィンを介して重ね合わせる事によりコア部２ａを構成する。上記各第一素子８、８内の上流側流路１９ａ、１９ａと、上記各第二素子１０、１０内の下流側流路１９ｂ、１９ｂとは、一方のサイドタンクの内部に設けた、断面積の大きなサイドタンク流路１４ａを介して通じさせる。上記各第一素子８、８内の上流側流路１９ａ、１９ａを冷媒が通過する過程で生じた偏流は、上記サイドタンク流路１４ａ内で解消される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 それぞれの片面に凹部を形成した金属板を２枚１組とし、互いの凹部同士を対向させた状態で最中状に重ね合わせて互いに気密且つ液密に接合する事により、内部に扁平な流路を有する素子とし、複数の素子を、隣り合う素子同士の間にフィンを設けた状態で重ね合わせる事により構成したコア部を有し、このコア部を構成する上記各素子の内部に冷媒を流通させると共に、これら各素子の外部に空気調和用の空気を、上記コア部の厚さ方向に通過させる状態で使用する積層型エバポレータに於いて、上記コア部は、幅方向端部に設けられた、内部にサイドタンク流路を有するサイドタンクを備え、上下又は裏表の方向を互いに同じとした第一素子と、この第一素子と同じ内部構造を有し、上下又は裏表の方向を、この第一素子の上下又は裏表の方向と異ならせた第二素子とを、フィンを介して交互に幅方向に重ね合わせて成り、上記第一素子の内部に設けた流路と上記第二素子の内部に設けた流路とを、上記サイドタンク流路を介して通じさせると共に、このサイドタンク流路の断面積を、このサイドタンク流路の上流端直前に存在する複数の素子の内部に設けた流路の断面積の総和以上とした事を特徴とする積層型エバポレータ。
【請求項２】第一、第二素子は、一端部に互いに独立した状態で設けらた第一、第二深凹部と、同じく他端部に互いに独立した状態で設けられた第三、第四深凹部と、中間部に設けられて、各第一、第二素子の幅方向で互いに異なる側に存在する第一、第四深凹部同士を連通させる１本の第一浅凹部とを備えた１対の第一金属板を、それぞれの凹部同士を対向させた状態で最中状に重ね合わせ、上記第一深凹部同士が突き合わされた部分に第一タンク空間を、上記第二深凹部同士が突き合わされた部分に第二タンク空間を、上記第三深凹部同士が突き合わされた部分に第三タンク空間を、上記第四深凹部同士が突き合わされた部分に第四タンク空間を、上記第一浅凹部同士が突き合わされた部分に上記第一、第四タンク空間同士を連通させる流路を、それぞれ設けたものであり、これら第一、第二素子は、裏表の方向が互いに異なる状態でフィンを介して交互に重ね合わせ、重ね合わせた状態で互いに対向するタンク空間同士のうちの少なくとも一部を連通させる事によりコア部を構成する、請求項１に記載した積層型エバポレータ。
【請求項３】第一、第二素子は、一端部に互いに独立した状態で設けらた第五、第六深凹部と、同じく他端部に互いに独立した状態で設けられた第七、第八深凹部と、中間部に設けられた、途中で１８０度折り返されてこれら第七、第八深凹部同士を互いに連通させる１本の第二浅凹部とを備えた１対の第二金属板を、それぞれの凹部同士を対向させた状態で最中状に重ね合わせ、上記第五深凹部同士が突き合わされた部分に第五タンク空間を、上記第六深凹部同士が突き合わされた部分に第六タンク空間を、上記第七深凹部同士が突き合わされた部分に第七タンク空間を、上記第八深凹部同士が突き合わされた部分に第八タンク空間を、上記第二浅凹部同士が突き合わされた部分に上記第七、第八タンク空間同士を連通させる流路を、それぞれ設けたものであり、これら第一、第二素子は、上下の方向が互いに異なる状態でフィンを介して交互に重ね合わせ、重ね合わせた状態で互いに対向するタンク空間同士のうちの少なくとも一部を連通させる事によりコア部を構成する、請求項１に記載した積層型エバポレータ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明に係る積層型エバポレータは、自動車用空気調和装置に組み込んで、車室内を空気調和する為の空気を冷却する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用空気調和装置には、内部で冷媒を蒸発させ、外部を流通する空気を冷却するエバポレータを組み込んでいる。この様な、自動車用空気調和装置に組み込むエバポレータとして従来から、例えば特開昭６２−７９８号公報等に記載されている様な、複数枚の金属板を互いに積層して成る、所謂積層型エバポレータが知られている。この積層型エバポレータは、それぞれが２枚の金属板を最中状に組み合わせて成る素子を複数個、互いに積層する事により構成している。又、この様な、自動車用空気調和装置に組み込むエバポレータとして従来から、例えば、特許第２７３７２８６号公報、同第２７３７９８７号公報等に記載されたものも知られている。図１５〜１６は、このうちの特許第２７３７２８６号公報に記載された構造を略示している。
【０００３】この公報に記載された積層型エバポレータ１は、コア部２の幅方向端部に、このコア部２に冷媒を送り込む為の冷媒送り込み管３と、このコア部２から冷媒を取り出す為の冷媒取り出し管４とを、互いに独立して導出する状態で設けている。上記冷媒送り込み管３から送り込まれた冷媒は、上記コア部２の幅方向に亙り１個おきに配置された一部の素子５ａ、５ｂの内部に設けた流路７、７を介して、上記コア部２の幅方向片側から他側（図１５、１６の右側から左側）に向けて流れる。この冷媒は上記コア部２の幅方向他半部（図１５、１６の左半部）で、上記一部の素子５ａ、５ｂと隣り合う残部の素子６、６の内部に向けて流れ、この残部の素子６、６の内部に設けた流路７、７を介して、上記コア部２の幅方向他側から片側に向けて流れた後、上記冷媒取り出し管４から流出する。従って、この積層型エバポレータ１は、液状冷媒を多く含む低温領域（図１５、１６で実線矢印に示す方向に冷媒が流れる部分）と、気化し切った冷媒が流れる過熱領域（図１５、１６で破線矢印に示す方向に冷媒が流れる部分）とが上記コア部２の幅方向に亙り交互に存在して、このコア部２の温度分布を良好にできる。
【０００４】又、前記特許第２７３７９８７号公報に記載された積層型エバポレータは、内部にＵ字形の流路を有し、互いに内部構造が同一である複数の素子を、上下方向が交互に異なる様にフィンを介して重ね合わせ、重ね合わせた状態で互いに対向するタンク空間同士を連通させる事でコア部を構成している。この公報に記載された積層型エバポレータの場合にも、液状冷媒を多く含む低温領域と、気化し切った冷媒が流れる過熱領域とが上記コア部の幅方向に亙り交互に存在する事により、このコア部の温度分布を良好にできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した何れの従来構造の場合でも、内部を冷媒が分流しつつ流れる為、各流路間で冷媒の偏流が生じると共に、この偏流の度合いが下流側に向かう程累積して顕著になる。そして、例えば図１５の斜線部分で示した、上記コア部の幅方向中間部分では、冷媒が各流路内に進入しにくくなり、この部分での冷媒と外部を通過する空気との間での熱交換を十分に行なえなくなる。従って、冷媒の偏流の度合いが顕著になると、積層型エバポレータの全面に亙る温度分布が不均一になると共に、圧力損失が増大して、積層型エバポレータの熱交換性能を十分に発揮する事が難しくなる。尚、積層型エバポレータの全面に亙る温度分布が不均一になると、乗員にとって快適な冷房状態を実現しにくい。
【０００６】更に、上記特許第２７３７９８７号公報に記載された積層型エバポレータの場合、冷媒送り込み管及び冷媒取り出し管が存在する、コア部の端部近くでは、このコア部の内部を流れる冷媒の流路が短い。この為、この公報に記載された積層型エバポレータの場合、冷媒取り出し管から流出する直前の冷媒が外部を通過する空気との間で十分に熱交換を行なえず、その結果、十分に気化し切らない冷媒が上記冷媒取り出し管から流出する可能性がある。この様に十分に気化し切らない冷媒がこの冷媒取り出し管から流出してコンプレッサに送り込まれる、所謂リキッドバックが発生すると、このコンプレッサの故障を招く可能性がある。従って、積層型エバポレータの内部で冷媒取り出し管から冷媒が流出する直前の部分に、冷媒を十分に気化し切る、所謂スーパーヒート領域を十分に確保する必要がある。本発明は、上述の様な事情に鑑みて、スーパーヒート領域を十分に確保すると共に、偏流を生じにくくして、しかもコア部を通過する空気を十分に均一に冷却できる構造を実現すべく発明したものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の積層型エバポレータは、前述した従来から知られている積層型エバポレータと同様に、それぞれの片面に凹部を形成した金属板を２枚１組とし、互いの凹部同士を対向させた状態で最中状に重ね合わせて互いに気密且つ液密に接合する事により、内側に扁平な流路を有する素子とし、複数の素子を、隣り合う素子同士の間にフィンを設けた状態で重ね合わせる事により構成したコア部を有する。そして、このコア部を構成する上記各素子の内部に冷媒を流通させると共に、これら各素子の外部に空気調和用の空気を、上記コア部の厚さ方向に通過させる状態で使用する。
【０００８】特に、本発明の積層型エバポレータに於いては、上記コア部は、幅方向端部に設けられた、内部にサイドタンク流路を有するサイドタンクを備え、上下又は裏表の方向を互いに同じとした第一素子と、この第一素子と同じ内部構造を有し、上下又は裏表の方向を、この第一素子の上下又は裏表の方向と異ならせた第二素子とを、フィンを介して交互に幅方向に重ね合わせて成る。そして、上記第一素子の内部に設けた流路と上記第二素子の内部に設けた流路とを、上記サイドタンク流路を介して通じさせると共に、このサイドタンク流路の断面積を、このサイドタンク流路の上流端直前に存在する複数の素子の内部に設けた流路の断面積の総和以上としている。
【０００９】
【作用】上述の様に構成する本発明の積層型エバポレータの場合、液状冷媒を多く含む低温領域と、気化し切った冷媒が流れる過熱領域とがコア部の幅方向に亙り交互に存在すると共に、第一素子の内部を流れた冷媒が、断面積の大きなサイドタンク流路内を通過して、上記第一素子内を通過する過程で生じた偏流を解消する事ができる。従って、積層型エバポレータ全体での偏流の程度を小さく抑えて、熱交換性能を十分に確保すると共に、上記コア部の全面に亙る温度分布を十分に均一にする事ができる。更に、このコア部の内部を流れる冷媒と、このコア部の外部を通過する空気との間での熱交換を十分に行なえる為、スーパーヒート領域を十分に確保して、上記コア部から流出する直前の冷媒を十分に気化する事ができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１〜９は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。先ず、図１〜３は、本発明の対象となる積層型エバポレータ１ａの全体構造を示している。この積層型エバポレータ１ａは、それぞれが複数個ずつの第一素子８、８と、第二素子１０、１０と、コルゲート型のフィン１２、１２とを、幅方向（図１、３、６の左右方向、図２の表裏方向）に亙り互いに直列に積層し、更に幅方向両端に１対のサイドタンク１４ａ、１４ｂ（図７、８）を重ね合わせて成るコア部２ａを有する。このコア部２ａの幅方向一端部（図１、３の右端部）に、上記コア部２ａ内に液状若しくは気液混合状態の冷媒を送り込む為の冷媒送り込み管３の下流側端部と、上記コア部２ａからガス状の冷媒を取り出す為の冷媒取り出し管４の上流側端部とを、互いに独立して導出する状態で設けている。この為、本例の場合には、上記コア部２ａの幅方向一端部に、上記冷媒送り込み管３及び冷媒取り出し管４の端部を接続する為のコネクタ１５を設け、このコネクタ１５を介して、上記冷媒送り込み管３を後述する入口タンク部１６の内部に、上記冷媒取り出し管４を同じく後述する出口タンク部１７の内部に、互いに独立して通じさせている。
【００１１】上記コア部を構成する為の上記第一、第二素子８、１０は、互いに同じ内部構造を有する。即ち、これら第一、第二素子８、１０は、後で詳しく説明する様に、それぞれの片面に凹部を形成した第一金属板１８、１８をそれぞれ２枚１組とし、互いの凹部同士を対向させた状態で最中状に重ね合わせて互いに気密且つ液密に接合する事により造ったもので、それぞれ内部に扁平な流路である、上流側、下流側流路１９ａ、１９ｂを有する。
【００１２】又、上記第一金属板１８、１８は、芯材（比較的融点が高いアルミニウム合金）の両面にろう材（Siを多く含み、比較的融点が低いアルミニウム合金）を積層した、所謂両面クラッド材としている。前記積層型エバポレータ１ａを造るには、上記第一金属板１８、１８と、前記サイドタンク１４ａ、１４ｂと、前記フィン１２、１２と、上記コネクタ１５と、サイドプレート２０ａ、２０ｂとを、図１〜３に示した状態に組み合わせ、加熱炉中で加熱して、上記ろう材により上記各部材１８、１４ａ、１４ｂ、１２、１５、２０ａ、２０ｂを、互いにろう付け接合する。
【００１３】特に、本発明の積層型エバポレータ１ａに於いては、内部構造を互いに同一とした、上記第一素子８、８と第二素子１０、１０とを、それぞれ１個ずつフィン１２、１２を介して交互に重ね合わせて、上記コア部２ａを構成している。この際、上記各第一素子８、８は、裏表の方向を互いに一致させて配置し、上記各第二素子１０、１０は、裏表の方向を上記第一素子８、８の裏表の方向と異ならせて配置している。即ち、上記各第一、第二素子８、１０として、図４に示す様に、それぞれ内部に１本の上流側、下流側流路１９ａ、１９ｂを有するものを用いる。これら上流側、下流側流路１９ａ、１９ｂは、上記各素子８、１０の一端部（同図の上端部）で幅方向片側（同図の左側）に存在する、後述する第一タンク空間２１と、同じく他端部（同図の下端部）で幅方向他側（同図の右側）に存在する、後述する第四タンク空間２４とを互いに連通させている。そして、上記コア部２ａを構成する際に、上記第一素子８、８を、裏表方向を図４の裏表方向と一致させて配置するとすれば、上記第二素子１０、１０を、裏表方向を図４の裏表方向と異ならせて配置する。
【００１４】上記各第一、第二素子８、１０は、何れも図５（Ａ）（Ｂ）に詳示する様な第一金属板１８を２枚、最中状に重ね合わせ、互いにろう付けして成る。アルミニウム合金製の両面クラッド材である素板にプレス加工を施して成る、上記第一金属板１８は、それぞれの上端部に、互いに独立した第一、第二深凹部２５、２６を設けている。又、下端部に、互いに独立した第三、第四深凹部２７、２８を設けている。更に、中間部には、上記第一金属板１８の上端部で幅方向片側｛図５（Ｂ）の左側｝に存在する第一深凹部２５と、同じく下端部で幅方向他側｛図５（Ｂ）の右側｝に存在する第四深凹部２８とを互いに連通させる、１本の第一浅凹部２９を設けている。
【００１５】上記各第一、第二素子８、１０はそれぞれ、上述の様な第一金属板１８を１対ずつ、それぞれの凹部同士を対向させた状態、即ち、第一深凹部２５同士、第二深凹部２６同士、第三深凹部２７同士、第四深凹部２８同士、第一浅凹部２９同士を互いに対向させた状態で、最中状に重ね合わせている。そして、上記第一深凹部２５同士が突き合わされた部分に前記第一タンク空間２１を、上記第二深凹部２６同士が突き合わされた部分に第二タンク空間２２を、上記第三深凹部２７同士が突き合わされた部分に第三タンク空間２３を、上記第四深凹部２８同士が突き合わされた部分に前記第四タンク空間２４を、それぞれ形成している。
【００１６】又、上記各第一素子８、８を構成する為に第一浅凹部２９同士が突き合わされた部分を前記上流側流路１９ａとし、上記各第二素子１０、１０を構成する為に第一浅凹部２９同士が突き合わされた部分を前記下流側流路１９ｂとして、これら上流側、下流側流路１９ａ、１９ｂにより上記第一、第四タンク空間２１、２４同士を連通させている。尚、上記第一浅凹部２９内には多数の突起３０、３０を形成している。これら各突起３０、３０の先端面は、上記第一金属板１８、１８同士を最中状に組み合わせる際に、これら第一金属板１８、１８の周縁部等と共に、互いに突き合わされてろう付けされる。そして、上記各第一、第二素子８、１０の耐圧強度を確保すると共に、上記上流側流路１９ａ、下流側流路１９ｂ内を流れる冷媒の流れを攪乱する役目を果たす。
【００１７】前記コア部２ａは、それぞれが上述した様に構成する複数の第一素子８、８と、複数の第二素子１０、１０とを、交互に１個ずつ、裏表方向を互いに異ならせて、フィン１２、１２を介して重ね合わせる事により構成している。これと共に、冷媒が上記第一素子８、８及び第二素子１０、１０の内部を流れる方向を、上記コア部２ａの片半部（図１、３、６の右半部）と他半部（図１、３、６の左半部）とで互いに異ならせている。
【００１８】この為に、上記第一素子８、８と、第二素子１０、１０とを、フィン１２、１２を介して交互に重ね合わせた状態で、上記コア部２ａの片半部に於いてそれぞれが互いに対向する、上記各第一素子８、８の第一タンク空間２１及び上記各第二素子１０、１０の第二タンク空間２２同士を、互いに連通して、前記入口タンク部１６を構成している。この為に、上記コア部２ａの片半部で上記各第一素子８、８を構成する第一金属板１８、１８に形成した第一深凹部２５の底部と、同じく上記各第二素子１０、１０を構成する第一金属板１８、１８に形成した第二深凹部２６の底部とには、上記コア部２ａの幅方向中央部に位置する１枚の金属板を除き、冷媒を通過させる為の通孔３１を形成している。この様にして構成した、上記入口タンク部１６は、前記コネクタ１５及び後述する他方のサイドタンク１４ｂに設けた入口タンク空間３６を介して、前記冷媒送り込み管３に通じさせている。尚、上記コア部２ａの幅方向両端に位置する１対の素子と重ね合わせる１対のサイドプレート２０ａ、２０ｂには、それぞれ上記コア部２ａと対向する側面に、４個の深凹部を突出形成している。これら各深凹部の底部は、上記１対の素子に形成した各深凹部の底部と突き合わせる。又、上記コネクタ１５が固定される一方（図１、３の右方）のサイドプレート２０ａの上端部に形成した１対の深凹部にのみ、冷媒を通過させる為の通孔を形成している。１対のサイドプレート２０ａ、２０ｂに形成した他の深凹部の底部には、この様な通孔は形成しない。
【００１９】又、上記コア部２ａの下端部風上側部分に於いてそれぞれが互いに対向する、上記各第一素子８、８の第四タンク空間２４及び上記各第二素子１０、１０の第三タンク空間２３同士を、互いに連通して、上記コア部２ａの片半部に存在する上記各第一素子８、８内の上流側流路１９ａと、同じく他半部に存在する上記各第一素子８、８内の上流側流路１９ａとを連通させる、上流側冷媒移送タンク部３２を構成している。この為に、上記各第一素子８、８を構成する第一金属板１８、１８に形成した第四深凹部２８の底部と、上記各第二素子１０、１０を構成する第一金属板１８、１８に形成した第三深凹部２７の底部とには、上記コア部２ａの幅方向両端（図１、３の左右両端）に位置する２枚の金属板を除き、冷媒を通過させる為の通孔３１を形成している。
【００２０】又、上記コア部２ａの他半部に於いてそれぞれが互いに対向する、上記各第一素子８、８の第一タンク空間２１及び上記各第二素子１０、１０の第二タンク空間２２同士を、互いに連通して、上記コア部２ａの他半部に存在する上記各第一素子８、８内の上流側流路１９ａと、後述する１対のサイドタンク１４ａ、１４ｂのうち一方（図１、３の左方）のサイドタンク１４ａ内に設けたサイドタンク流路１３ａとを連通させる、第一中間タンク部３３を構成している。この為に、上記コア部２ａの他半部で上記各第一素子８、８を構成する第一金属板１８、１８に形成した第一深凹部２５の底部と、同じく上記各第二素子１０、１０を構成する第一金属板１８、１８に形成した第二深凹部２６の底部とには、上記コア部２ａの幅方向中央部に位置する１枚の金属板を除き、冷媒を通過させる為の通孔３１を形成している。
【００２１】又、上記コア部２ａの他半部に於いてそれぞれが互いに対向する、上記各第一素子８、８の第三タンク空間２３及び上記各第二素子１０、１０の第四タンク空間２４同士を、互いに連通して、上記一方のサイドタンク１４ａ内に設けたサイドタンク流路１３ａと、上記コア部２ａの他半部に存在する上記各第二素子１０、１０内の下流側流路１９ｂとを連通させる、第二中間タンク部３４を構成している。この為に、上記コア部２ａの他半部で上記各第一素子８、８を構成する第一金属板１８、１８に形成した第三深凹部２７の底部と、同じく上記各第二素子１０、１０を構成する第一金属板１８、１８に形成した第四深凹部２８の底部とには、上記コア部２ａの幅方向中央部に位置する１枚の金属板を除き、冷媒を通過させる為の通孔３１を形成している。
【００２２】又、上記コア部２ａの上端部風上側部分に於いてそれぞれが互いに対向する、上記各第一素子８、８の第二タンク空間２２及び上記各第二素子１０、１０の第一タンク空間２１同士を、互いに連通して、上記コア部２ａの他半部に存在する上記各第二素子１０、１０内の下流側流路１９ｂと、同じく片半部に存在する上記各第二素子１０、１０内の下流側流路１９ｂとを連通させる、下流側冷媒移送タンク部３５を構成している。この為に、上記各第一素子８、８を構成する第一金属板１８、１８に形成した第二深凹部２６の底部と、上記各第二素子１０、１０を構成する第一金属板１８、１８に形成した第一深凹部２５の底部とには、上記コア部２ａの幅方向両端（図１、３の両端）に位置する１対の金属板を除き、冷媒を通過させる為の通孔３１を形成している。
【００２３】又、上記コア部２ａの片半部の風下側部分に於いてそれぞれが互いに対向する、上記各第一素子８、８の第三タンク空間２３及び上記各第二素子１０、１０の第四タンク空間２２同士を、互いに連通して、前記出口タンク部１７を構成している。この為に、上記コア部２ａの片半部で上記各第一素子８、８を構成する第一金属板１８、１８に形成した第三深凹部２７の底部と、同じく上記各第二素子１０、１０を構成する第一金属板１８、１８に形成した第四深凹部２８の底部とには、上記コア部２ａの幅方向中央部に位置する１枚の金属板を除き、冷媒を通過させる為の通孔３１を形成している。この様にして構成した、上記出口タンク部１７は、前記コネクタ１５及び後述する１対のサイドタンク１４ａ、１４ｂのうちの他方（図１、３の右方）のサイドタンク１４ｂに設けたサイドタンク流路１３ｂを介して、前記冷媒取り出し管４に通じさせている。
【００２４】又、上記コア部２ａの幅方向両端部に、両端部に存在する素子とフィン１２、１２を介して重ね合わせる状態で、１対のサイドタンク１４ａ、１４ｂを設けている。これら１対のサイドタンク１４ａ、１４ｂは、上記第一、第二素子８、１０を構成する第一金属板１８と同様に、それぞれの片面に凹部を形成した金属板を２枚１組とし、互いの凹部同士を対向させた状態で最中状に重ね合わせて互いに気密且つ液密に接合する事により造ったもので、内部にそれぞれ扁平な前記サイドタンク流路１３ａ、１３ｂを有する。このうちの一方のサイドタンク１４ａに設けるサイドタンク流路１３ａは、図７に示す様に、このサイドタンク１４ａの上端部で幅方向片側（同図の右側）に存在する部分の内側と、同じく下端部で幅方向他側（同図の左側）に存在する部分の内側とを連通させている。この為、このサイドタンク１４ａを構成する為の１対の金属板には、それぞれ上記サイドタンク流路１３ａを構成する為の１本の深凹部を設けている。そして、このサイドタンク１４ａを上記コア部２ａを構成する為の素子にフィン１２、１２を介して重ね合わせた状態で、上記サイドタンク流路１３ａの上流端を前記第一中間タンク部３３の下流端に、同じくサイドタンク流路１３ａの下流端を前記第二中間タンク部３４の上流端に、それぞれ通じさせる。この為、上記サイドタンク１４ａを構成する為の１対の金属板のうち上記コア部２ａを構成する為の素子に対向する金属板に設ける深凹部には、両端の底部に冷媒を通過させる為の通孔を設けている。又、この様に設ける上記サイドタンク流路１３ａの断面積を、このサイドタンク流路１３ａの上流端直前に存在する複数の第一素子８、８の内部に設けた上流側流路１９ａ、１９ａの断面積の総和以上としている。例えばこのサイドタンク流路１３ａの上流端直前に存在する、上記コア部２ａの他半部に存在する第一素子８、８を４本とすれば、上記サイドタンク流路１３ａの断面積を、上記上流側流路１９ａ、１９ａの断面積の４倍以上とする。
【００２５】一方、上記１対のサイドタンク１４ａ、１４ｂのうち他方（図１、３の右方）のサイドタンク１４ｂの内部には、図８に示す様に、上記一方のサイドタンク１４ａに設けたサイドタンク流路１３ａと同様のサイドタンク流路１３ｂを設けると共に、このサイドタンク１４ｂの上端部で上記サイドタンク流路１３ｂと異なる部分に、前記入口タンク空間３６を設けている。この為、上記他方のサイドタンク１４ｂを構成する為の１対の金属板には、それぞれ上記サイドタンク流路１３ｂを構成する為の深凹部と、上記入口タンク空間３６を構成する為の深凹部とを設ける。この他方のサイドタンク１４ｂ内のサイドタンク流路１３ｂの断面積は、このサイドタンク流路１３ｂの上流端直前に存在する複数の第二素子１０、１０の内部に設けた下流側流路１９ｂ、１９ｂの断面積の総和以上としている。
【００２６】そして、この他方のサイドタンク１４ｂを上記コア部２ａを構成する為の素子にフィン１２、１２を介して重ね合わせた状態で、上記サイドタンク流路１３ｂの上流端（図８の下端）を前記出口タンク部１７の下流端に、同じくこのサイドタンク流路１３ｂの下流端（図８の上端）を前記冷媒取り出し管４に、それぞれ通じさせる。又、前記冷媒送り込み管３と前記入口タンク部１６とを、上記サイドタンク１３ｂに設けた上記入口タンク空間３６により通じさせる。この為、上記１対の金属板のうち上記コア部２ａを構成する為の素子に対向する金属板に設ける、上記サイドタンク流路１３ｂを構成する為の深凹部の一端（図８の下端）底部と、上記１対の金属板のうち上記コア部２ａを構成する為の素子に対向しない金属板に設ける、上記サイドタンク流路１３ｂを構成する為の深凹部の他端（図８の上端）底部とには、それぞれ冷媒を通過させる為の通孔を設けている。又、上記１対の金属板に設ける、上記入口タンク空間３６を構成する為の深凹部の底部には、それぞれ冷媒を通過させる為の通孔を設けている。但し、冷媒取り出し管４を上記コア部２ａから導出する位置を特に規制する必要がなければ、上記他方のサイドタンク１４ｂを設けずに、上記冷媒送り込み管３を直接上記入口タンク部１６に通じさせ、上記出口タンク部１７を直接上記冷媒取り出し管４に通じさせても良い。
【００２７】上述の様に構成する本発明の積層型エバポレータの使用時には、コンデンサから吐出され、膨張弁を通過した液状若しくは気液混合状態の冷媒を、前記冷媒送り込み管３から前記コネクタ１５及び上記入口タンク空間３６を介して、上記入口タンク部１６に送り込む。この入口タンク部１６に送り込まれた冷媒は、図６、９に実線矢印イで示す様に、この入口タンク部１６全体に広がる。この入口タンク部１６内に広がった冷媒は、続いて、同図に実線矢印ロ、ロで示す様に、上記コア部２ａの片半部を構成する為に交互に配置された第一、第二素子８、１０のうちの第一素子８、８内の上流側流路１９ａ、１９ａを、上記上流側冷媒移送タンク部３２に向けて、図６の矢印α方向に流れる空気との間で熱交換を行ないつつ流れる。
【００２８】この様にして上記上流側冷媒移送タンク部３２内に流れ込んだ冷媒は、この上流側冷媒移送タンク部３２内を、同図に実線矢印ハで示す様に、風上側部分を一端から他端（同図の右端から左端）に向けて流れる。そして、上記上流側冷媒移送タンク部３２から上記コア部２ａの他半部に存在する上記第一素子８、８内の上流側流路１９ａ、１９ａに送り込まれ、この上流側流路１９ａ、１９ａを、同図に実線矢印ニ、ニで示す様に、上記第一中間タンク部３３に向けて、上記空気との間で熱交換を行ないつつ流れる。そして、上記第一中間タンク部３３内に達した冷媒は、同図に実線矢印ホで示す様に、前記一方のサイドタンク１４ａに設けたサイドタンク流路１３ａ内に向けて流れる。
【００２９】上述の様に冷媒は、上記第一素子８、８内の上流側流路１９ａ、１９ａを分流しつつ流れる為、これら各上流側流路１９ａ、１９ａ同士の間で若干の偏流を生じるが、この冷媒は断面積を前述の様に規制した上記サイドタンク流路１３ａ内を、同図に実線矢印へで示す様に通過する際に合流する。そして、合流する事により偏流を解消した冷媒は、上記第二中間タンク部３４内に流入し、この第二中間タンク３４内で同図で破線矢印トに示す様に広がった後、上記各第一素子８、８の間に配置された各第二素子１０、１０の内部に設けた下流側流路１９ｂ、１９ｂ内に流入する。そして、この冷媒は、これら各下流側流路１９ｂ、１９ｂ内を、同図で破線矢印チ、チに示す様に、前記下流側冷媒移送タンク３５部に向けて、前記空気との間で熱交換を行ないつつ流れる。次いで冷媒は、この下流側冷媒移送タンク部３５内を、同図で破線矢印リに示す様に、他端から一端（同図の左端から右端）に向けて流れる。
【００３０】そして、上記冷媒は、上記コア部２ａの片半部に存在する第二素子１０、１０の内部に設けた下流側流路１９ｂ、１９ｂ内を、同図で破線矢印ヌ、ヌに示す様に、前記出口タンク部１７に向け、上記空気との間で熱交換を行ないつつ流れ、この出口タンク部１７内を、同図で破線矢印ルに示す方向に流れる。そして、この出口タンク部１７の下流端から上記他方のサイドタンク１４ｂに設けたサイドタンク流路１３ｂ内に送り込まれて、同図で破線矢印ヲに示す様に流れた冷媒は、このサイドタンク流路１３ｂの下流端から前記冷媒取り出し管４の下流端に接続した配管を通じてコンプレッサの吸入口に送られる。
【００３１】前述の様に構成し、上述の様に上記コア部２ａの内部を流れる冷媒とこのコア部２ａの外部を通過する空気との間で熱交換を行ない、この空気を冷却する、本発明の積層型エバポレータによれば、冷媒送り込み管３から入口タンク部１６内に送り込まれた冷媒が、上記コア部２ａの片半部と他半部とに設けた第一素子８、８内の上流側流路１９ａ、１９ａと、同じく第二素子１０、１０内の下流側流路１９ｂ、１９ｂとをそれぞれ流れた後、出口タンク部１７に達し、この出口タンク部１７内から冷媒取り出し管４を通じてコンプレッサに向けて流出する。従って、上記コア部２ａの内部を流れる冷媒は、上記各流路１９ａ、１９ｂ内でこのコア部２ａの外部を通過する空気との間で十分に熱交換を行なえる。この為、冷媒の量を多くしても、このコア部２ａのスーパーヒート領域を十分に確保して、冷媒取り出し管４から流出する直前の冷媒を十分に気化し、積層型エバポレータ１ａの熱交換性能を確保すると共に、この積層型エバポレータ１ａを組み込んだ自動車用空気調和装置の信頼性確保を図れる。
【００３２】更に、本発明の積層型エバポレータによれば、液状冷媒を多く含む低温領域と、気化し切った冷媒が流れる過熱領域とがコア部２ａの幅方向に亙り交互に存在すると共に、第一素子８、８の内部を流れた冷媒が、断面積の大きな一方のサイドタンク流路１３ａ内を通過して、上記第一素子８、８内を冷媒が通過する過程で生じた偏流を解消する事ができる。従って、積層型エバポレータ１ａ全体での偏流の程度を小さく抑えて、熱交換性能を十分に確保すると共に、上記コア部２ａの温度差を、このコア部２ａの幅方向に亙り、十分に均一化して、このコア部２ａを通過後の空気の温度分布を十分に均一化し、乗員に快適な空気調和を実現できる。
【００３３】次に、図１０〜１２は、請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、上述した第１例の場合と異なり、１個のサイドタンク３７のみを、コア部２ｂの幅方向一端（図１０、１２の右端）に設けている。又、このコア部２ｂを構成する為の第一、第二素子９、１１の内部構造を互いに同一とし、それぞれ内部に１本の上流側、下流側流路４０ａ、４０ｂを設けている。
【００３４】この為に上記各第一、第二素子９、１１は、何れも図１１（Ａ）（Ｂ）に詳示する様な第二金属板４１を２枚、最中状に重ね合わせ、互いにろう付けして成る。アルミニウム合金製の両面クラッド材である素板にプレス加工を施して成る、上記第二金属板４１は、それぞれの上下方向一端部に、互いに独立した第五、第六深凹部４２、４３を設けている。又、上下方向他端部に、互いに独立した第三、第四深凹部４４、４５を設けている。更に、中間部には、途中で１８０度折り返してこれら第七、第八深凹部４４、４５同士をそれぞれ連通させる１本の第二浅凹部４６を設けている。
【００３５】上記各第一、第二素子９、１１はそれぞれ、上述の様な第二金属板４１を１対ずつ、それぞれの凹部同士を対向させた状態、即ち、第五深凹部４２同士、第六深凹部４３同士、第七深凹部４４同士、第八深凹部４５同士、第二浅凹部４６同士を互いに対向させた状態で、最中状に重ね合わせている。そして、上記第五深凹部４２同士が突き合わされた部分に第五タンク空間を、上記第六深凹部４３同士が突き合わされた部分に第六タンク空間を、上記第七深凹部４４同士が突き合わされた部分に第七タンク空間を、上記第八深凹部４５同士が突き合わされた部分に第八タンク空間を、それぞれ形成している。
【００３６】又、上記各第一素子９、９を構成する為に第二浅凹部４６同士が突き合わされた部分を前記上流側流路４０ａとし、上記各第二素子１１、１１を構成する為に第二浅凹部４６同士が突き合わされた部分を前記下流側流路４０ｂとして、これら上流側、下流側流路４０ａ、４０ｂにより上記第七、第八タンク空間同士を連通させている。
【００３７】前記コア部２ｂは、それぞれが上述した様に構成する複数の第一素子９、９と、複数の第二素子１１、１１とを、交互に１個ずつ、上下方向を互いに異ならせ、フィン１２、１２を介して重ね合わせる事により構成している。そして、この様に重ね合わせた状態で、それぞれが互いに対向する、上記各第一素子９、９の第六タンク空間及び上記各第二素子１１、１１の第七タンク空間同士を、互いに連通して、上流側冷媒分配タンク部４７を構成している。この為に、上記各第一素子９、９を構成する上記第二金属板４１、４１に形成した第六深凹部４３の底部と、上記各第二素子１１、１１を構成する第二金属板４１、４１に形成した第七深凹部４４の底部とには、上記コア部２ｂの幅方向他端（図９、１１の左端）に位置する１枚の金属板を除き、冷媒を通過させる為の通孔３１を形成している。この様にして構成した、上記上流側冷媒分配タンク部４７は、後述するサイドタンク３７に設けた入口タンク空間３６を介して、冷媒送り込み管３に通じさせている。
【００３８】又、それぞれが互いに対向する、上記各第一素子９、９の第五タンク空間及び上記各第二素子１１、１１の第八タンク空間同士を、互いに連通して、上記各第一素子内の上流側流路４０ａ、４０ａと、後述するサイドタンク３７内に設けたサイドタンク流路３８とを通じさせる、上流側冷媒移送タンク部４８を構成している。この為に、上記各第一素子９、９を構成する上記第二金属板４１、４１に形成した第五深凹部４２の底部と、上記各第二素子１１、１１を構成する第二金属板４１、４１に形成した第八深凹部４５の底部とには、上記コア部２ｂの幅方向他端に位置する１枚の金属板を除き、冷媒を通過させる為の通孔３７を形成している。
【００３９】又、それぞれが互いに対向する、上記各第一素子９、９の第八タンク空間及び上記各第二素子１１、１１の第五タンク空間同士を、互いに連通して、上記各第二素子１１、１１内の下流側流路４０ｂ、４０ｂと、上記サイドタンク流路３８とを通じさせる、下流側冷媒分配タンク部４９を構成している。この為に、上記各第一素子９、９を構成する上記第二金属板４１、４１に形成した第八深凹部４５の底部と、上記各第二素子１１、１１を構成する第二金属板４１、４１に形成した第五深凹部４２の底部とには、上記コア部２ａの幅方向他端に位置する１枚の金属板を除き、冷媒を通過させる為の通孔３１を形成している。
【００４０】又、それぞれが互いに対向する、上記各第一素子９、９の第七タンク空間及び上記各第二素子１１、１１の第六タンク空間同士を、互いに連通して、下流側冷媒移送タンク部５０を構成している。この為に、上記各第一素子９、９を構成する上記第二金属板４１、４１に形成した第七深凹部４４の底部と、上記各第二素子１１、１１を構成する第二金属板４１、４１に形成した第六深凹部４３の底部とには、上記コア部２ｂの幅方向他端に位置する１枚の金属板を除き、冷媒を通過させる為の通孔３１を形成している。この様にして構成した、上記下流側冷媒移送タンク部５０は、後述するサイドタンク３７に設けた出口タンク空間３９を介して、冷媒取り出し管４に通じさせている。
【００４１】そして、上記コア部２ｂの一端に、内部に前記サイドタンク流路３８を設けたサイドタンク３７を、上記コア部２ｂを構成する素子にフィン１２、１２を介して重ね合わせる状態で設けている。このサイドタンク３７は、それぞれの片面に凹部を形成した金属板を２枚１組とし、互いの凹部同士を対向させた状態で最中状に重ね合わせて互いに気密且つ液密に接合する事により造ったもので、内部に１本の扁平なサイドタンク流路３８を有する。又、このサイドタンク３７の両端で上記サイドタンク流路３８と異なる部分に、上記入口タンク空間３６と出口タンク空間３９とを、それぞれ設けている。この為、上記サイドタンク３７を構成する為の１対の金属板には、それぞれ上記サイドタンク流路３８を構成する為の深凹部と、上記入口、出口タンク空間３６、３９を構成する為の１対の深凹部とを設ける。又、このサイドタンク３７内のサイドタンク流路３８の断面積は、このサイドタンク流路３８の上流端直前に存在する複数の第一素子９、９の内部に設けた上流側流路４０ａ、４０ａの断面積の総和以上としている。
【００４２】そして、このサイドタンク３７を上記コア部２ｂを構成する為の素子にフィン１２、１２を介して重ね合わせた状態で、上記サイドタンク流路３８の上流端（図１０、１２の上端）を前記上流側冷媒移送タンク部４８の下流端に、同じくこのサイドタンク流路３８の下流端（図１０、１２の下端）を前記下流側冷媒分配タンク部４９の上端に、それぞれ通じさせる。又、前記冷媒送り込み管３と前記上流側冷媒分配タンク部４７とを上記サイドタンク３７に設けた上記入口タンク空間３６により、前記冷媒取り出し管４と前記下流側冷媒移送タンク部５０とを上記サイドタンク３７に設けた上記出口タンク空間３９により、それぞれ通じさせる。この為、上記１対の金属板のうち上記コア部２ｂを構成する為の素子に対向する金属板に設ける、上記サイドタンク流路３８を構成する為の深凹部の両端底部には、それぞれ冷媒を通過させる為の通孔を設けている。又、上記１対の金属板に設ける、上記入口タンク空間３６及び出口タンク空間３９を構成する為の１対の深凹部の底部には、それぞれ冷媒を通過させる為の通孔を設けている。
【００４３】上述の様に構成する本例の積層型エバポレータの使用時には、コンデンサから吐出され、膨張弁を通過した液状若しくは気液混合状態の冷媒を、前記冷媒送り込み管３から上記入口タンク空間３６を介して、上記上流側冷媒分配タンク部４７に送り込む。この上流側冷媒分配タンク部４７に送り込まれた冷媒は、図１０、１２に実線矢印イで示す様に、この上流側冷媒分配タンク部４７全体に広がる。この上流側冷媒分配タンク部４７内に広がった冷媒は、続いて、同図に実線矢印ロ、ロで示す様に、上記コア部２ｂを構成する為に交互に配置された第一、第二素子９、１１のうちの第一素子９、９内の上流側流路４０ａ、４０ａ内を、上記上流側冷媒移送タンク部４８に向けて、図１２の矢印α方向に流れる空気との間で熱交換を行ないつつ流れる。即ち、冷媒は、これら各上流側流路４０ａ、４０ａ内で、風下側部分を上から下に流れ、下端で１８０度折り返して風上側部分を下から上に流れた後、上記上流側冷媒移送タンク部４８に達する。
【００４４】この様にして上記上流側冷媒移送タンク部４８内に流れ込んだ冷媒は、この上流側冷媒移送タンク部４８内を、同図に実線矢印ハで示す様に、風上側部分を他端から一端（同図の左端から右端）に向けて流れ、上記サイドタンク３７内のサイドタンク流路３８に達し、このサイドタンク流路３８内を、同図に実線矢印ニで示す様に流れて、上記下流側冷媒分配タンク部４９内に流入する。そして、この下流側冷媒分配タンク部４９内を、同図に破線矢印ホで示す様に広がった冷媒は、上記第二素子１１、１１内の下流側流路４０ｂ、４０ｂに送り込まれる。そして、この下流側流路４０ｂ、４０ｂ内を、同図に破線矢印へ、へで示す様に、上記下流側冷媒移送タンク部５０に向けて、上記空気との間で熱交換を行ないつつ流れる。即ち、冷媒は、これら各下流側流路４０ｂ、４０ｂ内で、風下側部分を下から上に流れ、上端で１８０度折り返して風上側部分を上から下に流れた後、上記下流側冷媒移送タンク部５０に達する。そして下流側冷媒移送タンク部５０内を、同図に破線矢印トで示す様に、他端から一端（同図の左端から右端）に向けて流れ、上記サイドタンク４７に設けた出口タンク部３９及び前記冷媒取り出し管４の下流端に接続した配管を通じてコンプレッサの吸入口に送られる。
【００４５】前述の様に構成し、上述の様に上記コア部２ｂの内部を流れる冷媒とこのコア部２ｂの外部を通過する空気との間で熱交換を行ない、この空気を冷却する、本例の積層型エバポレータの場合にも、前述した第１例の場合と同様に、上記コア部２ｂの内部を流れる冷媒は、上記各流路４０ａ、４０ｂ内でこのコア部２ｂの外部を通過する空気との間で十分に熱交換を行なえ、冷媒の量を多くしても、このコア部２ｂのスーパーヒート領域を十分に確保して、冷媒取り出し管４から流出する直前の冷媒を十分に気化する事ができる。
【００４６】更に、液状冷媒を多く含む低温領域と、気化し切った冷媒が流れる過熱領域とがコア部２ｂの幅方向に亙り交互に存在すると共に、第一素子９、９の内部を流れた冷媒が、断面積の大きなサイドタンク流路３８内を通過する際に、上記第一素子８、８内を冷媒が通過する過程で生じた偏流を解消する事ができる。従って、積層型エバポレータ全体での偏流の程度を小さく抑えて、熱交換性能を十分に確保すると共に、上記コア部２ｂの温度差を、このコア部２ｂの幅方向に亙り、十分に均一化して、このコア部２ｂを通過後の空気の温度分布を十分に均一化し、乗員に快適な空気調和を実現できる。
【００４７】しかも、本例の場合には、上記コア部２ｂを構成する上記各第一、第二素子９、１１の何れも比較的高温側を風上側に、比較的低温側を風下側に、それぞれ位置させている為、これら各第一、第二素子９、１１間に配置した各フィン１２、１２と、上記コア部２ｂを通過する空気との温度差を、風上側から風下側まで十分に確保して、上記コア部２ｂと空気との熱交換を効率良く行なわせる事ができる。尚、このコア部２ｂ内を冷媒が流れる方向を本例の場合と総て反対にする事により、冷媒送り込み管３の位置を上記コア部２ｂの下端に、冷媒取り出し管４の位置を上記コア部２ａの上端にする事もできる。
【００４８】又、本例の場合に用いたサイドタンクの構造を、図１４に示すサイドタンク３７ａに変更する事により、図１３に示す様に、冷媒送り込み管３及び冷媒取り出し管４の位置を互いに同じ高さ位置に設ける事もできる。この場合には、入口タンク空間３６ａ及び出口タンク空間３９ａをそれぞれ上下方向に亙り長くして、これら各入口、出口タンク空間３６ａ、３９ａの両端に位置する部分に、上記冷媒送り込み管３と上流側冷媒分配タンク部４７とを、上記冷媒取り出し管４と下流側冷媒移送タンク部５０とを、それぞれ通じさせる。
【００４９】尚、上述した各例の場合、第一、第二素子８〜１１を構成する為の第一、第二金属板１８、４１の内部に、多数の突起３０、３０を設けているが、この突起３０、３０を設けない代わりに上記第一、第二素子８〜１１内に土手状のビード或は別体のインナーフィン等を設ける事もできる。
【００５０】
【発明の効果】本発明の積層型エバポレータは、以上に述べた通り構成され作用するので、スーパーヒート領域を十分に確保して、積層型エバポレータを組み込んだ自動車用空気調和装置の信頼性を確保すると共に、偏流を生じにくくして、コア部を通過する空気を十分に均一に冷却する事ができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４７６５
【氏名又は名称】カルソニックカンセイ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月２４日（１９９８．１２．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８７４５７
【弁理士】
【氏名又は名称】小山 武男 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１９３３４３（Ｐ２０００−１９３３４３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年７月１４日（２０００．７．１４） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３６６６９２ |
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