(57)【要約】  蒸発器、特に、自動車の空調回路用の蒸発器。本発明によれば、上流（２）、中間（３）および下流（４）の３つの層を備え、前記上流層（２）、中間層（３）および下流層（４）を連続して流れる空気流（Ａ）を冷却するために、中間層（３）を介して蒸発器（１）に流入し、上流層（２）を介して蒸発器から流出する冷却剤が層を流れる蒸発器（１）は、中間層（３）の出口と下流層（４）の入口との間に圧力降下を導くための手段（５Ｅ）を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つの層（２、３、４）を備えた蒸発器、特に、自動車の空調回路用の蒸発器であって、
前記層は、それぞれ、上流層、中間層および下流層であり、平行な面に広がり、
前記各層（２、３、４）は、複数のカナル（５）から形成され、
前記カナルを通って、前記上流層（２）、前記中間層（３）および前記下流層（４）を連続して流れる空気流（Ａ）を冷却するために蒸発される冷媒が、所定の循環路を循環するようにされ、
−前記冷媒は、前記中間層（３）を介して前記蒸発器（１）に流入し、前記下流層（４）を通過し、前記上流層（２）を介して前記蒸発器から流出し、
−前記蒸発器（１）は、前記中間層（３）の出口と前記下流層（４）の入口との間に圧力降下を導入するための手段（５Ｅ）を備えることを特徴とする蒸発器。
【請求項２】
前記圧力降下導入手段（５Ｅ）によって得られる圧力降下は、０．５バール〜１バールである、請求項１に記載の蒸発器。
【請求項３】
前記圧力降下導入手段は、前記下流層（４）の少なくとも１つの端部カナル（５Ｅ）によって形成され、冷媒は、前記中間層（３）を通過した後に前記カナルを通過する、請求項１または２に記載の蒸発器。
【請求項４】
前記層（２、３、４）の各々の前記カナル（５）は、第１および第２のヘッダタンク（６、７）によって２つの端部で接続された個々のチューブ（５）から形成され、前記層（２、３、４）に冷媒を分配し、前記種々のチューブ（５）に所定の冷媒循環を確保するための手段を備え、
前記ヘッダタンク（６、７）は、前記中間層（３）を通過した冷媒のすべてが、圧力降下を導入する前記下流層（４）の前記端部カナル（５Ｅ）を循環するように構成されることで、前記カナルは前記下流層（４）に冷媒を送出する、請求項３に記載の蒸発器。
【請求項５】
前記圧力降下を導入するための手段は、前記中間層（３）を通過した冷媒が、前記下流層（４）に送出されるように、前記中間層（３）を前記下流層（４）に接続する、所定の断面の少なくとも１つの外部チューブという形をとる、請求項１または２に記載の蒸発器。
【請求項６】
前記蒸発器の冷媒入口（Ｅ）および出口（Ｓ）は、前記蒸発器（１）の同一の側面（Ｆ１）に生じる、請求項１から５のいずれか一項に記載の蒸発器。
【請求項７】
冷媒が前記下流層（４）から前記上流層（２）へ移動できるようにする接続部（８）を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の蒸発器。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の蒸発器（１）を備える、特に自動車車室の暖房、通気および／または空調装置のタンク。
【請求項９】
少なくとも１つのコンプレッサと、外部熱交換器と、請求項１から７のいずれか一項に記載の蒸発器（１）と、内部熱交換器とを備える、冷媒が循環される空調回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸発器、特に、自動車の空調回路用の蒸発器に関する。
特に、本発明は、平行な平面に配設されたいくつかの層から形成される蒸発器に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような多層蒸発器は、
−平行な平面に広がり、空気流が流れる方向に対する配置関係により、上流層、中間層および下流層とそれぞれ呼ばれる対に隣接した３つの層であって、各層は複数の平行なカナルから形成され、層の平面に実質的に直交する向きの流入方向に、前記上流層、中間層および下流層を連続して流れる空気流を冷却するために、蒸発される冷媒がカナルを通過し、中間層および下流層は蒸発器のコアを形成し、上流層は冷媒が蒸発器のコアを通過した後に冷媒を過熱することができる、３つの層と、
−層の各々のさまざまなカナルとの間で冷媒を分配および収集するために、層の２つの端部に配設された流体分配手段と、
を備え、仏国特許出願第２９２００４５号（出願人は本出願人）からすでに知られている。
【０００３】
カナルは、所望の流体循環を規定するように接合された個々の熱交換プレートから作られるか、または、ヘッダタンクによって２つの端部で接合された個々のチューブから形成され、カナルの内部構造は、例えば、これらのヘッダタンクに設けられた中間仕切りを使用し、層のカナルのサブセットを隔離することで、冷媒のさまざまな循環路を決定する。「循環路」とは、層のカナルを通る冷媒の通路を意味する。
【０００４】
分配手段（プレートの構成またはヘッダタンクの内部仕切り）は、ある通路から次の通路への方向とは逆のいくつかの通路を循環できるように構成されてもよい。
【０００５】
冷却される流入空気流は、層のカナル間のギャップを通過することによって、液相状態から気相状態に移る冷媒への加熱をやめる。このように冷却された空気流は、自動車の内部を空調するために使用されうる。
【０００６】
さらに、このような蒸発器の熱効率および冷却性能を最適化するために、蒸発器のすべての領域（右／左／上／下）全体にわたる温度の良好な均一性を維持しながら、流入空気と蒸発器を離れる冷却された空気との間の温度差を最大化することが必須であることが知られている。温度差を最大化するには、特に、カナルを通る冷媒の流れを分配する観点と、蒸発器のさまざまな領域内での圧力降下の観点から、蒸発プロセスをうまく制御する必要がある。各カナルを通過するとき、蒸発器の入口と出口との間で圧力降下の差が比較的低いレベルに保たれていれば、特に、良好な分配が得られことになるであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、流入空気と冷却された流出空気との間の温度差を最大化することによって、上述した蒸発器の熱効率および冷却性能を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明によれば、平行な面に広がる少なくとも３つの層を備え、これらの層は、それぞれ、上流層、中間層および下流層であり、各層は、複数のカナルから形成され、このカナルを通って、前記上流層、中間層および下流層を連続して流れる空気流を冷却するために蒸発される冷媒が、所定の循環路を循環するようにされた蒸発器、特に、自動車の空調回路用の蒸発器は、
−冷媒は、中間層を介して蒸発器に流入し、下流層を通過し、上流層を介して蒸発器から流出し、
−蒸発器は、中間層の出口と下流層の入口との間に圧力降下を導入するための手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
このように、本発明により、中間層と下流層との間にさらなる圧力降下が局在することで冷媒が広がることによって、下流層を循環する冷媒温度を低下させることができる。したがって、流入空気と蒸発器から流出する空気との間の温度変化は、本明細書に上述した既知の蒸発器と比較して増大する。
【００１０】
したがって、蒸発器の性能を低下させることなく、すべてのカナルに均一な圧力降下を所定の局所的な場所に意図的に導入することは、本出願人企業の功績に帰する。この試みにおいて本出願人企業が行ったことは、冷却性能を最適化するために、蒸発器内の圧力降下をできる限り低減または削除しようとする当業者の先入観を覆すものであった。
【００１１】
好適には、圧力降下導入手段によって得られる圧力降下は、０．５バール〜１バールである。圧力降下導入手段の入口と出口との間の冷媒の圧力差は負であるため、冷媒に望ましい広がりをもたせることで、この冷媒の温度が低下しやすくなる。
【００１２】
好ましくは、圧力降下導入手段は、下流層の少なくとも１つの端部カナルによって形成され、冷媒は、中間層を通過した後、このカナルを通過する。この場合、圧力降下導入手段は、下流層に組み込まれる。
【００１３】
本発明による１つの実施形態において、層の各々のカナルは、第１および第２のヘッダタンクによって２つの端部で接続された個々のチューブから形成され、前記層に冷媒を分配し、種々のチューブに所定の冷媒循環を確保するための手段を備え、前記ヘッダタンクは、中間層を通過した冷媒のすべてが圧力降下を導入する下流層の端部カナルを循環するように構成されることで、カナルは前記下流層に冷媒を送出する。
【００１４】
代替例として、圧力降下を導入するための手段は、中間層を通過した冷媒が下流層に送出されるように、中間層を下流層に接続する、所定の断面の少なくとも１つの外部チューブという形をとるものであってもよい。外部チューブの断面は、好適には、０．５バール〜１バールの圧力降下を得るように選択される。
【００１５】
さらに、蒸発器の冷媒入口および出口は、蒸発器の同一の側面に生じるものであってもよい。
【００１６】
さらに、蒸発器は、冷媒が下流層から上流層へ移動できるように組み込まれた、または追加された接続部を備えてもよく、上流層は、冷却される空気が最初に通過する層である。
【００１７】
また、本発明は、上述したような蒸発器を備える、特に、自動車車室の暖房、通気および／または空調装置のタンクに関する。
【００１８】
加えて、本発明は、少なくとも１つのコンプレッサと、外部熱交換器と、上述したタイプの蒸発器と、任意に、内部熱交換器とを備える、冷媒が循環される空調回路にさらに関する。
【００１９】
添付の図面により、本発明の実施方法が理解しやすくなるであろう。同図面において、同一の参照番号は同様の要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による蒸発器の概略斜視図。
【図２】蒸発器の３つの層を流れる冷媒の循環を表す記号を有する、図１の蒸発器の概略平面図。
【図３】層を分解斜視図で示した、図１および図２の蒸発器の３つの層を循環する冷媒の様子を示した概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１および図２は、本発明による蒸発器１の１つの実施形態を非常に概略的に示す。
【００２２】
本発明の特定の（非制限的な）応用において、蒸発器１は、少なくともヒートポンプにおいて動作する自動車の空調回路（図示せず）に組み込まれ、蒸発器は、自動車の暖房、通気および／または空調ハウジング（図示せず）に位置付けられる。
【００２３】
これらの図が示すように、長手方向ｘの幅ｌ、横断方向ｙの奥行きｐ、垂直方向ｚの高さｈに広がる蒸発器１は、３つの層を備え、これらの層は、それぞれ、平面（ｘ，ｚ）に平行な平面に延伸する上流層２、中間層３および下流層４であり、上流層２、中間層３および下流層４を連続して通過する空気流（矢印Ａの記号で示す）を冷却するために蒸発される冷媒は、所定の循環路（以下に詳述）を循環するように構成される。言い換えれば、上流層、中間層および下流層は、ｙ方向に並べて配設される。
【００２４】
各層２、３、４は、垂直方向ｚに伸び、長手方向ｙに均等に分布した、冷媒が通過可能な複数の長手チューブ５から形成される。
【００２５】
本発明によれば、冷媒は、中間層３を介して側方の入出力面Ｆ１で蒸発器１に流入し、下流層４を通過した後、上流層２を介してこの蒸発器から流出する。上流層２は、冷媒が中間層３および下流層４を通過している間に蒸発した後、冷媒を加熱する層である。
【００２６】
また、蒸発器１は、長手方向ｘに細長い形状をもつ２つのヘッダタンク、それぞれ、下側タンク６および上側タンク７を備え、前記層２、３、４の各々のチューブ５は、このタンク内に開口する。したがって、チューブ５の２つの長手端部は、下側ヘッダタンク６および上側ヘッダタンク７のそれぞれに収容される。
【００２７】
下側ヘッダタンク６および上側ヘッダタンク７は、流体入口および出口（矢印ＥおよびＳでそれぞれ示す）の間で３つの層２、３、４を通る冷媒の経路を規定するように構成される。
【００２８】
特に、下側ヘッダタンク６および上側ヘッダタンク７の各々は、端部プレート（図示せず）と、この端部プレートに取り付けられたカバー６Ａ、７Ａとを備えてもよい。ヘッダタンク６および７の各々の端部プレートおよびカバー６Ａ、７Ａは矩形状を有し、長手方向ｘに縦方向に伸び、横断方向ｙには横方向に伸びる。
【００２９】
金属材料製の各端部プレートは、対応するカバー６Ａ、７Ａが取り付けられた平坦な接触面を備え、この接触面には、平行で、長手方向ｘに伸びる第１および第２の列に分布された複数の貫通孔が穿孔される。貫通孔の断面は、チューブ５の各々の長手端部が、少なくとも部分的に、端部プレートの対応する貫通孔を通ることができるように、チューブ５の外断面に対応する。
【００３０】
さらに、上側ヘッダタンク７のカバー７Ａ（上側カバーと呼ぶ）は、長手方向ｘに伸びる、互いに平行な３つの長手リセス７Ｂを有する。３つの長手リセス７Ｂは、半円状の断面を有し、金属シートをプレス加工することによって作られてもよく、金属シートは、プレス加工されると、上側ヘッダタンク７のカバー７Ａを形成する。
【００３１】
上側カバー７Ａの３つのリセス７Ｂは、長手方向の分割仕切り（図示せず）によって互いに分離される。このように、上側カバー７Ａは、対応する端部プレートに固定され、３つの長手リセス７Ｂは、互いに独立したものであり、３つの、すなわち、上流、中間および下流の上側区画を規定し、この上側区画内に上流層２、中間層３および下流層４のチューブ５の上側長手端部がそれぞれ開口する。上側ヘッダタンク７の上側区画は、互いに流通状態にはない。
【００３２】
中間上側区画の長手方向端部の１つは、蒸発器１に流入する冷却剤の入口Ｅを形成し、上流上側区画の長手方向端部の１つは、蒸発器１から流出する冷却剤の出口Ｓを規定する。
【００３３】
同様に、下側ヘッダタンク６のカバー６Ａ（下側カバーと呼ぶ）は、互いに平行な、長手方向ｘに伸びる３つの長手リセスを備える。
【００３４】
下側カバー６Ａの３つのリセスは、長手方向の分割仕切りによって互いに分離される。このように、下側カバー６Ａが対応する端部プレートに固定されると、３つの長手方向リセスは、３つの、すなわち、上流、中間および下流の下側区画を規定し、この下側区画内に上流層２、中間層３および下流層４のチューブ５の下側長手方向端部がそれぞれ開口する。
【００３５】
上流および中間の下側区画間は連通状態にない。対照的に、中間および下流の下側区画は、入口／出口面Ｆ１とは反対の面である蒸発器１の側面Ｆ２付近に位置付けられた長手方向端部で互いに連通状態に配置される。さらに、上流および下流の下側区画は、入口／出口側面Ｆ１に位置する長手方向端部で、接続部８を介して互いに連通する。
【００３６】
さらに、図１および図２に示すように、本発明による蒸発器１は、中間層３の出口と下流層４の入口との間に、０．５バール〜１バールの圧力降下を導入するための手段を備える。
【００３７】
図１および図２の実施形態において、圧力降下を導入するための手段は、側面Ｆ１付近の下流層４の長手方向端部に位置付けられたチューブ５Ｅによって形成され、冷媒は、中間層３を通過した後、このチューブを通過する。
【００３８】
別の形態（図示せず）において、圧力降下を導入するための手段は、下流層４の少なくとも２つの隣接する端部チューブから形成されてもよいことに留意されたい。さらなる別の形態において（同様に図示せず）、圧力降下を導入するための手段は、中間層を通過した冷媒が下流層に送出されるように、中間層を下流層に接続する小さい断面の１つ以上の外部チューブによって形成されうる。
【００３９】
慣例により、図１および図２において、丸囲みドットおよび丸囲みクロスは、チューブ５を通る冷媒の流れを示す矢印の前端部および後端部をそれぞれ表す。言い換えれば、図２において、丸囲みドット（および丸囲みクロス）は、それぞれ、下部から上部（または上部から下部）への流体の循環を示す。
【００４０】
図１から図３に示すように、上側ヘッダタンク７の入口Ｅを介して流入する冷媒は、上部から下部へ通過できるように、中間層３のチューブ５の各々に上側中間区画を介して、長手軸ｘに沿って方向付けられる（実線で描かれた矢印９は、上側中間区画によるチューブ５への入口での冷媒の分布を示す）。
【００４１】
冷媒は、中間層３のチューブ５を通過した後、側面Ｆ２に隣接した中間層３の長手端部の方へ冷媒を方向付ける下側中間区画に達する（破線の矢印１０は、下側中間区画における冷媒の循環を示す）。
【００４２】
言い換えれば、冷媒は、図２の矢印９および１０で示されるように、下側および上側中間区画において同じ方向（図２を参照する場合、左から右）に循環する。
【００４３】
冷媒は、下側中間区画を通過した後、中間および下流の下側区画（矢印Ｔを参照）の間にある流体伝達を介して、圧力降下を導入するようにされる下流層４の端部チューブ５Ｅの入口に運ばれた後、チューブを通って下部から上部へ冷媒を通過させ、上側ヘッダタンク７の下流上側区画に現れる（図２を参照）。したがって、冷媒は、下流上側区画によって、さまざまな長手方向のチューブ５に分配され（流体のこのような循環を、実線で描いた矢印１１によって表す）、図１から図３に示すように、冷媒は長手方向のチューブを通って上部から下部へと流れる。したがって、端部チューブ５Ｅと下流層４の他のチューブ５との間の循環方向が逆になる。その後、下側長手方向端部でチューブ５から流出する冷媒は、下流下側区画を介して、下流層４と上流層２との間に接続を与える接続部８（破線の矢印１２を参照）の入口に誘導され、冷媒は、上流層２のチューブ５が開口する上流下側区画に到達するように接続部を通って流れる（矢印１３）。
【００４４】
その後、上流下側区画は、上流層２のさまざまな長手方向チューブ５に冷媒を分配し（破線の矢印１４を参照）、冷媒は、上流上側区画に到達するように、長手方向チューブ５を通って下部から上部へ循環する。その後、この区画は、全幅ｌにわたって、蒸発器１から、流出するために通過する冷媒出口Ｓの方へ冷媒を誘導する（実線の矢印１５を参照）。
【００４５】
図３は、蒸発器１のさまざまな層２、３、４を通る冷媒の循環を非常に概略的な斜視図で示す。
【００４６】
図１から図３の実施形態において、蒸発器１は、チューブ５から作られるが、代替例として、同様に、プレート式の技術を用いてもよい。しかしながら、上述したように、チューブ５および関連するヘッダタンク６および７を使用すると、層から層へ移動する前に冷媒を均質化することができ、ヘッダタンク６および７の上側および下側区画が混合チャンバとして作用する。これにより、特に、熱交換の改善が可能になる。
【００４７】
さらに、蒸発器１は、複数の熱交換フィンから形成された波形スペーサ（図示せず）をさらに備える。各波形スペーサは、上流層２、中間層３および下流層４の２つの隣接するチューブ５の間に位置付けられる。熱交換を容易にするために、波形スペーサと、波形スペーサの側面に位置する対応するチューブ５との間の接触が保たれる。
【００４８】
本発明により、中間層３と下流層４との間にさらなる圧力降下が局在することで冷媒が広がる。冷媒が広がる際、下流層４を通って循環する冷媒の温度は低くなり、この下流層は、空気流が蒸発器から流出する際に経由する層であるため、蒸発器１の最も低い温度になることが望まれる。したがって、流入空気と蒸発器１から流出する空気との間の温度変化は、上述した既知の蒸発器と比較すると上昇する。
【００４９】
好適には、圧力降下導入手段５Ｅによって得られる圧力降下は、０．５バール〜１バールである。圧力降下導入手段の入口と出口との間の冷媒の圧力差は負であるため、冷媒が広がり、冷媒、ひいては、下流層４が冷却される。
【００５０】
当然ながら、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。特に、
−本発明による蒸発器は４層以上を含みうること、
−冷媒の入口および出口が、対向する側面に位置付けられうること、
−その他のこと、
があることは言うまでもない。
【図１】
2014526415.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
2014526415.tif 000006
2014526415.tif 000007
2014526415.tif 000008
2014526415.tif 000009
2014526415.tif 000010
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