JP2004317079A

JP2004317079A - 蒸発器

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Publication number: JP2004317079A
Application number: JP2003114217A
Authority: JP
Inventors: Shiro Ikuta; 四郎生田
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-18
Also published as: EP1469268A2; JP4213504B2; US20040206488A1; US6868696B2; EP1469268A3

Abstract

【課題】冷媒の流動量によらずほぼ均等に冷媒を各冷媒通路に分配でき、熱交換効率の向上を図ることができる蒸発器を提供する。
【解決手段】積層された複数のチューブ２を備え、各チューブ２内に冷媒通路１０とこの冷媒通路１０の一端側に連通された入口ヘッダ室１１と冷媒通路１０の他端側に連通された出口ヘッダ室とが設けられ、入口ヘッダ室１１が冷媒通路１０の上方位置に配置された蒸発器１Ａにおいて、入口ヘッダ室１１が仕切壁１３によってインナーヘッダ室１４とこの外周に配置され、冷媒通路１０に連通するアウターヘッダ室１５とに仕切られ、隣接するチューブ２のインナーヘッダ室１４間がそれぞれ連通され、インナーヘッダ室１４の集合によってヘッダ入口タンク室が形成され、仕切壁１３にはインナーヘッダ室１４の最下点ａより上方位置で、３箇所の高さ位置に冷媒用孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃが設けられた。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層された複数のチューブによってヘッダ入口タンク室とヘッダ出口タンク室が共に一体形成される蒸発器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の蒸発器として、図１４〜図１８に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この蒸発器１００は、図１４および図１５に示すように、積層された複数のチューブ１０１と、隣接されたチューブ１０１間に配置された複数の波形フィン１０２と、積層されたチューブ１０１の一方の最端側に接続された冷媒入口パイプ１０３と、積層されたチューブ１０１の他方の最端側に接続された冷媒出口パイプ１０４とから主に構成されている。
【０００４】
各チューブ１０１は、一対のチューブプレート１０１ａ、１０１ａが互いに向かい合わせで接合することによってそれぞれ構成されている。チューブ１０１内には、図１６および図１７にも示すように、Ｕ次状の冷媒通路１１０とこの冷媒通路１１０の一端側に連通された入口ヘッダ室１１１と冷媒通路１１０の他端側に連通された出口ヘッダ室１１２とが形成されている。隣接するチューブ１０１の入口ヘッダ室１１１の間は、各連通孔１１３を介してそれぞれ連通されている。入口ヘッダ室１１１の集合によってヘッダ入口タンク室１１４が形成されている。このヘッダ入口タンク室１１４に前記冷媒入口パイプ１０３が接続されている。
【０００５】
隣接するチューブ１０１の出口ヘッダ室１１２の間は、図１６に示すように、各連通孔１１５を介してそれぞれ連通されている。出口ヘッダ室１１２の集合によってヘッダ出口タンク室１１６が形成されている。ヘッダ出口タンク室１１６に前記冷媒出口パイプ１０４が接続されている。
【０００６】
また、図１６〜図１８に示すように、入口ヘッダ室１１１と冷媒通路１１０との境界位置には左右一対の円弧状の冷媒保持突起１１７が設けられている。この一対の冷媒保持突起１１７上には半円弧状の冷媒滞留スペース１１８が形成され、入口ヘッダ室１１１に流入した冷媒は冷媒滞留スペース１１８に一時的に滞留される。一対の冷媒保持突起１１７の最下端の間には第１連通路１１９が形成されている。一方の冷媒保持突起１１７の最上端はプレート縁部１２０に連接されているが、他方の冷媒保持部１１７の最上端とプレート縁部１２０との間には第２連通路１２１が形成されている。出口ヘッダ室１１２と冷媒通路１１０との境界にも同様に一対の冷媒保持突起１１７が構成されている。対応する箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【０００７】
次に、上記蒸発器１００の冷媒流れを説明する。冷媒入口パイプ１０３から流入する冷媒は、ヘッダー入口タンク室１１４に流入し、各チューブ１０１の入口ヘッダ室１１１より冷媒通路１１０にそれぞれ流入される。冷媒通路１１０に流入した冷媒は、Ｕ字状の経路に沿って流れ、ここを流れる過程で外部の流体との間で熱交換が行われる。冷媒通路１１０を流れた冷媒は、各チューブ１０１の出口ヘッダ室１１２よりヘッダー出口タンク室１１６に流入し、ここで他のチューブ１０１の冷媒通路１１０を循環して来た冷媒と合流し、その後に冷媒出口パイプ１０４より流出される。
【０００８】
上記冷媒流れ過程にあって、各入口ヘッダ室１１１に入り込んだ冷媒の液相は、一対の冷媒保持突起１１７上の冷媒滞留スペース１１８に入る。冷媒滞留スペース１１８に入った冷媒の液相は、最下部の第１連通路１１９より冷媒通路１１０に落下するがこの落下量よりも流入量が多いとここに徐々に貯留される。そして、冷媒滞留スペース１１８の冷媒の液相がオーバーフローすると第２連通路１２１より冷媒通路１１０に落下する。各入口ヘッダ室１１１に入り込んだ冷媒のガス相は、第２連通路１２１より冷媒通路１１０に流入される。
【０００９】
従って、冷媒の液相が各チューブ１０１の冷媒滞留スペース１１８に常にオーバーフローする程度に冷媒流通量があれば、各チューブ１０１の冷媒通路１１０に理論的にほぼ均等に分配される。
【００１０】
【特許文献１】
特開平８−１１０１２３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冷媒の液相が各チューブ１０１の冷媒滞留スペース１１８よりオーバーフローしない量しか冷媒流通量がないと、各チューブ１０１の冷媒通路１１０には冷媒の液相が均等に分配されない。つまり、従来の熱交換器１００では、冷媒流量が一定流量以上であれば、ほぼ均一な分配が可能であるが、低冷媒流量時には分配が不均一になり、熱交換効率の低下をもたらすという問題がある。
【００１２】
また、冷媒流量が一定流量以上であり、第２連通路１２１より液相がオーバーフローにより冷媒通路１１０に流入する場合には、第２連通路１２１からは液相と共にガス相が冷媒通路１１０に流入する。このように同じ孔より冷媒の液相とガス相が同時に噴出されると、液相がガス相の動圧の影響を大きく受けて第２連通路１２１より吐出されるため、冷媒の液相が均等に各冷媒通路１１０に分配されない。つまり、冷媒流量が一定流量ある場合にも、冷媒の液相とガス相の分配割合が不均一になり熱交換効率の低下をもたらすという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、冷媒の流動量によらずほぼ均等に冷媒を各冷媒通路に分配でき、熱交換効率の向上を図ることができる蒸発器を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、積層された複数のチューブを備え、この各チューブ内に冷媒通路とこの冷媒通路の一端側に連通された入口ヘッダ室と前記冷媒通路の他端側に連通された出口ヘッダ室とが設けられ、前記入口ヘッダ室が前記冷媒通路の上方位置に配置された蒸発器において、前記入口ヘッダ室が仕切壁によってインナーヘッダ室とこの外周に配置され、前記冷媒通路に連通するアウターヘッダ室とに仕切られ、隣接する前記チューブの前記インナーヘッダ室間がそれぞれ連通され、前記インナーヘッダ室の集合によって冷媒入口パイプに接続されるヘッダ入口タンク室が形成され、前記仕切壁には前記インナーヘッダ室の最下点より上方位置で、少なくとも２箇所の高さ位置に冷媒用孔が設けられたことを特徴とする蒸発器である。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１記載の蒸発器であって、前記冷媒用孔は、前記仕切壁の３箇所の高さ位置に設けられ、前記インナーヘッダ室内の最下点より上方位置で、且つ、前記インナーヘッダ室の中心位置より下方に位置する下方孔と、前記インナーヘッダ室の中心位置とほぼ同一高さの中間孔と、前記インナーヘッダ室の中心位置より上方位置に位置する上方孔とから構成されたことを特徴とする蒸発器である。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項２記載の蒸発器であって、前記下方孔は、前記インナーヘッダ室内の全体の断面積に対し、前記下方孔を交点とする水平線より下方に位置する前記インナーヘッダ室内の断面積が３分の１程度になる位置に設定されたことを特徴とする蒸発器である。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された蒸発器であって、前記冷媒用孔は、前記インナーヘッダ室の左右対称位置にそれぞれ設けられたことを特徴とする蒸発器である。
【００１８】
請求項５の発明は、積層された複数のチューブを備え、この各チューブ内に冷媒通路とこの冷媒通路の一端側に連通された入口ヘッダ室と前記冷媒通路の他端側に連通された出口ヘッダ室とが設けられ、前記入口ヘッダ室が前記冷媒通路の下方位置に配置された蒸発器において、前記入口ヘッダ室が仕切壁によってインナーヘッダ室とこの外周に配置され、前記冷媒通路に連通するアウターヘッダ室とに仕切られ、隣接する前記チューブの前記インナーヘッダ室間がそれぞれ連通され、前記インナーヘッダ室の集合によって冷媒入口パイプに接続されるヘッダ入口タンク室が形成され、前記仕切壁には前記インナーヘッダ室の最上点より下方位置で、少なくとも２箇所の高さ位置に冷媒用孔が設けられたことを特徴とする蒸発器である。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項５記載の蒸発器であって、前記冷媒用孔は、前記仕切壁の３箇所の高さ位置に設けられ、前記インナーヘッダ室内の最上点より下方位置で、且つ、前記インナーヘッダ室の中心位置より上方に位置する上方孔と、前記インナーヘッダ室の中心位置とほぼ同一高さの中間孔と、前記インナーヘッダ室の中心位置より下方位置に位置する下方孔とから構成されたことを特徴とする蒸発器である。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項６記載の蒸発器であって、前記上方孔は、前記インナーヘッダ室内の全体の断面積に対し、前記上方孔を交点とする水平線より上方に位置する前記インナーヘッダ室内の断面積が３分の１程度になる位置に設定されたことを特徴とする蒸発器である。
【００２１】
請求項８の発明は、請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載された蒸発器であって、前記冷媒用孔は、前記インナーヘッダ室の左右対称位置にそれぞれ設けられたことを特徴とする蒸発器である。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、インナーヘッダ室に流入した冷媒は、その液相がインナーヘッダ室の下方の全域に貯留され、ガス相がインナーヘッダ室の上方の全域に貯留される。そして、液相の液位が下方の冷媒用孔より上方になると、液相のオーバーフローによってのみ各チューブの下方の各冷媒用孔よりそれぞれ流出される。従って、低冷媒流量時にも各チューブの冷媒通路にほぼ均等な量の液相が流出される。一方、インナーヘッダ室に貯留されたガス相は、液相が流出しない上方の各冷媒用孔よりガス圧によって流出することから各チューブの冷媒通路にほぼ均等に流出される。そして、冷媒のガス相が液相と基本的に別の孔より流出されるため、インナーヘッダ室に貯留された液相がガス相の動圧をほとんど受けることなく吐出される。以上より、冷媒の流動量によらずほぼ均等に冷媒を各冷媒通路に分配でき、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、下方孔からは主に冷媒の液相が流出し、中間孔および上方孔からは主に冷媒のガス相が流出することになる。従って、液相がガス相の動圧の影響をほとんど受けることがなく、各冷媒通路への均一な分配に寄与する。
【００２４】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明の効果に加え、インナーヘッダ室に３分の１の体積の液相が貯留されるため、オーバーフローによる安定した液相の流出が期待できる。
【００２５】
請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３の発明の効果に加え、インナーヘッダ室の左右位置から冷媒の液相およびガス相をそれぞれ流出できるため、インナーヘッダ室から冷媒の液相およびガス相をスムーズに流出できる。また、インナーヘッダ室とアウターヘッダ室の左右位置で圧力格差が発生することを防止できる。
【００２６】
請求項５の発明によれば、インナーヘッダ室に流入した冷媒は、その液相がインナーヘッダ室の下方の全域に貯留され、ガス相がインナーヘッダ室の上方の全域に貯留される。そして、ガス相のガス位が上方の冷媒用孔より下方になると、ガス相のオーバーフローによってのみ各チューブの上方の各冷媒用孔よりそれぞれ流出される。従って、低冷媒流量時にも各チューブの冷媒通路にほぼ均等な量のガス相が流出される。また、インナーヘッダ室の液相は下方の冷媒用孔よりアウターヘッダ室に流出される。そして、上記したようにガス相がオーバーフローによってインナーヘッダ室から流出されるため、液相はガス相の吹き寄せによる影響をほとんど受けることなく液位が均一となり、各チューブのアウターヘッダ室に均等に分配される。以上より、冷媒の流動量によらずほぼ均等に冷媒を各冷媒通路に分配でき、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００２７】
請求項６の発明によれば、請求項５の発明の効果に加え、下方孔および中間孔からは主に冷媒の液相が流出し、上方孔からは主に冷媒のガス相が流出することになる。従って、液相がガス相の動圧の影響をほとんど受けることがなく、各冷媒通路への均一な分配に寄与する。
【００２８】
請求項７の発明によれば、請求項６の発明の効果に加え、インナーヘッダ室に３分の１の体積のガス相が常時貯留されるため、オーバーフローによる安定したガス相の流出が期待できる。
【００２９】
請求項８の発明によれば、請求項５〜請求項７の発明の効果に加え、インナーヘッダ室の左右位置から冷媒の液相およびガス相をそれぞれ流出できるため、インナーヘッダ室から冷媒の液相およびガス相をスムーズに流出できる。また、インナーヘッダ室とアウターヘッダ室の左右位置で圧力格差が発生することを防止できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
（第１の実施の形態）
図１〜図８は本発明の第１の実施の形態を示し、図１は蒸発器１Ａの正面図、図２は蒸発器１Ａの要部断面図、図３はチューブプレート２ａの内面図、図４はチューブプレート２ａの入口ヘッダ室１１部分の拡大斜視図、図５はチューブプレート２ａの入口ヘッダ室１１部分の拡大内面図、図６は図３のＡ−Ａ線断面図、図７は図３のＢ−Ｂ線断面図、図８（ａ）〜（ｄ）は入口ヘッダ室１１の作成手順を説明する各工程図である。
【００３２】
図１および図２に示すように、蒸発器１Ａは、積層された複数のチューブ２と、隣接されたチューブ２間に配置された複数の波形フィン３と、積層されたチューブ２の一方の最端側に接続された冷媒入口パイプ４と、積層されたチューブ２の他方の最端側に接続された冷媒出口パイプ５とから主に構成されている。
【００３３】
各チューブ２は、一対のチューブプレート２ａ、２ａが互いに向かい合わせで接合することによってそれぞれ構成されている。チューブ２内には、図３に詳しく示すように、多数の突起１０ａが適所に配置され、Ｕ次状に形成された冷媒通路１０と、この冷媒通路１０の一端側に連通された入口ヘッダ室１１と、冷媒通路１０の他端側に連通された出口ヘッダ室１２とが形成されている。入口ヘッダ室１１および出口ヘッダ室１２は、冷媒通路１０の上方位置に配置されている。
【００３４】
入口ヘッダ室１１は、図４〜図７に示すように、ほぼ楕円筒状に突設された仕切壁１３によって内部のインナーヘッダ室１４とこれの外周のアウターヘッダ室１５に仕切られている。突き合わされたチューブプレート２ａ間のインナーヘッダ室１４は互いの連通孔１６を介して開口されており、隣接するチューブ２のインナーヘッダ室１４間はそれぞれ連通されている。インナーヘッダ室１４の集合によってヘッダ入口タンク室１７（図２に示す）が形成されている。このヘッダ入口タンク室１７に前記冷媒入口パイプ４が接続される。
【００３５】
アウターヘッダ室１５は、インナーヘッダ室１４の全周に亘って配置され、アウターヘッダ室１５の下方が冷媒通路１０に連通している。仕切壁１３には３箇所の高さ位置で、且つ、左右対称位置に冷媒用孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃが設けられている。具体的には、各冷媒用孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、図４および図５に詳しく示すように、インナーヘッダ室１４内の最下点ａより上方位置で、且つ、インナーヘッダ室１４の中心位置Ｏより下方に位置する下方孔１８ａと、インナーヘッダ室１４の中心位置Ｏとほぼ同一高さの中間孔１８ｂと、インナーヘッダ室１４の中心位置Ｏより上方位置に位置する上方孔１８ｃとから構成されている。下方孔１８ａは、インナーヘッダ室１４内の全体の断面積に対し、下方孔１８ａを交点とする水平線Ｈより下方に位置するインナーヘッダ室１４内の断面積が３分の１程度になる位置に設定されている。
【００３６】
また、出口ヘッダ室１２は、図３に示すように、ほぼ楕円形状の単一のスペースとして形成されている。出口ヘッダ室１２には連通孔１９が開口されており、この連通孔１９を介して隣接するチューブ２の出口ヘッダ室１２間がそれぞれ連通されている。出口ヘッダ室１２の集合によってヘッダ出口タンク室２０が形成されている。ヘッダ出口タンク室２０に前記冷媒出口パイプ５が接続されている。
【００３７】
次に、蒸発器１Ａの冷媒流れを説明する。冷媒入口パイプ４から流入する冷媒は、ヘッダー入口タンク室１７内に流入し、各チューブ２のインナーヘッダ室１４より冷媒用孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃを介してアウターヘッダ室１５を経て冷媒通路１０に流入される。各冷媒通路１０に流入した冷媒は、各冷媒通路１０をＵ字状に流れ、ここを流れる過程で外部の流体との間で熱交換が行われる。冷媒通路１０を流れた冷媒は、各チューブ２の出口ヘッダ室１２よりヘッダー出口タンク室２０内に流入し、ここで他のチューブ２の冷媒通路１０を循環して来た冷媒と合流し、冷媒出口パイプ５より流出される。
【００３８】
冷媒流通過程中にあって、各チューブ２のインナーヘッダ室１４からアウターヘッダ室１５を経て冷媒通路１０に冷媒が供給される動作を詳しく説明する。インナーヘッダ室１４に流入した冷媒は、液相Ａの比重が重くガス相Ｂの比重が軽いため、液相Ａがインナーヘッダ室１４の下方の全域に貯留され、ガス相Ｂがインナーヘッダ室１４の上方の全域に貯留される。そして、液相Ａの液位が下方孔１８ａより上方になると、液相Ａのオーバーフローによって各チューブ２の下方孔１８ａよりそれぞれ流出される。液相Ａは、このようなオーバーフローによってのみアウターヘッダ室１５および冷媒通路１０に流出される。従って、低冷媒流量時にも各チューブ２の冷媒通路１０にほぼ均等な量の液相Ａが流出される。
【００３９】
一方、インナーヘッダ室１４に貯留されたガス相Ｂは、液相Ａが流出しない中間孔１８ｂおよび上方孔１８ｃより主にガス圧によって流出される。ここで、中間孔１８ｂおよび下方孔１８ｃはガス流に対してフィルタの役目をするため、各チューブ２の中間孔１８ｂおよび上方孔１８ｃからほぼ均等に各チューブ２のアウターヘッダ室１５に流出される。そして、冷媒のガス相Ｂが液相Ａと基本的に別の孔より流出されるため、インナーヘッダ室１４に貯留された液相Ａがガス相Ｂの動圧をほとんど受けることなく吐出される。以上より、冷媒の流動量によらずほぼ均等に冷媒を各冷媒通路１０に分配でき、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００４０】
この第１の実施の形態では、冷媒用孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、インナーヘッダ室１４の周方向に対して３箇所の高さ位置に設けられた下方孔１８ａ、中間孔１８ｂおよび上方孔１８ｃから構成されているので、下方孔１８ａからは主に冷媒の液相Ａが流出し、中間孔１８ｂおよび上方孔１８ｃからは主に冷媒のガス相Ｂが流出することになる。従って、液相Ａがガス相Ｂの動圧の影響をほとんど受けることがなく、各冷媒通路１０への均一な分配に寄与する。
【００４１】
また、第１の実施の形態では、下方孔１８ａは、インナーヘッダ室１４内の全体の断面積に対し、下方孔１８ａを交点とする水平線Ｈより下方に位置するインナーヘッダ室１４内の断面積が３分の１程度になる位置に設定されているので、インナーヘッダ室１４内に３分の１の体積の液相Ａが常時貯留されるため、オーバーフローによる安定した液相Ａの流出が期待できる。
【００４２】
さらに、第１の実施の形態では、冷媒用孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、インナーヘッダ室１４の左右対称位置にそれぞれ設けられているので、インナーヘッダ室１４の左右位置から冷媒の液相Ａおよびガス相Ｂをそれぞれ流出できるため、インナーヘッダ室１４内から冷媒の液相Ａおよびガス相Ｂがスムーズに流出される。また、インナーヘッダ室１４内やアウターヘッダ室１５内の左右位置で圧力格差が発生することを防止できる。
【００４３】
次に、チューブプレート２ａの入口ヘッダ室１１の作成手順を図８（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。図８（ａ）に示すフラットなプレート部３０に対し、図８（ｂ）に示すように、アウターヘッダ室１５の外周に対応する押し出し部３１を作成する押し出し作業と押し出し部３１の中心位置に孔３２を形成する打ち抜き作業を行う。
【００４４】
次に、図８（ｃ）に示すように、押し出し部３１の内周側に戻し傾斜壁３３を作成する押し曲げ作業を行う。
【００４５】
次に、図８（ｄ）に示すように、戻し傾斜壁３３を更に押し曲げて仕切壁１３を作成する曲げ作業を行う。この曲げ作業により孔３２が拡径して連通孔１６とされる。最後に、仕切壁１３の所定の箇所を切断し（図面上でハッチングで示す）、冷媒用孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃ（図４等に示す）を作成すれば完了する。
【００４６】
従来例のように、冷媒通路１０と入口ヘッダ室１１との境界位置に一対の冷媒用保持突起を設ける場合には加工亀裂が発生するおそれがあったが、本発明では、入口ヘッダ室１１の内部に仕切壁１３を形成するため、加工亀裂を発生させることなく作成できる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
図９〜図１２は本発明の第２の実施の形態を示し、図９は蒸発器１Ｂの正面図、図１０は蒸発器１Ｂの要部断面図、図１１はチューブプレート２ａの内面図、図１２はチューブプレート２ａの入口ヘッダ室１１部分の拡大内面図である。
【００４８】
この蒸発器１Ｂは、図９および図１０に示すように、第１の実施の形態のものと比較して入口ヘッダー室１１および出口ヘッダー室１２の位置が上下逆転しており、入口ヘッダ室１１および出口ヘッダ室１２が冷媒通路１０の下方位置に配置されている。
【００４９】
そして、入口ヘッダ室１１は、上記した第１の実施の形態と同様に、仕切壁１３によってインナーヘッダ室１４とアウターヘッダ室１５に仕切られ、仕切壁１３には３箇所の高さ位置で、左右対称位置に冷媒用孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃが設けられている。各冷媒用孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、第１の実施の形態と結果的に同様な位置に設定されている。具体的には、各冷媒用孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、図１１および図１２に示すように、インナーヘッダ室１４内の最上点ｂより下方位置で、且つ、インナーヘッダ室１４の中心位置Ｏより上方に位置する上方孔１８ｃと、インナーヘッダ室１４の中心位置Ｏとほぼ同一高さの中間孔１８ｂと、インナーヘッダ室１４の中心位置Ｏより下方位置に位置する下方孔１８ａとから構成されている。上方孔１８ｃは、インナーヘッダ室１４内の全体の断面積に対し、上方孔１８ｃを交点とする水平線Ｈより上方に位置するインナーヘッダ室１４内の断面積が３分の１程度になる位置に設定されている。
【００５０】
他の構成は、上記した第１の実施の形態と同様であるため、図面の同一構成箇所には同一符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
次に、蒸発器１Ｂの冷媒流れを説明する。冷媒入口パイプ４から流入する冷媒は、ヘッダー入口タンク室１７内に流入し、各チューブ２のインナーヘッダ室１４より冷媒用孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃを介してアウターヘッダ室１５を経て冷媒通路１０に流入される。各冷媒通路１０に流入した冷媒は、各冷媒通路１０をＵ字状に流れ、ここを流れる過程で外部の流体との間で熱交換が行われる。冷媒通路１０を流れた冷媒は、各チューブ２の出口ヘッダ室１２よりヘッダー出口タンク室２０内を流れ、ここで他のチューブ２の冷媒通路１０を循環して来た冷媒と合流し、冷媒出口パイプ５より流出される。
【００５２】
冷媒流通過程中にあって、各チューブ２のインナーヘッダ室１４からアウターヘッダ室１５を経て冷媒通路１０に冷媒が供給される動作を詳しく説明する。インナーヘッダ室１４に流入した冷媒は、液相Ａの比重が重くガス相Ｂの比重が軽いため、液相Ａがインナーヘッダ室１４の下方の全域に貯留され、ガス相Ｂがインナーヘッダ室１４の上方の全域に貯留される。そして、ガス相Ｂのガス位が上方孔１８ｃより下方になると、ガス相がオーバーフローによってのみ各チューブ２の上方孔１８ｃよりそれぞれのアウターヘッダ室１５に流出される。従って、低冷媒流量時にも各チューブ２の冷媒通路１０にほぼ均等な量のガス相が流出される。また、インナーヘッダ室１４の液相Ａは、主に中間孔１８ｂおよび下方孔１８ａより各アウターヘッダ室１５に流出される。そして、上記したようにガス相Ｂがオーバーフローによってインナーヘッダ室１４から流出されるため、液相Ａはガス相Ｂの吹き寄せによる影響をほとんど受けることなく液位が均一となり、各チューブ２のアウターヘッダ室１５に均等に分配される。以上より、冷媒の流動量によらずほぼ均等に冷媒を各冷媒通路１０に分配でき、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００５３】
この第２の実施の形態では、冷媒用孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、仕切壁１３の３箇所の高さ位置に設けられ、インナーヘッダ室１４内の最上点ｂより下方位置で、且つ、インナーヘッダ室１４の中心位置Ｏより上方に位置する上方孔１８ｃと、インナーヘッダ室１４の中心位置Ｏとほぼ同一高さの中間孔１８ｂと、インナーヘッダ室１４の中心位置Ｏより下方位置に位置する下方孔１８ａとから構成されたので、下方孔１８ａおよび中間孔１８ｂからは主に冷媒の液相Ａが流出し、上方孔１８ｃからは主に冷媒のガス相Ｂが流出することになる。従って、液相Ａがガス相Ｂの動圧の影響をほとんど受けることがなく、各冷媒通路１０への均一な分配に寄与する。
【００５４】
また、第２の実施の形態では、上方孔１８ｃは、インナーヘッダ室１４内の全体の断面積に対し、上方孔１８ｃを交点とする水平線Ｈより上方に位置するインナーヘッダ室１４内の断面積が３分の１程度になる位置に設定されたので、インナーヘッダ室１４内に３分の１の体積のガス相Ｂが貯留されるため、オーバーフローによる安定したガス相Ｂの流出が期待できる。
【００５５】
さらに、第２の実施の形態では、冷媒用孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、インナーヘッダ室１４の左右対称位置にそれぞれ設けられたので、インナーヘッダ室１４の左右位置から冷媒の液相Ａおよびガス相Ｂをそれぞれ流出できるため、インナーヘッダ室１４内から冷媒の液相Ａおよびガス相Ｂをスムーズに流出できる。また、インナーヘッダ室１４内とアウターヘッダ室１５内の左右位置で圧力格差が発生することを防止できる。
【００５６】
（変形例）
図１３（ａ）〜（ｃ）は、上記した第１の実施の形態の変形例を示し、図１３（ａ）はチューブ２の傾斜角が−２０度に設置された場合の要部内面図、図１３（ｂ）はチューブ２の傾斜角が０度に設置された場合の要部内面図、図１３（ｃ）はチューブ２の傾斜角が＋２０度に設置されている場合の要部内面図である。
【００５７】
図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、チューブ２の傾斜角度に合わせて３箇所の冷媒用孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃの設置位置が変更され、冷媒用孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃは液位に対して左右対称位置に配置されている。
【００５８】
このように構成すれば、熱交換器の設置角度にかかわらず、インナーヘッダ室１４に同じ量の液相Ａを貯留できる。
【００５９】
また、上記した第２の実施の形態の場合にも略同様に構成すれば、熱交換器の設置角度にかかわらず、インナーヘッダ室１４に同じ量のガス相Ｂを貯留できる。
【００６０】
なお、上記した各実施の形態では、冷媒用孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃが３箇所の高さ位置に設けらているが、少なくとも２箇所の高さ位置に設ければ良い。上記第各実施の形態では、３箇所の高さ位置で計６個の冷媒用孔が設けられているが、４箇所以上の高さ位置で計８個以上が好ましい。このように構成すれば、液相Ａの吐出用として２個が、ガス相Ｂの吐出用として６個以上が確保され、冷媒の液相Ａとガス相Ｂの比率に対応させることができるためである。
【００６１】
なお、前記各実施の形態では、インナーヘッダ室１４の断面形状は、ほぼ楕円状であるが、断面形状がどのような形状でも良く、円状、矩形、三角であっても良い。
【００６２】
なお、前記各実施の形態では、チューブ２内の冷媒通路１０がＵ字形状であったが、冷媒通路１０の形状はストレート形状であっても、その以外の形状であっても本発明が適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す蒸発器の正面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す蒸発器の要部断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示すチューブプレートの内面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示すチューブプレートの入口ヘッダ室部分の拡大斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示すチューブプレートの入口ヘッダ室部分の拡大内面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態を示す図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態を示す図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）〜（ｄ）は入口ヘッダ室の作成手順を説明する各工程図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態を示す蒸発器の正面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態を示す蒸発器の要部断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態を示すチューブプレートの内面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態を示すチューブプレートの入口ヘッダ室部分の拡大内面図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態の変形例を示し、（ａ）はチューブの傾斜角が−２０度に設置された場合の要部内面図、（ｂ）はチューブの傾斜角が０度に設置された場合の要部内面図、（ｃ）はチューブの傾斜角が＋２０度に設置されている場合の要部内面図である。
【図１４】従来例を示す熱交換器の斜視図である。
【図１５】従来例を示す蒸発器の要部断面図である。
【図１６】従来例を示すチューブプレートの内面図である。
【図１７】従来例を示すチューブプレートの入口ヘッダ室部分の拡大内面図である。
【図１８】図１７のＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ蒸発器
２チューブ
４冷媒入口パイプ
５冷媒出口パイプ
１０冷媒通路
１１入口ヘッダ室
１２出口ヘッダ室
１３仕切壁
１４インナーヘッダ室
１５アウターヘッダ室
１７ヘッダ入口タンク室
１８ａ下方孔（冷媒用孔）
１８ｂ中間孔（冷媒用孔）
１８ｃ上方孔（冷媒用孔）
ａ最下点
ｂ最上点
Ｏ中心位置
Ｈ水平線

Claims

積層された複数のチューブ（２）を備え、この各チューブ（２）内に冷媒通路（１０）とこの冷媒通路（１０）の一端側に連通された入口ヘッダ室（１１）と前記冷媒通路（１０）の他端側に連通された出口ヘッダ室（１２）とが設けられ、前記入口ヘッダ室（１１）が前記冷媒通路（１０）の上方位置に配置された蒸発器（１Ａ）において、
前記入口ヘッダ室（１１）が仕切壁（１３）によってインナーヘッダ室（１４）とこの外周に配置され、前記冷媒通路（１０）に連通するアウターヘッダ室（１５）とに仕切られ、隣接する前記チューブ（２）の前記インナーヘッダ室（１４）間がそれぞれ連通され、前記インナーヘッダ室（１４）の集合によって冷媒入口パイプ（４）に接続されるヘッダ入口タンク室（１７）が形成され、前記仕切壁（１３）には前記インナーヘッダ室（１４）の最下点（ａ）より上方位置で、少なくとも２箇所の高さ位置に冷媒用孔（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）が設けられたことを特徴とする蒸発器（１Ａ）。
請求項１記載の蒸発器（１Ａ）であって、
前記冷媒用孔（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）は、前記仕切壁（１３）の３箇所の高さ位置に設けられ、前記インナーヘッダ室（１４）内の最下点（ａ）より上方位置で、且つ、前記インナーヘッダ室（１４）の中心位置（Ｏ）より下方に位置する下方孔（１８ａ）と、前記インナーヘッダ室（１４）の中心位置（Ｏ）とほぼ同一高さの中間孔（１８ｂ）と、前記インナーヘッダ室（１４）の中心位置（Ｏ）より上方位置に位置する上方孔（１８ｃ）とから構成されたことを特徴とする蒸発器（１Ａ）。
請求項２記載の蒸発器（１Ａ）であって、
前記下方孔（１８ａ）は、前記インナーヘッダ室（１４）内の全体の断面積に対し、前記下方孔（１８ａ）を交点とする水平線（Ｈ）より下方に位置する前記インナーヘッダ室（１４）内の断面積が３分の１程度になる位置に設定されたことを特徴とする蒸発器（１Ａ）。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された蒸発器（１Ａ）であって、
前記冷媒用孔（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）は、前記インナーヘッダ室（１４）の左右対称位置にそれぞれ設けられたことを特徴とする蒸発器（１Ａ）。
積層された複数のチューブ（２）を備え、この各チューブ（２）内に冷媒通路（１０）とこの冷媒通路（１０）の一端側に連通された入口ヘッダ室（１１）と前記冷媒通路（１０）の他端側に連通された出口ヘッダ室（１２）とが設けられ、前記入口ヘッダ室（１１）が前記冷媒通路（１０）の下方位置に配置された蒸発器（１Ｂ）において、
前記入口ヘッダ室（１１）が仕切壁（１３）によってインナーヘッダ室（１４）とこの外周に配置され、前記冷媒通路（１０）に連通するアウターヘッダ室（１５）とに仕切られ、隣接する前記チューブ（２）の前記インナーヘッダ室（１４）間がそれぞれ連通され、前記インナーヘッダ室（１４）の集合によって冷媒入口パイプ（４）に接続されるヘッダ入口タンク室（１７）が形成され、前記仕切壁（１３）には前記インナーヘッダ室（１４）の最上点（ｂ）より下方位置で、少なくとも２箇所の高さ位置に冷媒用孔（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）が設けられたことを特徴とする蒸発器（１Ｂ）。
請求項５記載の蒸発器（１Ｂ）であって、
前記冷媒用孔（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）は、前記仕切壁（１３）の３箇所の高さ位置に設けられ、前記インナーヘッダ室（１４）内の最上点（ｂ）より下方位置で、且つ、前記インナーヘッダ室（１４）の中心位置（Ｏ）より上方に位置する上方孔（１８ｃ）と、前記インナーヘッダ室（１４）の中心位置（Ｏ）とほぼ同一高さの中間孔（１８ｂ）と、前記インナーヘッダ室（１４）の中心位置（Ｏ）より下方位置に位置する下方孔（１８ａ）とから構成されたことを特徴とする蒸発器（１Ｂ）。
請求項６記載の蒸発器（１Ｂ）であって、
前記上方孔（１８ｃ）は、前記インナーヘッダ室（１４）内の全体の断面積に対し、前記上方孔（１８ｃ）を交点とする水平線（Ｈ）より上方に位置する前記インナーヘッダ室（１４）内の断面積が３分の１程度になる位置に設定されたことを特徴とする蒸発器（１Ｂ）。
請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載された蒸発器（１Ｂ）であって、
前記冷媒用孔（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）は、前記インナーヘッダ室（１４）の左右対称位置にそれぞれ設けられたことを特徴とする蒸発器（１Ｂ）。