JP2005043040A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱交換性能の優れ、エバポレータとして好適に使用される熱交換器を提供する。
【解決手段】 冷媒入出側タンク２と冷媒ターン側タンク３との間に、複数の熱交換管４からなる２列以上の熱交換管群５を設ける。冷媒入出側タンク２の冷媒入口ヘッダ室13内を、分流用抵抗板25により高さ方向に２つの空間13a、13bに区画する。熱交換管４を、第１の空間13bに臨むように冷媒入出側タンク２に接続する。分流用抵抗板25の長さ方向の中央部に１つの冷媒通過穴27を形成する。冷媒入出側タンク２の冷媒入口ヘッダ室13の第２の空間13aに流入した冷媒は、冷媒通過穴27を通過して第１の空間13bに入り、熱交換管４を通って冷媒ターン側タンク３に流入し、流れ方向を変えて熱交換管４を通って冷媒入出側タンク２の冷媒出口ヘッダ室14に流入する。
【選択図】 図８

Description

この発明は熱交換器に関し、さらに詳しくは、たとえば自動車に搭載される冷凍サイクルであるカーエアコンのエバポレータとして好適に使用される熱交換器に関する。

この明細書および特許請求の範囲において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

従来、カーエアコン用エバポレータとして、１対の皿状プレートを対向させて周縁部どうしをろう付してなる複数の偏平中空体が並列状に配置され、隣接する偏平中空体間にルーバ付きコルゲートフィンが配置されて偏平中空体にろう付された、所謂積層型エバポレータが広く用いられていた。ところが、近年、エバポレータのさらなる小型軽量化および高性能化が要求されるようになってきた。

そして、このような要求を満たすエバポレータとして、本出願人は、先に、互いに間隔をおいて配置された冷媒入出側タンクと冷媒ターン側タンクとの間に、両タンクの長さ方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の熱交換管からなる熱交換管群が、通風方向に間隔をおいて２列設けられ、各熱交換管群を構成する熱交換管の両端部がそれぞれ両タンクに接続され、冷媒入出側タンク内が、仕切壁により通風方向に並んだ冷媒入口ヘッダ室と冷媒出口ヘッダ室とに仕切られ、両ヘッダ室内にそれぞれ１つの熱交換管群を構成する熱交換管が連通させられ、冷媒入出側タンクの冷媒入口ヘッダ室に流入した冷媒が、熱交換管を通って冷媒ターン側タンクに流入し、ここで流れ方向を変えて熱交換管を通って冷媒入出側タンクの冷媒出口ヘッダ室に流入するようになされ、冷媒入出側タンクの冷媒出口ヘッダ室内が、冷媒通過穴を有する仕切板によって熱交換管が臨む第１の空間と冷媒が流出する第２の空間とに区画されているエバポレータを提案した（特許文献１参照）。このエバポレータにおいては、冷媒出口ヘッダ室内の冷媒通過穴を有する仕切板の働きにより、各熱交換管群を構成する熱交換管の冷媒流通量を均一化し、これによりエバポレータの熱交換性能の向上が図られている。

しかしながら、本発明者等が種々検討した結果、特許文献１記載のエバポレータにおいても、各熱交換管群を構成する熱交換管の冷媒流通量の均一化が十分ではなく、エバポレータの熱交換性能向上効果が十分得られないことが判明した。
特開２００３−７５０２４号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、熱交換性能の優れた熱交換器を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の態様からなる。

1)互いに間隔をおいて配置された冷媒入出側タンクと冷媒ターン側タンクとの間に、両タンクの長さ方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の熱交換管からなる熱交換管群が、通風方向に間隔をおいて複数列設けられ、各熱交換管群の熱交換管の両端部がそれぞれ両タンクに接続され、冷媒入出側タンク内が、仕切壁により通風方向に並んだ冷媒入口ヘッダ室と冷媒出口ヘッダ室とに区画され、両ヘッダ室内にそれぞれ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が連通させられ、冷媒入出側タンクの冷媒入口ヘッダ室に流入した冷媒が、熱交換管を通って冷媒ターン側タンクに流入し、ここで流れ方向を変えて熱交換管を通って冷媒入出側タンクの冷媒出口ヘッダ室に流入するようになされた熱交換器において、
冷媒入出側タンクの冷媒入口ヘッダ室内が、分流用抵抗板によって熱交換管が臨む第１の空間と冷媒が流入する第２の空間とに区画され、分流用抵抗板に１つの冷媒通過穴が形成されている熱交換器。

2)冷媒通過穴が、分流用抵抗板の長さ方向の中央部に形成されている上記1)記載の熱交換器。

3)冷媒通過穴が、冷媒入出側タンクの冷媒入口ヘッダ室に連通するすべての熱交換管のうち冷媒入出側タンクの長さ方向に隣り合う熱交換管どうしの間に位置している上記1)または2)記載の熱交換器。

4)冷媒通過穴の面積が、１本の熱交換管の冷媒通路総横断面積よりも大きくなっている上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

5)冷媒通過穴が円形であり、その直径が３〜８ｍｍである上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

6)冷媒入出側タンクにおける前記第１の空間と連通する熱交換管が接続される壁部分の冷媒通過穴と対応する部分に、冷媒通過穴を通過した冷媒を冷媒入口ヘッダ室の長さ方向に分流させる分流部材が、内方突出状に設けられている上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

7)分流部材が、分流用抵抗板側に山形に突出しかつ冷媒入口ヘッダ室の幅方向に伸びる凸条である上記6)記載の熱交換器。

8)冷媒入出側タンクの冷媒出口ヘッダ室内が、分流用補助抵抗板により熱交換管が臨む第１の空間と冷媒が流出する第２の空間とに区画され、分流用補助抵抗板に冷媒通過穴が形成されている上記1)〜7)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

9)冷媒入出側タンクが、熱交換管が接続されたアルミニウム製の第１部材と、第１部材における熱交換管とは反対側の部分にろう付されたアルミニウム押出形材製の第２部材とよりなり、仕切壁、分流用抵抗板および分流用補助抵抗板が第２部材に一体に形成されている上記8)記載の熱交換器。

10)第１部材が少なくとも片面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートよりなる上記9)記載の熱交換器。

11)冷媒入出側タンクの一端部に、冷媒入口ヘッダ室の第２の空間に連通する冷媒入口および冷媒出口ヘッダ室の第２の空間に連通する冷媒出口が設けられている上記8)〜10)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

12)冷媒ターン側タンク内が、仕切壁により、冷媒入出側タンクの冷媒入口ヘッダ室の第１の空間に連通した熱交換管が臨む第１の空間と、冷媒入出側タンクの冷媒出口ヘッダ室に連通した熱交換管が臨む第２の空間とに区画され、両タンクの長さ方向に関して分流用抵抗板の冷媒通過穴と対応する位置において仕切壁に冷媒堰き止め部分が設けられ、仕切壁の冷媒堰き止め部分を除いた位置に冷媒通過穴を有する冷媒通過部分が設けられている上記1)〜11)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

13)仕切壁の冷媒堰き止め部分の長さが２８ｍｍ以上である上記12)記載の熱交換器。

14)仕切壁に形成された冷媒通過穴の数と、各熱交換管群の熱交換管の数との比率である開口率が２０〜９０％である上記12)または13)記載の熱交換器。

15)冷媒ターン側タンクが、熱交換管が接続されたアルミニウム製の第１部材と、第１部材における熱交換管とは反対側の部分にろう付されたアルミニウム押出形材製の第２部材とよりなり、仕切壁が第２部材に一体に形成されている上記12)〜14)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

16)第１部材が少なくとも片面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートよりなる上記15)記載の熱交換器。

17)圧縮機、コンデンサおよびエバポレータを備えており、エバポレータが、上記1)〜16)のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる冷凍サイクル。

18)上記17)記載の冷凍サイクルが、エアコンとして搭載されている車両。

上記1)の熱交換器によれば、冷媒は、冷媒入出側タンクの冷媒入口ヘッダ室における第２の空間内に送り込まれ、分流用抵抗板の１つの冷媒通過穴を通過して第１の空間に流入し、第１の空間から冷媒入口ヘッダ室に連通しているすべての熱交換管に分流する。そして、分流用抵抗板には１つの冷媒通過穴が形成されているだけであるので、冷媒は第２の空間からゆるやかに第１の空間内に流入し、第１の空間全体に行き渡ってすべての熱交換管内に流入する。したがって、冷媒入出側タンクの冷媒入口ヘッダ室に接続された熱交換管における冷媒流通量が均一化され、熱交換器の熱交換性能が向上する。

上記2)〜5)の熱交換器によれば、冷媒入出側タンクの冷媒入口ヘッダ室に連通する熱交換管における冷媒流通量が一層均一化され、熱交換器の熱交換性能が向上する。

上記6)および7)の熱交換器によれば、分流用抵抗板の冷媒通過穴を通過した冷媒を、効率良く冷媒入口ヘッダ室の第１の空間全体に行き渡らせることができるので、冷媒入出側タンクの冷媒入口ヘッダ室に接続された熱交換管における冷媒流通量がより一層均一化され、熱交換器の熱交換性能が向上する。
上記8)の熱交換器によれば、冷媒は、冷媒ターン側タンクにおいて流れ方向を変え、熱交換管を通って冷媒入出側タンクの冷媒出口ヘッダ室の第１の空間に流入し、分流用補助抵抗板の冷媒通過穴を通過して、第２の空間内に入る。そして、分流用補助抵抗板によって冷媒の流れに抵抗が付与されるので、冷媒入口ヘッダ室の第１の空間から第１の空間に連通した熱交換管への分流が一層均一化されるとともに、冷媒ターン側タンクからこれに連通した熱交換管への分流も均一化される。したがって、すべての熱交換管群の熱交換管の冷媒流通量が均一化され、熱交換器の性能が向上する。

上記9)の熱交換器によれば、仕切壁、分流用抵抗板および分流用補助抵抗板が第２部材に一体に形成されているので、冷媒入出側タンク内に仕切壁、分流用抵抗板および分流用補助抵抗板を設ける作業が簡単になる。

上記10)の熱交換器によれば、第１部材の少なくとも片面のろう材層を利用し、第１部材と第２部材とをろう付して冷媒入出側タンクを形成するのと同時に、第１部材と熱交換管とをろう付して冷媒入出側タンクに熱交換管を接続することができるので、製造作業が簡単になる。

上記11)の熱交換器のように、冷媒入出側タンクの一端部に、冷媒入口ヘッダ室に連通する冷媒入口および冷媒出口ヘッダ室に連通する冷媒出口が設けられていると、各熱交換管群を構成する熱交換管の冷媒流通量の不均一化が顕著になるが、この場合であっても、上記1)〜8)のうちのいずれかの構成を備えておれば、熱交換管の冷媒流通量を均一化することが可能になる。

上記12)〜14)の熱交換器によれば、冷媒入出側タンクの冷媒入口室の第１の空間から熱交換管を通って冷媒ターン側タンクの第１の空間に流入してきた冷媒の流れに、冷媒堰き止め部分によって抵抗が付与されるので、冷媒入出側タンクの冷媒入口ヘッダ室に接続された熱交換管における冷媒流通量が一層均一化される。

上記15)の熱交換器によれば、冷媒ターン側タンクの仕切壁が、アルミニウム押出形材製の第２部材と一体に形成されているので、冷媒ターン側タンク内に仕切壁を設ける作業が簡単になる。

上記16)の熱交換器によればによれば、第１部材の少なくとも片面のろう材層を利用し、第１部材と第２部材とをろう付して冷媒ターン側タンクを形成するのと同時に、第１部材と熱交換管とをろう付して冷媒ターン側タンクに熱交換管を接続することができるので、製造作業が簡単になる。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明をエバポレータに適用したものである。

なお、以下の説明において、図１および図２の上下、左右をそれぞれ上下、左右といい、熱交換管群の隣接する熱交換管どうしの間の通風間隙を流れる空気の下流側（図１に矢印Ｘで示す方向、図４および図５の右側）を前、これと反対側を後というものとする。

図１〜図５はこの発明によるエバポレータの全体構成を示し、図６および図７は要部の構成を示し、図８はこの発明によるエバポレータにおける冷媒の流れ方を示す。

図１〜図３において、エバポレータ(1)は、上下方向に間隔をおいて配置されたアルミニウム製冷媒入出側タンク(2)およびアルミニウム製冷媒ターン側タンク(3)と、両タンク(2)(3)間に左右方向に間隔をおいて並列状に配置された複数のアルミニウム製熱交換管(4)からなり、かつ前後方向に間隔をおいて配置された複数列、ここでは２列の熱交換管群(5)と、各熱交換管群(5)の隣接する熱交換管(4)どうしの間の通風間隙、および各熱交換管群(5)の左右両端の熱交換管(4)の外側に配置されて熱交換管(4)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(6)と、左右両端のコルゲートフィン(6)の外側に配置されてコルゲートフィン(6)にろう付されたアルミニウム製サイドプレート(7)とを備えている。

図４〜図６に示すように、冷媒入出側タンク(2)は、少なくとも外面（下面）にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートから形成されかつ熱交換管(4)が接続されたプレート状の第１部材(8)と、アルミニウム押出形材から形成されたベア材よりなりかつ第１部材(8)の上側を覆う第２部材(9)と、左右両端開口を閉鎖するアルミニウム製キャップ(11)(12)とよりなり、前側に位置する冷媒入口ヘッダ室(13)と後側に位置する冷媒出口ヘッダ室(14)とを備えている。

第１部材(8)は、その前後両側部分に、それぞれ中央部が下方に突出した曲率の小さい横断面円弧状の湾曲部(15)を有している。各湾曲部(15)に、前後方向に長い複数の管挿通穴(16)が、左右方向に間隔をおいて形成されている。前後両湾曲部(15)の管挿通穴(16)は、それぞれ左右方向に関して同一位置にある。前側湾曲部(15)の前縁および後側湾曲部(15)の後縁に、それぞれ立ち上がり壁(17)が全長にわたって一体に形成されている。また、第１部材(8)の両湾曲部(15)間の平坦部(18)に、複数の貫通穴(19)が左右方向に間隔をおいて形成されている。

第２部材(9)は下方に開口した横断面略ｍ字状であり、左右方向に伸びる前後両壁(21)(22)と、前後両壁(21)(22)間の中央部に設けられかつ左右方向に伸びるとともに冷媒入出側タンク(2)内を前後２つの空間に仕切る仕切壁(23)と、前後両壁(21)(22)および仕切壁(23)の上端どうしをそれぞれ一体に連結する上方に突出した２つの略円弧状連結壁(24)とを備えている。前壁(21)および仕切壁(23)の下端部どうしは、分流用抵抗板(25)により全長にわたって一体に連結されている。また、後壁(22)および仕切壁(23)の下端部どうしは、分流用補助抵抗板(26)により全長にわたって一体に連結されている。なお、分流用抵抗板(25)および分流用補助抵抗板(26)は前壁(21)または後壁(22)および仕切壁(23)と別体のものが前壁(21)および後壁(22)と、仕切壁(23)に固着されていてもよい。

分流用抵抗板(25)の左右方向の中央部に、１つの円形冷媒通過穴(27)が形成されている。円形冷媒通過穴(27)は、前側熱交換管群(5)の左右方向中央部の２本の熱交換管(4)間に位置しており、円形冷媒通過穴(27)の左右方向の大きさ（直径）は２本の熱交換管(4)間の間隔よりも小さくなっている。円形冷媒通過穴(27)の直径は３〜８ｍｍであることが好ましい。円形冷媒通過穴(27)の直径が３ｍｍ未満であると通路抵抗が大きくなってエアコンシステムの負荷が大きくなり、しかも冷媒流速が速くなって冷媒通過音が大きくなるおそれがある。また、円形冷媒通過穴(27)の直径が８ｍｍを越えると中央部に流れる冷媒量が多くなり、しかも冷媒入口ヘッダ室(13)の後述する下部空間(13b)全体に冷媒が行き渡りにくくなるおそれがある。また、円形冷媒通過穴(27)の面積は、１本の熱交換管(4)の冷媒通路総横断面積よりも大きくなっている。なお、分流用抵抗板(25)に形成される冷媒通過穴の形状は円形に限定されるものではなく、適宜変更可能であり、たとえば楕円形（数学的に定義される楕円に限らず、楕円に近い形状も含まれる。）であってもよい。円形以外の形状の冷媒通過穴の場合にも、その面積は上述した通りとするとともに、前側熱交換管群(5)の左右方向中央部の２本の熱交換管(4)間に位置する大きさとする。

分流用補助抵抗板(26)の後側部分における左右両端部を除いた部分には、左右方向に長い複数の冷媒通過穴(28)(28A)が左右方向に間隔をおいて貫通状に形成されている。左右方向の中央部の冷媒通過穴(28A)の長さは、後側熱交換管群(5)の隣接する熱交換管(4)どうしの間隔よりも短くなっており、後側熱交換管群(5)の左右方向の中央部の隣接する２本の熱交換管(4)間に形成されている。また、他の冷媒通過穴(28)の長さは中央部の冷媒通過穴(28A)の長さよりも長くなっている。分流用抵抗板(25)下面の前縁部および分流用補助抵抗板(26)下面の後縁部に、それぞれ下方に突出した凸条(25a)(26a)が全長にわたって一体に形成されている。仕切壁(23)の下端は両凸条(25a)(26a)の下端よりも下方に突出しており、その下縁に下方に突出しかつ第１部材(8)の貫通穴(19)に嵌め入れられる複数の突起(23a)が左右方向に間隔をおいて一体に形成されている。突起(23a)は、仕切壁(23)の所定部分を切除することにより形成されている。

各キャップ(11)(12)はベア材からプレス、鍛造または切削などにより形成されたものであり、左右方向内面に第１および第２部材(8)(9)の左右両端部が嵌め入れられる凹所が形成されている。右側キャップ(12)には、冷媒入口ヘッダ室(13)における分流用抵抗板(25)よりも上方の部分に通じる冷媒流入口(12a)と、冷媒出口ヘッダ室(14)における分流用補助抵抗板(26)よりも上方の部分に通じる冷媒流出口(12b)が形成されている。また、右側キャップ(12)に、冷媒流入口(12a)に通じる冷媒入口(29a)および冷媒流出口(12b)に通じる冷媒出口(29b)を有するアルミニウム製冷媒入出部材(29)がろう付されている。

そして、両部材(8)(9)が、第２部材(9)の突起(23a)が第１部材(8)の貫通穴(19)に挿通されてかしめられるとともに、第２部材(9)の凸条(25a)(26a)と第１部材(8)の立ち上がり壁(17)とが係合した状態で、第１部材(8)のろう材層を利用して相互にろう付され、さらに両キャップ(11)(12)がシート状ろう材を用いて第１および第２部材(8)(9)にろう付されることにより冷媒入出側タンク(2)が形成されており、第２部材(9)の仕切壁(23)よりも前側の部分が冷媒入口ヘッダ室(13)、同じく仕切壁(23)よりも後側の部分が冷媒出口ヘッダ室(14)となっている。また、冷媒入口ヘッダ室(13)は分流用抵抗板(25)により上下両空間(13a)(13b)に区画されており、これらの空間(13a)(13b)は円形冷媒通過穴(27)により連通させられている。下空間(13b)が、前側熱交換管群(5)の熱交換管(4)が臨む第１の空間であり、上空間(13a)が、冷媒が流入する第２の空間である。冷媒出口ヘッダ室(14)は分流用補助抵抗板(26)により上下両空間(14a)(14b)に区画されており、これらの空間(14a)(14b)は冷媒通過穴(28)(28A)により連通させられている。下空間(14b)が、後側熱交換管群(5)の熱交換管(4)が臨む第１の空間であり、上空間(14a)が、冷媒が流出する第２の空間である。右側キャップ(12)の冷媒流入口(12a)は冷媒入口ヘッダ室(13)の上部空間(13a)内に通じ、冷媒流出口(12b)は冷媒出口ヘッダ室(14)の上部空間(14a)内に通じている。

図４、図５および図７に示すように、冷媒ターン側タンク(3)は、少なくとも外面（上面）にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートから形成されかつ熱交換管(4)が接続されたプレート状の第１部材(31)と、アルミニウム押出形材から形成されたベア材よりなりかつ第１部材(31)の下側を覆う第２部材(32)と、左右両端開口を閉鎖するアルミニウム製キャップ(33)とよりなり、前側に位置する冷媒流入側ヘッダ室(34)と後側に位置する冷媒流出側ヘッダ室(35)とを備えている。

冷媒ターン側タンク(3)は、頂面(3a)、前後両側面(3b)および底面(3c)を有しており、冷媒ターン側タンク(3)の頂面(3a)は、前後方向の中央部が最高位部(36)となるとともに、最高位部(36)から前後両側に向かって徐々に低くなるように全体に横断面円弧状に形成されている。冷媒ターン側タンク(3)の前後両側部分に、頂面(3a)における最高位部(36)の前後両側から前後両側面(3b)まで伸びる溝(37)が、左右方向に間隔をおいて複数形成されている。各溝(37)の底面は平坦面である。各溝(37)における冷媒ターン側タンク(3)の頂面(3a)に存在する第１部分(37a)の深さは、その全長にわたって等しくなっている。各溝(37)の第１部分(37a)の両側面はそれぞれ上方に向かって左右方向外方に傾斜しており、各溝(37)の第１部分(37a)の溝幅は、溝底から開口に向かって徐々に広がっている。また、各溝(37)の縦断面において、第１部分(37a)の底面の形状は、冷媒ターン側タンク(3)の頂面(3a)の最高位部(36)側から前後方向外側に向かって下方に湾曲した円弧状となっている。

各溝(37)における冷媒ターン側タンク(3)の頂面(3a)と前後両側面(3b)との連接部(3d)に存在する第２部分(37b)の底面は、前後方向外側に向かって下方に傾斜している。第２部分(37b)の底面は、第１部分(37a)の底面の端部に連なっている。各溝(37)における冷媒ターン側タンク(3)の前後両側面(3b)に存在する第３部分(37c)の底面は垂直となっている。各溝(37)の第３部分(37c)の幅は溝底から開口まで同一である。

第１部材(31)は、前後方向の中央部が上方に突出した横断面円弧状であり、その前後両側縁に垂下壁(31a)が全長にわたって一体に形成されている。そして、第１部材(31)の上面が冷媒ターン側タンク(3)の頂面(3a)となり、垂下壁(31a)の外面が冷媒ターン側タンク(3)の前後両側面(3b)となっている。第１部材(31)の前後両側において、前後方向中央の最高位部(36)から垂下壁(31a)の下端にかけて溝(37)が形成されている。第１部材(31)の前後中央の最高位部(36)を除いた前後両側部分における隣接する溝(37)どうしの間に、それぞれ前後方向に長い管挿通穴(38)が形成されている。前後の管挿通穴(38)は左右方向に関して同一位置にある。第１部材(31)の前後方向中央の最高位部(36)に、複数の貫通穴(39)が左右方向に間隔をおいて形成されている。第１部材(31)は、アルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことによって、垂下壁(31a)、溝(37)、管挿通穴(38)および貫通穴(39)を同時に形成することによりつくられる。

第２部材(32)は上方に開口した横断面略ｗ字状であり、前後方向外側に向かって上方に湾曲した左右方向に伸びる前後両壁(41)(42)と、前後両壁(41)(42)間の中央部に設けられかつ左右方向に伸びるとともに冷媒ターン側タンク(3)内を前後２つの空間に仕切る垂直状の仕切壁(43)と、前後両壁(41)(42)および仕切壁(43)の下端どうしをそれぞれ一体に連結する２つの連結壁(44)とよりなる。そして、連結壁(44)外面が冷媒ターン側タンク(3)の底面(3c)となり、前後両壁(41)(42)の外面が前後両側面(3b)と底面(3c)との連接部(3e)となっている。前後両壁(41)(42)の上端面における前後方向内縁に、それぞれ上方に突出した凸条(41a)(42a)が全長にわたって一体に形成されている。

仕切壁(43)の上端は前後両壁(41)(42)の上端よりも上方に突出しており、その上縁に、上方に突出しかつ第１部材(31)の貫通穴(39)に嵌め入れられる複数の突起(43a)が左右方向に間隔をおいて一体に形成されている。また、仕切壁(43)の中央部の所定長さ部分を除いた左右両側部分における隣り合う突起(43a)間には、それぞれその上縁から冷媒通過用切り欠き(43b)が形成されている。突起(43a)および切り欠き(43b)は、仕切壁(43)の所定部分を切除することにより形成されている。

各キャップ(33)はベア材からプレス、鍛造または切削などにより形成されたものであり、左右方向内面に第１および第２部材(31)(32)の左右両端部が嵌め入れられる凹所を有している。

そして、両部材(31)(32)が、第２部材(32)の突起(43a)が貫通穴(39)に挿通されてかしめられるとともに、第１部材(31)の垂下壁(31a)と第２部材(32)の凸条(41a)(42a)とが係合した状態で、第１部材(31)のろう材層を利用して相互にろう付され、さらに両キャップ(33)がシート状ろう材を用いて第１および第２部材(31)(32)にろう付されることにより冷媒ターン側タンク(3)が形成されており、第２部材(32)の仕切壁(43)よりも前側の部分が冷媒流入側ヘッダ室(34)、同じく仕切壁(43)よりも後側の部分が冷媒流出側ヘッダ室(44)となっている。冷媒流入側ヘッダ室(34)内が、前側熱交換管群(5)の熱交換管(4)が臨む第１の空間であり、冷媒流出側ヘッダ室(35)内が、後側熱交換管群(5)の熱交換管(4)が臨む第２の空間である。第２部材(32)の仕切壁(43)の切り欠き(43b)の上端開口は第１部材(31)によって閉じられ、これにより冷媒通過穴(45)が形成されている。なお、冷媒通過穴(45)としては、仕切壁(43)に形成した切り欠き(43b)の上端開口を第１部材(31)によって閉じたものに代えて、仕切壁(43)に形成した貫通穴からなるものとすることができる。

仕切壁(43)の長さ方向の中央部、すなわち左右方向に関して冷媒入出側タンク(2)の分流用抵抗板(25)の円形冷媒通過穴(27)と対応する位置に、冷媒通過穴(45)の存在しない冷媒堰き止め部分(46)が設けられるとともに、冷媒堰き止め部分(46)の左右両側に、それぞれ１または２以上、ここでは２以上の冷媒通過穴(45)が形成された冷媒通過部分(47)が設けられている。冷媒堰き止め部分(46)の左右方向の長さは２８ｍｍ以上であることが好ましい。この長さが２８ｍｍ未満であると中央部に流れる冷媒量が多くなるおそれがある。さらに、各冷媒通過部分(47)に形成された冷媒通過穴(45)の数と、各熱交換管群(5)の熱交換管(4)の数との比率である開口率は２０〜９０％であることが好ましい。各冷媒通過部分(47)に形成された冷媒通過穴(45)の数と、各熱交換管群(5)の熱交換管(4)の数との比率である開口率が２０％未満であると通路抵抗が多くなって性能が低下するおそれがあり、９０％を越えると分流制御機能が働かなくおそれがある。

前後の熱交換管群(5)を構成する熱交換管(4)はアルミニウム押出形材で形成されたベア材からなり、前後方向に幅広の偏平状で、その内部に長さ方向に伸びる複数の冷媒通路(4a)が並列状に形成されている。また、熱交換管(4)の前後両端壁は外方に突出した円弧状となっている。前側の熱交換管群(5)の熱交換管(4)と、後側の熱交換管群(5)の熱交換管(4)とは、左右方向の同一位置に来るように配置されており、熱交換管(4)の上端部は冷媒入出側タンク(2)の第１部材(8)の管挿通穴(16)に挿通されて第１部材(8)のろう材層を利用して第１部材(8)にろう付され、同じく下端部は冷媒ターン側タンク(3)の第１部材(31)の管挿通穴(38)に挿通されて第１部材(31)のろう材層を利用して第１部材(31)にろう付されている。そして、前側熱交換管群(5)の熱交換管(4)が冷媒入口ヘッダ室(13)および冷媒流入側ヘッダ室(34)に連通し、後側熱交換管群(5)の熱交換管(4)が冷媒出口ヘッダ室(14)および冷媒流出側ヘッダ室(35)に連通している。

ここで、熱交換管(4)の左右方向の厚みである管高さは０．７５〜１．５ｍｍ、前後方向の幅である管幅は１２〜１８ｍｍ、周壁の肉厚は０．１７５〜０．２７５ｍｍ、冷媒通路(4a)どうしを仕切る仕切壁の厚さは０．１７５〜０．２７５ｍｍ、仕切壁のピッチは０．５〜３．０ｍｍ、前後両端壁の外面の曲率半径は０．３５〜０．７５ｍｍであることが好ましい。

なお、熱交換管(4)としては、アルミニウム押出形材製のものに代えて、アルミニウム製電縫管の内部にインナーフィンを挿入することにより複数の冷媒通路を形成したものを用いてもよい。また、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートに圧延加工を施すことにより形成され、かつ連結部を介して連なった２つの平坦壁形成部と、各平坦壁形成部における連結部とは反対側の側縁より隆起状に一体成形された側壁形成部と、平坦壁形成部の幅方向に所定間隔をおいて両平坦壁形成部よりそれぞれ隆起状に一体成形された複数の仕切壁形成部とを備えた板を、連結部においてヘアピン状に曲げて側壁形成部どうしを突き合わせて相互にろう付し、仕切壁形成部により仕切壁を形成したものを用いてもよい。この場合、コルゲートフィンはベア材からなるものを用いる。

コルゲートフィン(6)は両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートを用いて波状に形成されたものであり、その波頭部と波底部を連結する連結部に、前後方向に並列状に複数のルーバ(6a)が形成されている。コルゲートフィン(6)は前後両熱交換管群(5)に共有されており、その前後方向の幅は前側熱交換管群(5)の熱交換管(4)の前側縁と後側熱交換管群(5)の熱交換管(4)の後側縁との間隔をほぼ等しくなっている。ここで、コルゲートフィン(6)のフィン高さである波頭部と波底部との直線距離は７．０ｍｍ〜１０．０ｍｍ、同じくフィンピッチである連結部のピッチは１．３〜１．８ｍｍであることが好ましい。

エバポレータ(1)は、各構成部材を組み合わせて仮止めし、すべての構成部材を一括してろう付することにより製造される。

エバポレータ(1)は、圧縮機およびコンデンサとともに冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして車両、たとえば自動車に搭載される。

上述したエバポレータ(1)において、図８に示すように、圧縮機、コンデンサおよび減圧手段を通過した気液混相の２層冷媒が冷媒入出部材(29)の冷媒入口(29a)および右側キャップ(12)の冷媒流入口(12a)を通って冷媒入出側タンク(2)の冷媒入口ヘッダ室(13)の上部空間(13a)内に入り、分流用抵抗板(25)の１つの円形冷媒通過穴(27)を通過して下部空間(13b)に流入し、下部空間(13b)から分流して前側熱交換管群(5)のすべての熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内に流入する。ここで、分流用抵抗板(25)には１つの円形冷媒通過穴(27)が形成されているだけであるので、冷媒はゆるやかに下部空間(13b)内に流入し、下部空間(13b)全体に行き渡ってすべての熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内に流入し、これらの熱交換管(4)における冷媒流通量が均一化される。

すべての熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内に流入した冷媒は、冷媒通路(4a)内を下方に流れて冷媒ターン側タンク(3)の冷媒流入側ヘッダ室(34)内に入る。冷媒流入側ヘッダ室(34)内に入った冷媒は、仕切壁(43)の冷媒堰き止め部分(46)の働きにより左右方向外方に流れ、冷媒通過部分(47)の冷媒通過穴(45)を通って冷媒流出側ヘッダ室(35)内に入る。すなわち、冷媒堰き止め部分(46)により冷媒の流れに抵抗が付与されるので、冷媒入口ヘッダ室(13)の下部空間(13b)から前側熱交換管群(5)の円形冷媒通過穴(27)に近い熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内のみへの流入が抑制されるとともに、他の熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内への流入が促進され、前側熱交換管群(5)のすべての熱交換管(4)における冷媒流通量が一層均一化される。

冷媒流出側ヘッダ室(35)内に入った冷媒は、分流して後側熱交換管群(5)のすべての熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内に流入し、流れ方向を変えて冷媒通路(4a)内を上方に流れて冷媒入出側タンク(2)の冷媒出口ヘッダ室(14)の下部空間(14b)内に入る。ここで、分流用補助抵抗板(26)によっても冷媒の流れに抵抗が付与されるので、冷媒流出側ヘッダ室(35)から後側熱交換管群(5)のすべての熱交換管(4)への分流が均一化されるとともに、冷媒入口ヘッダ室(13)の下部空間(13b)から前側熱交換管群(5)のすべての熱交換管(4)への分流も一層均一化される。その結果、両熱交換管群(5)のすべての熱交換管(4)の冷媒流通量が均一化される。

ついで、冷媒は分流用補助抵抗板(26)の冷媒通過穴(28)(28A)を通って冷媒出口ヘッダ室(14)の上部空間(14a)内に入り、キャップ(12)の冷媒流出口(12b)および冷媒入出部材(29)の冷媒出口(29b)を通って流出する。そして、冷媒が前側熱交換管群(5)の熱交換管(4)の冷媒通路(4a)、および後側熱交換管群(5)の熱交換管(4)の冷媒通路(4a)を流れる間に、通風間隙を図１に矢印Ｘで示す方向に流れる空気と熱交換をし、気相となって流出する。

このとき、コルゲートフィン(6)の表面に凝縮水が発生し、この凝縮水が冷媒ターン側タンク(3)の頂面(3a)に流下する。冷媒ターン側タンク(3)の頂面(3a)に流下した凝縮水は、キャピラリ効果により溝(37)の第１部分(37a)内に入り、溝(37)内を流れて第３部分(37c)の下端から冷媒ターン側タンク(3)の下方へ落下する。こうして、冷媒ターン側タンク(3)の頂面(3a)とコルゲートフィン(6)の下端との間に多くの凝縮水が溜まることに起因する凝縮水の氷結が防止され、その結果エバポレータ(1)の性能低下が防止される。

図９はこの発明の第２の実施形態を示す。

図９に示す実施形態の場合、冷媒入出側タンク(2)の分流用補助抵抗板(26)には、仕切壁(43)の各冷媒通過部分(47)と対応する部分に、左右方向に長い複数の冷媒通過穴(28)が左右方向に間隔をおいて形成されている。すべての冷媒通過穴(28)の長さは等しくなっている。その他の構成は第１の実施形態と同じである。

第２の実施形態の場合も、冷媒がエバポレータを流れる際に、各熱交換管群(5)のすべての熱交換管(4)の冷媒流通量が均一化される。

図１０はこの発明の第３の実施形態を示す。

図１０に示す実施形態の場合、冷媒入出側タンク(2)の第１部材(8)における左右方向の中央部でかつ円形冷媒通過穴(27)の左右方向の中心の真下の部分に、第１部材(8)を上方に山形に曲げることによって、上方に突出しかつ前後方向に伸びる横断面山形の凸条(50)が形成されている。凸条(50)の前後方向の長さは、少なくとも円形貫通穴(27)の直径（前後方向の大きさ）と等しいことが好ましい。凸条(50)は、上部空間(13a)から円形冷媒通過穴(27)を通過してきた冷媒を、冷媒入口ヘッダ室(13)の下部空間(13b)内で左右方向に分流する分流部材である。なお、凸条(50)は、下部材(8)をアルミニウムブレージングシートからプレス成形する際に同時に形成される。なお、第１部材(8)を上方に曲げる代わりに、別部材を第１部材(8)上面に固着することによって、凸条を形成してもよい。

上記すべての実施形態においては、両タンク(2)(3)の前後両側部分間にそれぞれ１つの熱交換管群(5)が設けられているが、これに限るものではなく、両タンク(2)(3)の前後両側部分間にそれぞれ１または２以上の熱交換管群(5)が設けられていてもよい。また、上記すべての実施形態においては、最高位部(34)が冷媒ターン側タンク(3)の前後方向の中央部に位置しているが、これに限るものではなく、冷媒ターン側タンク(3)の前後方向の中央部から外れた位置にあってもよい。この場合も、最高位部の前後両側にそれぞれ１または２以上の熱交換管群が設けられる。さらに、上記すべての実施形態においては、冷媒入出側タンク(2)が上、冷媒ターン側タンク(3)が下となっているが、これとは逆に、冷媒入出側タンク(2)が下、冷媒ターン側タンク(3)が上にくるように用いられる場合がある。

この発明によるエバポレータの全体構成を示す斜視図である。 同じく後方から見た一部省略垂直断面図である。 図２のIII−III線断面図である。 図２のIV−IV線断面図である。 図２のV−V線断面図である。 冷媒入出側タンクの分解斜視図である。 冷媒ターン側タンクの分解斜視図である。 図１のエバポレータにおける冷媒の流れ方を示す図である。 この発明によるエバポレータの第２の実施形態を示す図８に相当する図である。 この発明によるエバポレータの第３の実施形態を示す要部拡大垂直断面図である。

符号の説明

(1)：エバポレータ
(2)：冷媒入出側タンク
(3)：冷媒ターン側タンク
(4)：熱交換管
(5)：熱交換管群
(8)：第１部材
(9)：第２部材
(13)：冷媒入口ヘッダ室
(13a)：上空間（第２の空間）
(13b)：下空間（第１の空間）
(14)：冷媒出口ヘッダ室
(14a)：上空間（第２の空間）
(14b)：下空間（第１の空間）
(25)：分流用抵抗板
(26)：分流用補助抵抗板
(27)：円形冷媒通過穴
(28)(28A)：冷媒通過穴
(29)：冷媒入出部材
(29a)：冷媒入口
(29b)：冷媒出口
(31)：第１部材
(32)：第２部材
(34)：冷媒流入側ヘッダ室
(35)：冷媒流出側ヘッダ室
(43)：仕切壁
(45)：冷媒通過穴
(46)：冷媒堰き止め部分
(47)：冷媒通過部分
(50)：凸条（分流部材）

Claims (18)

1. 互いに間隔をおいて配置された冷媒入出側タンクと冷媒ターン側タンクとの間に、両タンクの長さ方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の熱交換管からなる熱交換管群が、通風方向に間隔をおいて複数列設けられ、各熱交換管群の熱交換管の両端部がそれぞれ両タンクに接続され、冷媒入出側タンク内が、仕切壁により通風方向に並んだ冷媒入口ヘッダ室と冷媒出口ヘッダ室とに区画され、両ヘッダ室内にそれぞれ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が連通させられ、冷媒入出側タンクの冷媒入口ヘッダ室に流入した冷媒が、熱交換管を通って冷媒ターン側タンクに流入し、ここで流れ方向を変えて熱交換管を通って冷媒入出側タンクの冷媒出口ヘッダ室に流入するようになされた熱交換器において、
   冷媒入出側タンクの冷媒入口ヘッダ室内が、分流用抵抗板によって熱交換管が臨む第１の空間と冷媒が流入する第２の空間とに区画され、分流用抵抗板に１つの冷媒通過穴が形成されている熱交換器。
2. 冷媒通過穴が、分流用抵抗板の長さ方向の中央部に形成されている請求項１記載の熱交換器。
3. 冷媒通過穴が、冷媒入出側タンクの冷媒入口ヘッダ室に連通するすべての熱交換管のうち冷媒入出側タンクの長さ方向に隣り合う熱交換管どうしの間に位置している請求項１または２記載の熱交換器。
4. 冷媒通過穴の面積が、１本の熱交換管の冷媒通路総横断面積よりも大きくなっている請求項１〜３のうちのいずれかに記載の熱交換器。
5. 冷媒通過穴が円形であり、その直径が３〜８ｍｍである請求項１〜４のうちのいずれかに記載の熱交換器。
6. 冷媒入出側タンクにおける前記第１の空間と連通する熱交換管が接続される壁部分の冷媒通過穴と対応する部分に、冷媒通過穴を通過した冷媒を冷媒入口ヘッダ室の長さ方向に分流させる分流部材が、内方突出状に設けられている請求項１〜５のうちのいずれかに記載の熱交換器。
7. 分流部材が、分流用抵抗板側に山形に突出しかつ冷媒入口ヘッダ室の幅方向に伸びる凸条である請求項６記載の熱交換器。
8. 冷媒入出側タンクの冷媒出口ヘッダ室内が、分流用補助抵抗板により熱交換管が臨む第１の空間と冷媒が流出する第２の空間とに区画され、分流用補助抵抗板に冷媒通過穴が形成されている請求項１〜７のうちのいずれかに記載の熱交換器。
9. 冷媒入出側タンクが、熱交換管が接続されたアルミニウム製の第１部材と、第１部材における熱交換管とは反対側の部分にろう付されたアルミニウム押出形材製の第２部材とよりなり、仕切壁、分流用抵抗板および分流用補助抵抗板が第２部材に一体に形成されている請求項８記載の熱交換器。
10. 第１部材が少なくとも片面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートよりなる請求項９記載の熱交換器。
11. 冷媒入出側タンクの一端部に、冷媒入口ヘッダ室の第２の空間に連通する冷媒入口および冷媒出口ヘッダ室の第２の空間に連通する冷媒出口が設けられている請求項８〜１０のうちのいずれかに記載の熱交換器。
12. 冷媒ターン側タンク内が、仕切壁により、冷媒入出側タンクの冷媒入口ヘッダ室の第１の空間に連通した熱交換管が臨む第１の空間と、冷媒入出側タンクの冷媒出口ヘッダ室に連通した熱交換管が臨む第２の空間とに区画され、両タンクの長さ方向に関して分流用抵抗板の冷媒通過穴と対応する位置において仕切壁に冷媒堰き止め部分が設けられ、仕切壁の冷媒堰き止め部分を除いた位置に冷媒通過穴を有する冷媒通過部分が設けられている請求項１〜１１のうちのいずれかに記載の熱交換器。
13. 仕切壁の冷媒堰き止め部分の長さが２８ｍｍ以上である請求項１２記載の熱交換器。
14. 仕切壁に形成された冷媒通過穴の数と、各熱交換管群の熱交換管の数との比率である開口率が２０〜９０％である請求項１２または１３記載の熱交換器。
15. 冷媒ターン側タンクが、熱交換管が接続されたアルミニウム製の第１部材と、第１部材における熱交換管とは反対側の部分にろう付されたアルミニウム押出形材製の第２部材とよりなり、仕切壁が第２部材に一体に形成されている請求項１２〜１４のうちのいずれかに記載の熱交換器。
16. 第１部材が少なくとも片面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートよりなる請求項１５記載の熱交換器。
17. 圧縮機、コンデンサおよびエバポレータを備えており、エバポレータが、請求項１〜１６のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる冷凍サイクル。
18. 請求項１７記載の冷凍サイクルが、エアコンとして搭載されている車両。

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