JP2005090946A - 熱交換器およびエバポレータ - Google Patents

Abstract

【課題】 ２つのヘッダ部の短絡を防止しうるエバポレータを提供する。
【解決手段】 エバポレータ１は、間隔をおいて配置された複数の熱交換管２からなる熱交換管群３が通風方向に並んで２列配置されることにより構成された熱交換コア部４と、熱交換管２の一端側に配置された冷媒入口ヘッダ部５および冷媒出口ヘッダ部６と、熱交換管２の他端側に配置された冷媒流入側ヘッダ部７および冷媒流出側ヘッダ部８とを備えている。冷媒入口ヘッダ部５および冷媒流入側ヘッダ部７に一方の熱交換管群３の熱交換管２を接続し、冷媒出口ヘッダ部６および冷媒流出側ヘッダ部８に他方の熱交換管群３の熱交換管２を接続する。冷媒入口ヘッダ部５と冷媒出口ヘッダ部６とを互いに独立した別体として形成する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、熱交換器、たとえばカーエアコンに用いられるエバポレータやコンデンサに関する。

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、間隔をおいて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並んで複数列配置されることにより構成された熱交換コア部と、熱交換管の上端側における通風方向下流側に配置され、かつ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒入口ヘッダ部と、熱交換管の上端側において冷媒入口ヘッダ部の通風方向上流側に配置され、かつ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒出口ヘッダ部と、熱交換管の下端側に配置され、かつ冷媒入口ヘッダ部に接続されている熱交換管が接続された冷媒流入側ヘッダ部と、熱交換管の下端側において冷媒流入側ヘッダ部の通風方向上流側に配置され、かつ冷媒出口ヘッダ部に接続されている熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒流出側ヘッダ部とを備えており、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが冷媒入出側タンク内を仕切壁により区画することによって設けられ、冷媒流入側ヘッダ部と冷媒流出側ヘッダ部とが冷媒ターン側タンク内を、冷媒通過穴を有する仕切壁により区画することによって設けられているエバポレータを提案した（特許文献１参照）。

ところで、特許文献１記載のエバポレータにおいては、特許文献１の図１５に示すように、冷媒入出側タンクが、熱交換管が接続された第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、冷媒入出側タンクの一端、すなわち冷媒入口ヘッダ部の一端および冷媒出口ヘッダ部の一端が、両部材にろう付された１つのキャップにより閉鎖され、キャップに冷媒入口および冷媒出口が形成されている場合がある。

しかしながら、上記の場合、冷媒入出側タンクの仕切壁の端部は、キャップの内面に突き合わせ状態でろう付されることになるので、この部分でろう付不良が発生するおそれがある。そして、キャップと仕切壁との間の部分にろう付不良が発生すると、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが短絡し、その結果冷媒入口から冷媒入口ヘッダ部内に流入してきた冷媒が、熱交換管を通過することなく冷媒出口ヘッダ部内に侵入して冷媒出口から流出するので、冷媒が全く冷却に寄与することなく、冷却性能が著しく低下するおそれがある。

なお、ろう付不良の発生による冷媒入出側タンクから外部への冷媒の漏れの有無は、事前にリークテストにより調べることはできるが、キャップと第２部材の仕切壁との部分でのろう付不良の発生を調べることはきわめて困難である。

また、冷媒入口ヘッダ部の頂壁および冷媒出口ヘッダ部の頂壁はそれぞれ上方に突出したドーム状であり、両頂壁が仕切壁の部分で一体化されているので、冷媒入出側タンクの上面に谷部が形成されることになる。そして、結露した凝縮水水がこの谷部に溜まり、腐食および異臭の発生の原因となるおそれがある。
特開２００３−７５０２４号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部との短絡を防止しうる熱交換器およびエバポレータ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)間隔をおいて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並んで複数列配置されることにより構成された熱交換コア部と、熱交換管の一端側における通風方向下流側に配置され、かつ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒入口ヘッダ部と、熱交換管の一端側において冷媒入口ヘッダ部の通風方向上流側に配置され、かつ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒出口ヘッダ部と、熱交換管の他端側に配置され、かつ冷媒入口ヘッダ部に接続されている熱交換管が接続された冷媒流入側ヘッダ部と、熱交換管の他端側において冷媒流入側ヘッダ部の後側に配置され、かつ冷媒出口ヘッダ部に接続されている熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒流出側ヘッダ部とを備えており、冷媒流入側ヘッダ部と冷媒流出側ヘッダ部とが連通させられ、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが互いに独立した別体として形成されている熱交換器。

2)冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが、通風方向に間隔をおいて配置されている上記1)記載の熱交換器。

3)冷媒入口ヘッダ部の一端に冷媒入口が形成されるとともに、冷媒出口ヘッダ部における冷媒入口と同一端に冷媒出口が形成されている上記1)または2)記載の熱交換器。

4)冷媒入口ヘッダ部の一端が、冷媒入口付きの入口キャップにより閉鎖され、冷媒出口ヘッダ部の一端が、入口キャップと別体である冷媒出口付きの出口キャップにより閉鎖されている上記3)記載の熱交換器。

5)冷媒入口ヘッダ部の一端および冷媒出口ヘッダ部の一端が、両者に跨った１つのキャップにより閉鎖され、キャップに、冷媒入口ヘッダ部に通じる冷媒入口および冷媒出口ヘッダ部に通じる冷媒出口が形成されている上記3)記載の熱交換器。

6)間隔をおいて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並んで複数列配置されることにより構成された熱交換コア部と、熱交換管の一端側における通風方向下流側に配置され、かつ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒入口ヘッダ部と、熱交換管の一端側において冷媒入口ヘッダ部の通風方向上流側に配置され、かつ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒出口ヘッダ部と、熱交換管の他端側に配置され、かつ冷媒入口ヘッダ部に接続されている熱交換管が接続された冷媒流入側ヘッダ部と、熱交換管の他端側において冷媒流入側ヘッダ部の後側に配置され、かつ冷媒出口ヘッダ部に接続されている熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒流出側ヘッダ部とを備えており、冷媒流入側ヘッダ部と冷媒流出側ヘッダ部とが連通させられ、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが互いに独立した別体として形成されているエバポレータ。

7)冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが、通風方向に間隔をおいて配置されている上記6)記載のエバポレータ。

8)冷媒入口ヘッダ部の一端に冷媒入口が形成されるとともに、冷媒出口ヘッダ部における冷媒入口と同一端に冷媒出口が形成されている上記6)または7)記載のエバポレータ。

9)冷媒入口ヘッダ部の一端が、冷媒入口付きの入口キャップにより閉鎖され、冷媒出口ヘッダ部の一端が、入口キャップと独立した別体である冷媒出口付きの出口キャップにより閉鎖されている上記8)記載のエバポレータ。

10)冷媒入口ヘッダ部の一端および冷媒出口ヘッダ部の一端が、両者に跨った１つのキャップにより閉鎖され、キャップに、冷媒入口ヘッダ部に通じる冷媒入口および冷媒出口ヘッダ部に通じる冷媒出口が形成されている上記8)記載のエバポレータ。

11)冷媒流入側ヘッダ部と冷媒流出側ヘッダ部とが、１つのタンク内を、冷媒通過穴を有する仕切壁によって区画することにより設けられている上記6)〜10)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。

12)冷媒ターン側タンクが、熱交換管が接続された第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11)記載のエバポレータ。

13)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12)記載のエバポレータ。

14)第２部材がアルミニウム押出形材よりなり、第２部材に仕切壁が一体に形成されている上記11)〜13)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。

15)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6)〜14)のうちのいずれかに記載のエバポレータからなる冷凍サイクル。

16)上記15)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、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが互いに独立した別体として形成されているので、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部との短絡は発生せず、冷媒入口から冷媒入口ヘッダ部内に流入してきた冷媒が、熱交換管を通過することなく冷媒出口ヘッダ部内に侵入することが防止される。したがって、すべての冷媒が正常に熱交換に寄与することになり、熱交換性能の低下が防止される。

上記2)の熱交換器によれば、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが、通風方向に間隔をおいて配置されているので、水は両ヘッダ部間に溜まることなく落下する。したがって、腐食および異臭の発生が防止される。

上記3)の熱交換器のように、冷媒入口ヘッダ部の一端に冷媒入口が形成されるとともに、冷媒出口ヘッダ部における冷媒入口と同一端に冷媒出口が形成されていると、従来のように冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが一体化されており、かつ冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部との短絡が生じている場合、冷媒入口から冷媒入口ヘッダ部内に流入してきた冷媒が、熱交換管を通過することなく冷媒出口ヘッダ部内に侵入して冷媒出口から流出し易くなる。ところが、冷媒入口ヘッダ部の一端に冷媒入口が形成されるとともに、冷媒出口ヘッダ部における冷媒入口と同一端に冷媒出口が形成されていたとしても、上記1)または2)のように構成されていると、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部との短絡は発生せず、冷媒入口から冷媒入口ヘッダ部内に流入してきた冷媒が、熱交換管を通過することなく冷媒出口ヘッダ部内に侵入することが防止される。

上記5)の熱交換器によれば、部品点数が減少するとともに、冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部を閉鎖する作業が簡単になるので、製造コストが安価になる。

上記6)のエバポレータによれば、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが互いに独立した別体として形成されているので、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部との短絡は発生せず、冷媒入口から冷媒入口ヘッダ部内に流入してきた冷媒が、熱交換管を通過することなく冷媒出口ヘッダ部内に侵入することが防止される。したがって、すべての冷媒が正常に冷却に寄与することになり、冷却性能の低下が防止される。

上記7)のエバポレータによれば、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが、通風方向に間隔をおいて配置されているので、結露した凝縮水は両ヘッダ部間に溜まることなく落下する。したがって、腐食および異臭の発生が防止される。

上記8)のエバポレータのように、冷媒入口ヘッダ部の一端に冷媒入口が形成されるとともに、冷媒出口ヘッダ部における冷媒入口と同一端に冷媒出口が形成されていると、従来のように冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが一体化されており、かつ冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部との短絡が生じている場合、冷媒入口から冷媒入口ヘッダ部内に流入してきた冷媒が、熱交換管を通過することなく冷媒出口ヘッダ部内に侵入して冷媒出口から流出し易くなる。ところが、冷媒入口ヘッダ部の一端に冷媒入口が形成されるとともに、冷媒出口ヘッダ部における冷媒入口と同一端に冷媒出口が形成されていたとしても、上記6)または7)のように構成されていると、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部との短絡は発生せず、冷媒入口から冷媒入口ヘッダ部内に流入してきた冷媒が、熱交換管を通過することなく冷媒出口ヘッダ部内に侵入することが防止される。

上記10)のエバポレータによれば、部品点数が減少するとともに、冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部を閉鎖する作業が簡単になるので、製造コストが安価になる。

上記11)のエバポレータによれば、部品点数が少なくなる。

上記12)のエバポレータによれば、部品点数が少なくなるとともに、タンク内に仕切壁を簡単に設けることができる。

上記13)のエバポレータによれば、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14)のエバポレータによれば、仕切壁を有する第２部材を簡単に製造することができる。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、図１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３の右側）を前、これと反対側を後というものとする。

図１はこの発明によるエバポレータの全体構成を示し、図２〜図５は要部の構成を示し、図６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において、エバポレータ(1)は、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(2)からなる熱交換管群(3)が、前後方向に並んで複数列、ここでは２列配置されることにより構成された熱交換コア部(4)と、熱交換コア部(4)の上端側における前側部分（通風方向下流側部分）に配置されたアルミニウム製冷媒入口ヘッダ部(5)と、熱交換コア部(4)の上端側における後側部分（通風方向上流側部分）に配置されたアルミニウム製冷媒出口ヘッダ部(6)と、熱交換コア部(4)の下端側に配置されかつ前側に位置する冷媒流入側ヘッダ部(7)および後側に位置する冷媒流出側ヘッダ部(8)を備えたアルミニウム製冷媒ターン側タンク(9)とを備えている。

熱交換コア部(4)の各熱交換管群(3)の隣接する熱交換管(2)どうしの間の通風間隙、および各熱交換管群(3)の左右両端の熱交換管(2)の外側にはそれぞれアルミニウム製ルーバ付きコルゲートフィン(12)が配置されて熱交換管(2)にろう付されている。左右両端のコルゲートフィン(12)の外側にはそれぞれアルミニウム製サイドプレート(13)が配置されてコルゲートフィン(12)にろう付されている。そして、前側熱交換管群(3)の熱交換管(2)の上下両端は冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒ターン側タンク(9)の冷媒流入側ヘッダ部(7)に接続され、後側熱交換管群(3)の熱交換管(2)の上下両端部は冷媒出口ヘッダ部(6)および冷媒ターン側タンク(9)の冷媒流出側ヘッダ部(8)に接続されている。

図２〜図４に示すように、冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)はそれぞれ横断面円形の筒状であり、その下側部分に、前後方向に長い管挿通穴(14)が左右方向に間隔をおいて形成されている。両ヘッダ部(5)(6)の管挿通穴(14)は左右方向に関して同一位置にある。また、冷媒入口ヘッダ部(5)と冷媒出口ヘッダ部(6)とは、前後方向に間隔をおいて配置されている。両ヘッダ部(5)(6)は、たとえば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よりなる電縫管や、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成形して突き合わせ部どうしをろう付してなる管状体や、アルミニウム押出管などからなる。アルミニウム押出管の場合、内外両周面にろう材が溶射されてろう材層が形成される。なお、両ヘッダ部(5)(6)の横断面形状は円形に限定されず、適宜変更可能である。冷媒出口ヘッダ部(6)内は、冷媒出口ヘッダ部(6)の内周面にろう付されたアルミニウム製の分流用抵抗板(15)により上下２つの空間(6a)(6b)に区画されている。分流用抵抗板(15)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(16A)(16B)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(16A)の長さは、後側熱交換管群(3)の隣接する熱交換管(2)どうしの間隔よりも短くなっており、後側熱交換管群(3)の左右方向の中央部の隣接する２本の熱交換管(2)間に形成されている。また、他の冷媒通過穴(16B)の長さは中央部の冷媒通過穴(16A)の長さよりも長くなっている。

冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)の両端開口は、それぞれ両ヘッダ部(5)(6)に跨る１つのアルミニウム製キャップ(17)(18)により閉鎖されている。各キャップ(17)(18)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、左右方向内面に冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)の左右両端部が嵌め入れられる凹所(19)(21)が前後方向に間隔をおいて形成されている。右側キャップ(18)には、冷媒入口ヘッダ部(5)内に通じる冷媒入口(18a)と、冷媒出口ヘッダ部(6)における上部空間(6a)内に通じる冷媒出口(18b)とが形成されている。また、右側キャップ(18)に、冷媒入口(18a)に通じる冷媒流入口(22a)および冷媒出口(18b)に通じる冷媒流出口(22b)を有するアルミニウム製冷媒入出部材(22)がろう付されている。

そして、冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)の左右両端部が、それぞれキャップ(17)(18)の凹所(19)(21)内に嵌め入れられ、両キャップ(17)(18)が冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)のろう材層を用いて両ヘッダ部(5)(6)にろう付されている。分流用抵抗板(15)も冷媒出口ヘッダ部(6)のろう材層を用いてヘッダ部(6)にろう付されている。分流用抵抗板(15)の両端部は適当なろう材を用いて両キャップ(17)(18)内面にろう付されている。

冷媒ターン側タンク(9)は、図３および図５に示すように、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(2)が接続されたプレート状の第１部材(23)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(23)の下側を覆う第２部材(24)と、左右両端開口を閉鎖するアルミニウム製キャップ(25)とよりなる。

冷媒ターン側タンク(9)の頂面(9a)は、前後方向の中央部が最高位部(26)となるとともに、最高位部(26)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(9)の前後両側部分に、頂面(9a)における最高位部(26)の前後両側から前後両側面(9b)まで伸びる溝(27)が、左右方向に間隔をおいて複数形成されている。

第１部材(23)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(23a)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(23)の上面が冷媒ターン側タンク(9)の頂面(9a)となり、垂下壁(23a)の外面が冷媒ターン側タンク(9)の前後両側面(9b)となっている。第１部材(23)の前後両側において、前後方向中央の最高位部(26)から垂下壁(23a)の下端にかけて溝(27)が形成されている。第１部材(23)の前後中央の最高位部(26)を除いた前後両側部分における隣接する溝(27)どうしの間に、それぞれ前後方向に長い管挿通穴(28)が形成されている。前後の管挿通穴(28)は左右方向に関して同一位置にある。第１部材(23)の前後方向中央の最高位部(26)に、複数の貫通穴(29)が左右方向に間隔をおいて形成されている。第１部材(23)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(23a)、溝(27)、管挿通穴(28)および貫通穴(29)を同時に形成することによりつくられる。

第２部材(24)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(31)と、前後両壁(31)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(9)内を前後２つの空間に仕切る垂直状の仕切壁(32)と、前後両壁(31)および仕切壁(32)の下端どうしをそれぞれ一体に連結する２つの連結壁(33)とを備えている。

仕切壁(32)の上端は前後両壁(31)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(23)の貫通穴(29)に嵌め入れられる複数の突起(32a)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(32)における隣り合う突起(32a)間には、それぞれその上縁から冷媒通過用切り欠き(32b)が形成されている。突起(32a)および切り欠き(32b)は、仕切壁(32)の所定部分を切除することにより形成されている。

第２部材(24)は、前後両壁(31)、仕切壁(32)および連結壁(33)を一体に押出成形した後、仕切壁(32)を切除して突起(32a)および切り欠き(32b)を形成することにより製造される。

各キャップ(25)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(23)(24)の左右両端部が嵌め入れられる凹所(34)を有している。

そして、両部材(23)(24)が、第２部材(24)の突起(32a)が貫通穴(29)に挿通されてかしめられることにより、第１部材(23)の前後の垂下壁(23a)の下端面が第２部材(24)の前後両壁(31)の上端面に当接した状態で、第１部材(23)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(25)の凹所(34)内に第１および第２部材(23)(24)の両端部が嵌め入れられ、両キャップ(25)がシート状ろう材を用いて第１および第２部材(23)(24)にろう付されることにより冷媒ターン側タンク(9)が形成されており、第２部材(24)の仕切壁(32)よりも前側が冷媒流入側ヘッダ部(7)、同じく仕切壁(32)よりも後側が冷媒流出側ヘッダ部(8)となっている。第２部材(24)の仕切壁(32)の切り欠き(32b)の上端開口は第１部材(23)によって閉じられ、これにより冷媒通過穴(35)が形成されている。なお、冷媒通過穴(35)としては、仕切壁(32)に形成した切り欠き(32b)の上端開口を第１部材(23)によって閉じたものに代えて、仕切壁(32)に形成した貫通穴からなるものとすることができる。

前後の熱交換管群(3)を構成する熱交換管(2)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が並列状に形成されている。また、熱交換管(2)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(3)の熱交換管(2)と、後側の熱交換管群(3)の熱交換管(2)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(2)の上端部は冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)の管挿通穴(14)に挿通された状態で、両ヘッダ部(5)(6)のろう材層を利用して両ヘッダ部(5)(6)にろう付され、同じく下端部は冷媒ターン側タンク(9)の第１部材(23)の管挿通穴(28)に挿通された状態で、第１部材(23)のろう材層を利用して第１部材(23)にろう付されている。そして、前側熱交換管群(3)の熱交換管(2)が冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒流入側ヘッダ部(7)に連通し、後側熱交換管群(3)の熱交換管(2)が冷媒出口ヘッダ部(6)および冷媒流出側ヘッダ部(8)に連通している。

ここで、熱交換管(2)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(2)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(12)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が形成されている。コルゲートフィン(12)は前後両熱交換管群(3)に共有されており、その前後方向の幅は前側熱交換管群(3)の熱交換管(2)の前側縁と後側熱交換管群(3)の熱交換管(2)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(12)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。なお、１つのコルゲートフィンが前後両熱交換管群(3)に共有される代わりに、両熱交換管群(3)の隣り合う熱交換管(2)どうしの間にそれぞれコルゲートフィンが配置されていてもよい。

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６に示すように、圧縮機、凝縮器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(22)の冷媒流入口(22a)および右側キャップ(18)の冷媒入口(18a)を通って冷媒入口ヘッダ部(5)内に入り、分流して前側熱交換管群(3)のすべての熱交換管(2)の冷媒通路内に流入する。

すべての熱交換管(2)の冷媒通路内に流入した冷媒は、冷媒通路内を下方に流れて冷媒ターン側タンク(9)の冷媒流入側ヘッダ部(7)内に入る。冷媒流入側ヘッダ部(7)内に入った冷媒は、仕切壁(32)の冷媒通過穴(35)を通って冷媒流出側ヘッダ部(8)内に入る。

冷媒流出側ヘッダ部(8)内に入った冷媒は、分流して後側熱交換管群(3)のすべての熱交換管(2)の冷媒通路内に流入し、流れ方向を変えて冷媒通路内を上方に流れて冷媒出口ヘッダ部(6)の下空間(6b)内に入る。ここで、分流用抵抗板(15)によって冷媒の流れに抵抗が付与されるので、冷媒流出側ヘッダ部(8)から後側熱交換管群(3)のすべての熱交換管(2)への分流が均一化されるとともに、冷媒入口ヘッダ部(5)から前側熱交換管群(3)のすべての熱交換管(2)への分流も一層均一化される。その結果、両熱交換管群(3)のすべての熱交換管(2)の冷媒流通量が均一化される。

ついで、冷媒は分流用抵抗板(15)の冷媒通過穴(16A)(16B)を通って冷媒出口ヘッダ部(6)の上部空間(6a)内に入り、キャップ(18)の冷媒出口(18b)および冷媒入出部材(22)の冷媒流出口(22b)を通って流出する。そして、冷媒が前側熱交換管群(3)の熱交換管(2)の冷媒通路、および後側熱交換管群(3)の熱交換管(2)の冷媒通路を流れる間に、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(12)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(9)の頂面(9a)に流下する。また、冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)の外周面にも凝縮水が発生するが、冷媒入口ヘッダ部(5)と冷媒出口ヘッダ部(6)とは間隔をおいて配置されているので、この凝縮水は両ヘッダ部(5)(6)間に溜まることなく冷媒ターン側タンク(9)の頂面(9a)に流下する。冷媒ターン側タンク(9)の頂面(9a)に流下した凝縮水は、キャピラリ効果により溝(27)内に入り、溝(27)内を流れて前後方向外側の端部から冷媒ターン側タンク(9)の下方へ落下する。こうして、冷媒ターン側タンク(9)の頂面(9a)とコルゲートフィン(12)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７はこの発明の第２の実施形態を示す。

図７に示す第２の実施形態の場合、冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)の左右両端開口は、それぞれ別々のアルミニウム製キャップ(40)(41A)(41B)により閉鎖されている。各キャップ(40)(41A)(41B)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、左右方向内面に冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)の左右両端部が嵌め入れられる凹所(42)(43)が形成されている。冷媒入口ヘッダ部(5)の右側キャップ(41A)には、冷媒入口ヘッダ部(5)内に通じる冷媒入口(41a)が形成されており、入口キャップとなっている。冷媒出口ヘッダ部(6)の右側キャップ(41B)には、冷媒出口ヘッダ部(6)の上部空間(6a)内に通じる冷媒出口(41b)が形成されており、出口キャップとなっている。また、右側の２つのキャップ(41A)(41B)に跨るように、冷媒入口(41a)に通じる冷媒流入口(22a)および冷媒出口(41b)に通じる冷媒流出口(22b)を有するアルミニウム製冷媒入出部材(22)がろう付されている。その他の構成は、上述した第１の実施形態と同じである。

上記２つの実施形態においては、両タンク(2)(3)の冷媒入口ヘッダ部(5)と冷媒流入側ヘッダ部(7)との間、および冷媒出口ヘッダ部(6)と冷媒流出側ヘッダ部(8)との間にそれぞれ１つの熱交換管群(3)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)の冷媒入口ヘッダ部(5)と冷媒流入側ヘッダ部(7)との間、および冷媒出口ヘッダ部(6)と冷媒流出側ヘッダ部(8)との間にそれぞれ１または２以上の熱交換管群(3)が設けられていてもよい。

さらに、上記実施形態においては、エバポレータについて説明したが、この発明は他の熱交換器、たとえばコンデンサにも適用可能である。

この発明によるエバポレータの全体構成を示す一部切り欠き斜視図である。 冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部の部分の水平断面図である。 中間部を省略した垂直断面図である。 冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部の部分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。 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の実施形態を示す冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部の部分の分解斜視図である。

符号の説明

(1)：エバポレータ
(2)：熱交換管
(3)：熱交換管群
(4)：熱交換コア部
(5)：冷媒入口ヘッダ部
(6)：冷媒出口ヘッダ部
(7)：冷媒流入側ヘッダ部
(8)：冷媒流出側ヘッダ部
(9)：冷媒ターン側タンク
(18)(41A)(41B)：キャップ
(18a)(41a)：冷媒入口
(18b)(41b)：冷媒出口
(23)：第１部材
(24)：第２部材
(32)：仕切壁
(35)：冷媒通過穴

Claims (16)

1. 間隔をおいて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並んで複数列配置されることにより構成された熱交換コア部と、熱交換管の一端側における通風方向下流側に配置され、かつ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒入口ヘッダ部と、熱交換管の一端側において冷媒入口ヘッダ部の通風方向上流側に配置され、かつ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒出口ヘッダ部と、熱交換管の他端側に配置され、かつ冷媒入口ヘッダ部に接続されている熱交換管が接続された冷媒流入側ヘッダ部と、熱交換管の他端側において冷媒流入側ヘッダ部の後側に配置され、かつ冷媒出口ヘッダ部に接続されている熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒流出側ヘッダ部とを備えており、冷媒流入側ヘッダ部と冷媒流出側ヘッダ部とが連通させられ、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが互いに独立した別体として形成されている熱交換器。
2. 冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが、通風方向に間隔をおいて配置されている請求項１記載の熱交換器。
3. 冷媒入口ヘッダ部の一端に冷媒入口が形成されるとともに、冷媒出口ヘッダ部における冷媒入口と同一端に冷媒出口が形成されている請求項１または２記載の熱交換器。
4. 冷媒入口ヘッダ部の一端が、冷媒入口付きの入口キャップにより閉鎖され、冷媒出口ヘッダ部の一端が、入口キャップと別体である冷媒出口付きの出口キャップにより閉鎖されている請求項３記載の熱交換器。
5. 冷媒入口ヘッダ部の一端および冷媒出口ヘッダ部の一端が、両者に跨った１つのキャップにより閉鎖され、キャップに、冷媒入口ヘッダ部に通じる冷媒入口および冷媒出口ヘッダ部に通じる冷媒出口が形成されている請求項３記載の熱交換器。
6. 間隔をおいて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並んで複数列配置されることにより構成された熱交換コア部と、熱交換管の一端側における通風方向下流側に配置され、かつ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒入口ヘッダ部と、熱交換管の一端側において冷媒入口ヘッダ部の通風方向上流側に配置され、かつ少なくとも１列の熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒出口ヘッダ部と、熱交換管の他端側に配置され、かつ冷媒入口ヘッダ部に接続されている熱交換管が接続された冷媒流入側ヘッダ部と、熱交換管の他端側において冷媒流入側ヘッダ部の後側に配置され、かつ冷媒出口ヘッダ部に接続されている熱交換管群の熱交換管が接続された冷媒流出側ヘッダ部とを備えており、冷媒流入側ヘッダ部と冷媒流出側ヘッダ部とが連通させられ、冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが互いに独立した別体として形成されているエバポレータ。
7. 冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが、通風方向に間隔をおいて配置されている請求項６記載のエバポレータ。
8. 冷媒入口ヘッダ部の一端に冷媒入口が形成されるとともに、冷媒出口ヘッダ部における冷媒入口と同一端に冷媒出口が形成されている請求項６または７記載のエバポレータ。
9. 冷媒入口ヘッダ部の一端が、冷媒入口付きの入口キャップにより閉鎖され、冷媒出口ヘッダ部の一端が、入口キャップと独立した別体である冷媒出口付きの出口キャップにより閉鎖されている請求項８記載のエバポレータ。
10. 冷媒入口ヘッダ部の一端および冷媒出口ヘッダ部の一端が、両者に跨った１つのキャップにより閉鎖され、キャップに、冷媒入口ヘッダ部に通じる冷媒入口および冷媒出口ヘッダ部に通じる冷媒出口が形成されている請求項８記載のエバポレータ。
11. 冷媒流入側ヘッダ部と冷媒流出側ヘッダ部とが、１つのタンク内を、冷媒通過穴を有する仕切壁によって区画することにより設けられている請求項６〜１０のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
12. タンクが、熱交換管が接続された第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１１記載のエバポレータ。
13. 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１２記載のエバポレータ。
14. 第２部材がアルミニウム押出形材よりなり、第２部材に仕切壁が一体に形成されている請求項１１〜１３のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
15. 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６〜１４のうちのいずれかに記載のエバポレータからなる冷凍サイクル。
16. 請求項１５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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