JP2005241170A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 下部のタンクから各チューブに分配されるガス冷媒と液冷媒の割合を均等にすることができる構成の熱交換器（蒸発器）を提供する。
【解決手段】 下側に冷媒をせき止める堰部３４ａ，３５ａを有し、且つ、上側に冷媒を通過させる開口３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃを有する冷媒分配調整板３４，３５を、下部タンク２４内の冷媒流路３１の途中に設ける。冷媒分配調整板の開口は、複数の小さな開口が水平方向、又は、水平方向及び上下方向に分布していることが望ましい。また、冷媒流通方向上流側に位置する冷媒分配調整板の開口の開口率よりも、冷媒流通方向下流側に位置する冷媒分配調整板の開口の開口率を小さくすることが望ましい。
【選択図】 図６

Description

本発明は熱交換器に関し、具体的には蒸発器として機能する熱交換器であって、二相状態の冷媒が下部のタンクから複数のチューブに分配されて鉛直上向きに流れる構成を有する熱交換器に関する。

二相状態の冷媒が下部のタンクから複数の扁平チューブに分配されて鉛直上向きに流れる構成を有する熱交換器（蒸発器）としては、従来、例えば図９及び図１０に示すようなものがある（特許文献１参照）。図９は従来の蒸発器の冷媒流路構成を示す斜視図、図１０は前記蒸発器に用いられる複数の扁平チューブのうちの１本を分解して示す斜視図である。

図９に示すように、本蒸発器は複数の扁平状のチューブ１と図示しない複数のアウターフィン（コルゲートフィン）とを、交互に積層してなる積層型のものであり、チューブ１の上端部には上部タンク２が設けられ、チューブ１の下端部には下部タンク３が設けられている。

図１０に示すように、各チューブ１はプレス加工された２枚のプレート４を、インナーフィン（コルゲートフィン）１３を間に挟んだ状態で互いに対向させて接合することにより形成されたものである。このとき、チューブ１内には、前記プレス加工で形成された２枚のプレート２の内面側（対向面側）の凹部５同士が対向して上下方向に沿う冷媒流路が形成されている。

また、図９に示すように、上部タンク２内の冷媒流路１１の途中には、冷媒流路１１を塞いで冷媒を堰き止める第１の仕切板６が設けられ、下部タンク３内の冷媒流路１２の途中には、冷媒流路１２を塞いで冷媒を堰き止める第２の仕切板７が設けられている。

従って、図９に矢印Ａで示すように図示しないファンによって送風された空気がチューブ１間のアウターフィン部を流れる一方、矢印Ｂで示すようにサイド冷媒通路８から下部タンク３内に流入した二相状態の冷媒は、各部のチューブ１内（冷媒流路）を鉛直上向きと鉛直方向下向きとに流れの方向を変えながら順次流れる間に前記空気と熱交換して蒸発する。そして、最も下流部Ｃでは、二相状態の冷媒が、下部タンク３から各チューブ１に分配されて鉛直上向きに流れ、ここで更に蒸発して過熱蒸気となり、上部タンク２内に流入した後、外部に流出する。なお、二相状態の冷媒が下部のタンクから複数の扁平チューブに分配されて鉛直上向きに流れる構成を有する蒸発器の例としては、特許文献２に記載のものもある。

特開２００３−２０７２２９号公報 特開２００１−７４３８８号公報

しかしながら、上記従来の蒸発器では、冷媒が鉛直上向きに流れる部分うち、特にガス冷媒の割合が多くなる下流部Ｃでは、各チューブ１に分配されるガス冷媒と液冷媒の割合が不均等となるため、熱交換効率が低下する。

即ち、図１１に基づいて説明すると、下流部Ｃにおける下部タンク３の冷媒流路８では、ここに流入した二相状態の冷媒（ガス冷媒１０Ａと液冷媒Ｂ）が相互の密度差により、液冷媒１０Ｂが下になってガス冷媒１０Ｂ（粒状の液冷媒１０Ｃも含まれる）が上になった状態で分離して、冷媒流路１２の奥側（冷媒流通方向下流側）に液冷媒１０Ｂが大きく偏在した状態になり易い。このため、冷媒流路１２の手前側（冷媒流通方向上流側）に位置するチューブ１に分配される液冷媒量は比較的少なくなって、冷媒流路１２の奥側に位置するチューブ１ほど分配される液冷媒量が多くなり、各チューブ１に分配されるガス冷媒と液冷媒の割合が不均等になってしまう。

従って本発明は上記の事情に鑑み、下部のタンクから各チューブに分配されるガス冷媒と液冷媒の割合を均等にすることができる構成の熱交換器（蒸発器）を提供することを課題とする。

上記課題を解決する第１発明の熱交換器は、上下方向に沿う冷媒流路が内部に形成された複数のチューブを備えるとともに前記複数のチューブの少なくとも下端部には水平方向に沿う冷媒流路が内部に形成されたタンクを備えており、前記タンク内に流入した二相状態の冷媒が、前記タンク内の冷媒流路を水平方向に流れるとともに前記タンクから前記複数のチューブに分配されて前記複数のチューブの冷媒流路を鉛直上向きに流れる構成を有する熱交換器において、
下側に前記冷媒をせき止める堰部を有し、且つ、上側に前記冷媒を通過させる開口を有する冷媒分配調整板を、前記タンク内の冷媒流路の途中に設けたことを特徴する。

また、第２発明の熱交換器は、第１発明の熱交換器において、
前記冷媒分配調整板は、前記タンクの冷媒流路の途中の複数箇所に設けたことを特徴とする。

また、第３発明の熱交換器は、第１又は第２発明の熱交換器において、
前記冷媒分配調整板の開口は、複数の小さな開口が水平方向、又は、水平方向及び上下方向に分布した構成であることを特徴とする。

また、第４発明の熱交換器は、第１又は第３発明の熱交換器において、
前記冷媒分配調整板を前記タンクの冷媒流路の途中の複数箇所に設け、且つ、これら複数の冷媒分配調整板は、冷媒流通方向上流側に位置する冷媒分配調整板の開口の開口率よりも、冷媒流通方向下流側に位置する冷媒分配調整板の開口の開口率を小さくしたことを特徴とする。

第１発明の熱交換器によれば、下側に冷媒をせき止める堰部を有し、且つ、上側に冷媒を通過させる開口を有する冷媒分配調整板を、タンク内の冷媒流路の途中に設けたことにより、ガス冷媒と液冷媒が分離して液冷媒が下側になっても、この液冷媒の一部が、冷媒分配調整板の下側の堰部に堰き止められ、更には冷媒分配調整板の上側の開口以外の部分でもガス冷媒中に混在する液冷媒が堰き止められるため、従来に比べて液冷媒が冷媒流路の奥側（冷媒流通方向下流側）に偏在することが少なくなり、下部タンクから各チューブに分配されるガス冷媒と液冷媒の割合を均等にすることができる。

また、第２発明の熱交換器によれば、冷媒分配調整板を、タンクの冷媒流路の途中の複数箇所に設けたため、冷媒流路全体の冷媒液位をより均等に上げることができて、より一層下部タンクから各チューブに分配されるガス冷媒と液冷媒の割合を均等にすることができる。

また、第３発明の熱交換器によれば、冷媒分配調整板の開口は、複数の小さな開口が水平方向、又は、水平方向及び上下方向に分布した構成であるため、一箇所に比較的大きな開口を１つ設けた場合に比べて、冷媒分配調整板の上側の開口以外の部分においてガス冷媒中の液冷媒を堰き止める効果が大きく、且つ、ガス冷媒と液冷媒とが開口を通過する際の混合効果も大きいため、より一層下部タンクから各チューブに分配されるガス冷媒と液冷媒の割合を均等にすることができる。

また、第４発明の熱交換器によれば、冷媒分配調整板をタンクの冷媒流路の途中の複数箇所に設け、且つ、これら複数の冷媒分配調整板は、冷媒流通方向上流側に位置する冷媒分配調整板の開口の開口率よりも、冷媒流通方向下流側に位置する冷媒分配調整板の開口の開口率を小さくしたため、液冷媒が少なくなる冷媒流通方向下流側においても、より効率的に液冷媒を堰き止めることができるため、より一層下部タンクから各チューブに分配されるガス冷媒と液冷媒の割合を均等にすることができる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。なお、以下に説明する熱交換器は空気調和機の熱交換器として使用されるものであり、車両用空調装置などの蒸発器としてのみ使用される熱交換器であってもよく、冷媒の流れ方向を切り替えることで蒸発器として機能する場合と凝縮器として機能する場合とがある熱交換器であってもよい。

＜実施の形態例１＞
図１（ａ）は本発明の実施の形態例に係る熱交換器の構成を一部破断して示す正面図、図１（ｂ）は前記熱交換器の構成を一部破断して示す上面図、図１（ｃ）は前記熱交換器の構成を一部破断して示す下面図、図２は前記熱交換器が用いられる空気調和機の冷媒循環回路の概要図、図３（ａ）は前記熱交換器に用いられる複数の扁平チューブのうちの１本の扁平チューブを分解して示す正面図、図３（ｂ）は前記１体の扁平チューブの構成を示す正面図、図３（ｃ）は前記扁平チューブを構成するプレートの上部タンク部を示す側面図、図３（ｄ）は前記プレートの下部タンク部を示す側面図である。

また、図４は前記熱交換器における冷媒の流れ方向を示す説明図、図５（ａ）は開口が形成された前記扁平チューブの下部タンク部の構成を示す側面図、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は前記熱交換器における下部タンク内の冷媒流路に設けた冷媒分配調整板の構成を示す側面図、図６は前記熱交換器の下流部の下部タンク内における冷媒の流動状態を示す説明図である。

また、図７（ａ）は他の開口形状の例を示す側面図、図７（ｂ），図７（ｃ）及び図７（ｄ）は他の冷媒分配調整板の例を示す側面図、図８（ａ）は本発明の実施の形態例に係る他の熱交換器の構成を一部破断して示す正面図、図８（ｂ）は前記他の熱交換器に用いられる複数の扁平チューブのうちの１本の扁平チューブの構成を拡大して示す断面斜視図である。

図１に示すように、本実施の形態例の熱交換器２０は複数の扁平状のチューブ２１と、コルゲートフィン（波形状のフィン）である複数のアウターフィン２２とを、交互に積層してなる積層型のものであり、チューブ２１の上端部には上部タンク２３が一体に設けられ、チューブ２１の下端部には下部タンク２４が一体に設けられている。また、下部タンク２４の冷媒流通方向上流側の端部には冷媒流入管２５が接続され、上部タンク２３の冷媒流通方向下流側の端部には冷媒流出管２６が接続されている。従って、冷媒は、冷媒流入管２５を介して下部タンク２４内に流入する一方、上部タンク２３内から冷媒流出管２６を介して流出される。

詳細は後述するが、熱交換器２０の各チューブ２１内には上下方向に沿う冷媒流路が形成されており、これらの冷媒流路を冷媒が、矢印Ｄように鉛直上向きながれたり、鉛直下向きにながれたりする構成となっている。一方、各チューブ２１の外側には、各チューブ２１と各コルゲートフィン２２とによって空気流路２７が構成されており、図示しないファンによって送風された空気が、これらの空気流路２７を矢印Ｅのように水平方向に流通する構成となっている。従って、本熱交換器２０が蒸発器として機能する場合、各チューブ２１の冷媒流路を流れる冷媒と、各空気流路２７を流れる空気とがチューブ２１及びアウターフィン２２を介して熱交換をすることにより、冷媒は加熱されて蒸発し（ガス冷媒となり）、空気は冷却される。

ここで図２に基づいて本熱交換器２０が使用される空気調和機の冷媒循環回路の概要について説明すると、熱交換器２０が蒸発器として機能する場合（冷房運転の場合）、圧縮機４１で圧縮されて高温高圧となったガス冷媒が、熱交換器（凝縮器）４２に送給され、ここで空気との熱交換により凝縮されて液冷媒となり、この液冷媒が膨張弁４３で減圧されて二相状態の冷媒となる。そして、この二相状態の冷媒が熱交換器（蒸発器）２０に流入し、ここで空気との熱交換によってガス冷媒となり、このガス冷媒が熱交換器（蒸発器）２０から流出されて圧縮機４１へと戻される。

熱交換器２０の各チューブ２１は、それぞれ図３（ａ）に示すようにプレス加工された２枚のプレート２８を、コルゲートフィンであるインナーフィン３９を間に挟んだ状態で互いに対向させて接合することにより、図３（ｂ）に示すような１体のチューブ２１として形成されたものである。このとき、チューブ２１内には、前記プレス加工で形成された２枚のプレート２の内面側（対向面側）の凹部２８ａ同士が対向して上下方向に沿う冷媒流路２９が形成される。

また、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように各プレート２８の上端部と下端部には前記プレス加工によって下部タンク部２８ｂと上部タンク部２８ｃとがそれぞれ形成されている。上部タンク部２８ｂには開口２８ｄが形成されており、この開口２８ｄは上側が円弧状である一方、下側が上側に比べて平坦な形状となっている。下部タンク部２８ｃには開口２８ｅが形成されており、この開口２８ｅは下側が円弧状である一方、上側が下側に比べて平坦な形状となっている。

従って、図１に示すように、上部タンク２３はプレート２８の上部タンク部２８ｂが多数積層されて一体的に形成されたものであり、上部タンク２３内にはプレート２８の開口２８ｄが積層されて連続することにより水平方向に沿った冷媒流路３０が形成されている。下部タンク２４はプレート２８の上部タンク部２８ｃが多数積層されて一体的に形成されたものであり、上部タンク２４内にはプレート２８の開口２８ｅが積層されて連続することにより水平方向に沿った冷媒流路３１が形成されている。

また、上部タンク２３内の冷媒流路３０の途中には、冷媒流路３０を塞いで冷媒を堰き止める第１の仕切板３２が設けられ、下部タンク２４内の冷媒流路３１の途中には、冷媒流路３１を塞いで冷媒をせき止める第２の仕切板３３が設けられている。仕切板３２は冷媒流通方向（矢印Ｆ方向）の下流側寄りに配置され、仕切板３３は冷媒流通方向の上流側寄りに配置されている。従って、これらの仕切板３２，３３の位置を境にして本熱交換器２０は、上流部Ｉと 中流部ＩＩと 下流部ＩＩＩとに分けられている。

仕切板３２は、当該仕切板設置部分に位置するチューブ２１を構成するプレート２８の上部タンク部２８ｂを、穴（開口２８ｄ）は開けずに塞がったままの状態とすることによって、設けられたものである。同様に仕切板３３は、当該仕切板設置部分に位置するチューブ２１を構成するプレート２８の下部タンク部２８ｃを、穴（開口２８ｅ）は開けずに塞がったままの状態とすることによって、設けられたものである。なお、これに限らず、仕切板３２，３３はプレート２８（タンク部２８ｂ，２８ｃ）とは別体のものであってもよい。

仕切板３２，３３によって熱交換器２０を上流部Ｉ、中流部ＩＩ、下流部ＩＩＩに分けられた熱交換器２０では、冷媒が図４のように流れる。即ち、熱交換器２０の上流部Ｉでは下部タンク２４から各チューブ２１に分配された冷媒が、各チューブ２１の冷媒流路２９を矢印Ｄ１のように鉛直上向きに流れて上部タンク２３に流入し、熱交換器２０の中流部ＩＩでは上部タンク２３から各チューブ２１に分配された冷媒が、各チューブ２１の冷媒流路２９を矢印Ｄ２のように鉛直下向きに流れて下部タンク２４に流入し、熱交換器２０の下流部ＩＩＩでは下部タンク２４から各チューブ２１に分配された冷媒が、各チューブ２１の冷媒流路２９を矢印Ｄ３のように鉛直上向きに流れて上部タンク２３に流入する。

このとき、上流部Ｉで下部タンク２４に流入する冷媒はガス冷媒の質量割合ｘが例えば０．３、中流部ＩＩで上部タンク２３に流入する冷媒はガス冷媒の質量割合ｘが例えば０．５、そして下流部ＩＩＩで下部タンク２４に流入する冷媒はガス冷媒の質量割合ｘが例えば０．７であり、下流部ＩＩＩで上部タンク２３から流出する冷媒は質量割合ｘが１である。

そして、図１及び図４に示すように本実施の形態例では、下流部ＩＩＩにおける下部タンク２４の冷媒流路３１の途中に第１の冷媒分配調整板３４と、第２の冷媒分配調整板３５とが設けられている。下流部ＩＩＩの冷媒流路３１において、冷媒分配調整板３４は冷媒流通方向の上流側寄りに配置され、冷媒分配調整板３５は冷媒流通方向の下流側寄りに配置されている。

詳細は後述するが、冷媒分配調整板３４は、当該調整板設置部分に位置するチューブ２１を構成するプレート２８の下部タンク部２８ｃを、単に穴（通常の開口２８ｄ）を開けるのではなく、穴の開け方に工夫を施すことによって冷媒分配調整板としたものであり、同様に冷媒分配調整板３５は、当該調整板設置部分に位置するチューブ２１を構成するプレート２８の下部タンク部２８ｃを、単に穴（通常の開口２８ｄ）を開けるのではなく、穴の開け方に工夫を施すことによって冷媒分配調整板としたものである。なお、これに限らず、冷媒分配調整板３４，３５はプレート２８（下部タンク部２８ｃ）とは別体のものであってもよい。

図５（ａ）に示すように通常のプレート２８の下部タンク部２８ｃには、前述のように冷媒流路３０を構成するための大きな開口２８ｅが形成されている。これに対して、各調整板設置部分に位置するプレート２８の下部タンク部２８ｃには、図５（ｂ）及び図５（ｂ）に示すような冷媒分配調整板３４，３５がそれぞれ形成されている。

冷媒分配調整板３４は、下側に冷媒を堰き止める堰部３４ａを有し、且つ、上側（通常の開口２８ｅ（冷媒流路３１の横断面）における上下方向の中央部や、同中央部よりも上の部分）に冷媒を通過させる８つの大きさの異なる小さな開口３４ｂ，３４ｃを有している。これらの開口３４ｂ，３４ｃは矢印Ｇで示す上下方向（冷媒流路３１の高さ方向）及び水平方向（冷媒流路３１の幅方向）に分布している。この冷媒分配調整板３４の開口率、即ち、通常の開口２８ｅの面積と開口３４ｂ，３４ｃの合計面積との比は例えば３０％とする。

冷媒分配調整板３５は、下側に冷媒を堰き止める堰部３５ａを有し、且つ、上側に冷媒を通過させる４つの大きさの異なる小さな開口３５ｂ，３５ｃを有している。これらの開口３５ｂ，３５ｃも、矢印Ｇで示す上下方向（冷媒流路３１の高さ方向）及び水平方向（冷媒流路３１の幅方向）に分布している。この冷媒分配調整板３５の開口率、即ち、通常の開口２８ｅの面積と開口３４ｂ，３４ｃの合計面積との比は、上記冷媒分配調整板３４の開口率よりも小さくする（例えば１５％とする）。

即ち、冷媒流通方向上流側に位置する冷媒分配調整板３４の開口３４ｂ，３４ｃの開口率よりも、冷媒流通方向下流側に位置する冷媒分配調整板３５の開口３５ｂ，３５ｃの開口率を小さくしている。

以上のように、本実施の形態例の熱交換器２０によれば、下側に冷媒をせき止める堰部３４ａ，３５ａを有し、且つ、上側に冷媒を通過させる開口３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃを有する冷媒分配調整板３４を、下流部ＩＩＩにおける下部タンク２４内の冷媒流路３１の途中に設けたことにより、ガス冷媒と液冷媒が分離して液冷媒が下側になっても、この液冷媒の一部が、冷媒分配調整板３４，３５の下側の堰部３４ａ，３５ａに堰き止められるため、従来に比べて液冷媒４０Ｂが冷媒流路３１の奥側（冷媒流通方向下流側）に偏在することが少なくなる。更には冷媒分配調整板３４，３５の上側の開口３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃ以外の部分でも、ガス冷媒中に混在する液冷媒が堰き止められる。従って、これらのことから下流部ＩＩＩにおいて、下部タンク２４から各チューブ２１に分配されるガス冷媒と液冷媒の割合を、均等にすることができる。

つまり、図６に示すように、下流部ＩＩＩにおける下部タンク２４の冷媒流路３１に流入した二相状態の冷媒（ガス冷媒４０Ａと液冷媒４０Ｂ）が相互の密度差により、液冷媒４０Ｂが下になってガス冷媒４０Ｂ（粒状の液冷媒４０Ｃも含まれる）が上になった状態で分離しても、冷媒流路３１の途中に設けた冷媒分配調整板３４，３５の下側の堰部３４ａ，３５ａによって、液冷媒４０Ｂの一部を、それぞれ堰き止めることができる。

このため、冷媒分配調整板３４，３５の手前側（冷媒流通方向上流側）の液冷媒４０Ｂの液位が上がって、液冷媒４０Ｂが冷媒流路３１の奥側に大きく偏在した状態になるのを防止することができる。特に本実施の形態例では冷媒分配調整板を１枚ではなく、冷媒分配調整板３４と冷媒分配調整板３５の２枚設けたため、冷媒流路３１全体の冷媒液位を、より均等に上げることができる。また、冷媒分配調整板３４，３５の上側の開口３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃ以外の部分でも、ガス冷媒４０Ａ中に混在する粒状の液冷媒４０Ｃの一部を、堰き止めることができる。

従って、ガス冷媒４０Ａの割合が多い下流部ＩＩＩにおいても、下部タンク２４から各チューブ２１に分配されるガス冷媒と液冷媒の割合を均等にすることができる。

また、本実施の形態例の熱交換器２０では、冷媒分配調整板３４，３５の開口が、複数の小さな開口３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃを水平方向及び上下方向に分布した構成であるため、比較的大きな開口を１つ設けた場合（図７（ｂ）参照）に比べ、冷媒分配調整板３４，３５の上側の開口３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃ以外の部分において、ガス冷媒４０Ａ中に混在する液冷媒４０Ｃを堰き止める効果が大きい。しかも、ガス冷媒４０Ａと液冷媒４０Ｂとが開口を通過する際の混合効果も、１つだけ設けた比較的大きな開口を冷媒が通過する場合に比べて、複数の小さな開口３４ｂ，３４ｃ，３５ｂ，３５ｃを零倍が通過する場合のほうが大きい。このため、より一層下部タンク２４から各チューブ２１に分配されるガス冷媒と液冷媒の割合を均等にすることができる。

また、本実施の形態例の熱交換器２０では、冷媒分配調整板３４，３５を下部タンク２４の冷媒流路３１の途中の２箇所に設け、且つ、これらの冷媒分配調整板３４，３５は、冷媒流通方向上流側に位置する冷媒分配調整板３４の開口３４ｂ，３４ｃの開口率よりも、冷媒流通方向下流側に位置する冷媒分配調整板３５の開口３５ｂ，３５ｃの開口率を小さくしたため、液冷媒４０Ｂ，４０Ｃが少なくなる冷媒流通方向下流側においても、より効率的に液冷媒４０Ｂ，４０Ｃを堰き止めることができる。このため、より一層下部タンク２４から各チューブ２１に分配されるガス冷媒と液冷媒の割合を均等にすることができる。

なお、下流部ＩＩＩの冷媒流路３１に設ける冷媒分配調整板の枚数は、図示例のように２枚に限定するものではなく、３枚以上であってもよい。３枚以上の冷媒分配調整板を設ける場合にも、冷媒流通方向上流側に位置する冷媒分配調整板の開口の開口率よりも、冷媒流通方向下流側に位置する冷媒分配調整板の開口の開口率を小さくすることが望ましい。

また、冷媒分配調整板を設ける場所としては、ガス冷媒の割合が大きい下流部ＩＩＩの冷媒流路３１が効果的であるが、必ずしもこれに限定するものではなく、上流部Ｉの冷媒流路３１にも、冷媒分配調整板を設けるようにしてもよい。

また、下部タンク２４の冷媒流路３１を構成するためにプレート２８の下部タンク部２８ｃに設ける開口２８ｅの形状（即ち冷媒流路３１の横断面形状）としては、図４及び図５に示すような形状に必ずしも限定するものではなく、例えば図７（ａ）に示すような楕円形状でもよく、或いは円形状や矩形状などでもよい。そして、これらの開口形状（冷媒流路の横断面形状）応じて、適宜、冷媒分配調整板を構成すればよい。

例えば図７（ａ）のようにプレート２８の下部タンク部２８ｃに楕円形状の通常の開口２８ｅを設ける場合には、冷媒分配調整板を、例えば図７（ｂ）〜図７（ｄ）に例示するよう構成とする。

図７（ｂ）に示す冷媒分配調整板５１は、下側に冷媒を堰き止める堰部５１ａを有し、且つ、上側に冷媒を通過させる１つの開口５１ｂを有する構成のものである。図７（ｃ）に示す冷媒分配調整板５２は、下側に冷媒を堰き止める堰部５２ａを有し、且つ、上側に冷媒を通過させる４つの小さな開口５２ｂを有する構成のものである。これら４つの開口５２ｂは、上下方向及び水平方向に分布している。図７（ｄ）に示す冷媒分配調整板５３は、下側に冷媒を堰き止める堰部５３ａを有し、且つ、上側に冷媒を通過させる２つの大きさの異なる開口５３ｂ，５３ｃを有している。大きいほうの開口５３ｂは空気流通方向（矢印Ｅ方向）の上流側寄りに設けられ、小さいほうの開口５３ｃは空気流通方向の下流側寄りに設けられている。逆に、必要に応じて、大きいほうの開口５３ｂを空気流通方向の上下流側寄りに設け、小さいほうの開口５３ｃを空気流通方向の上流側寄りに設けるようにしてもよい。

また、上記では２枚のプレート２８を接合してチューブ２１を形成し、且つ、チューブ２１（プレート２８）と上下のタンク２３，２４（タンク部２８ｂ，２８ｃ）とが一体の構成である熱交換器２０を例に挙げて、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、各種構成の熱交換器に適用することができる。即ち、本発明は、上下方向に沿う冷媒流路が内部に形成された複数のチューブを備えるとともに前記複数のチューブの少なくとも下端部には水平方向に沿う冷媒流路が内部に形成されたタンクを備えており、前記タンク内に流入した二相状態の冷媒が、前記タンク内の冷媒流路を水平方向に流れるとともに前記タンクから前記複数のチューブに分配されて前記複数のチューブの冷媒流路を鉛直上向きに流れる構成を有する熱交換器であれば、適用することができる。

例えば、本発明は図８に例示するような熱交換器（蒸発器）６０にも、適用することができる。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、本熱交換器６０は押し出し成形された複数の扁平状のチューブ６１と、コルゲートフィン（波形状のフィン）である複数のアウターフィン６２とを、交互に積層してなる積層型のものであり、チューブ６１の上端部にはロウ付けによって接合された上部タンク６３が設けられ、チューブ６１の下端部にはロウ付けによって接合された下部タンク６４が設けられている。チューブ６１内には複数の冷媒流路６８が、上下方向（矢印Ｈ方向）に沿って形成されている。

また、上部タンク６３内の冷媒流路７０の途中には、冷媒流路７０を塞いで冷媒を堰き止める第１の仕切板６５が設けられ、下部タンク６４内の冷媒流路７１の途中には、冷媒流路７１を塞いで冷媒をせき止める第２の仕切板（図示省略）が設けられている。第１の仕切板６５は冷媒流通方向（矢印Ｊ方向）の下流側寄りに配置され、第２の仕切板は冷媒流通方向の上流側寄りに配置されている。従って、これらの仕切板の位置を境にして本熱交換器６０は、上流部Ｉ（図示省略）と、中流部ＩＩ（図示省略）と、下流部ＩＩＩとに分けられている（図４参照）。従って、上流部Ｉでは冷媒がチューブ６１の冷媒流路６８を鉛直上向きに流れ、中流部ＩＩでは冷媒がチューブ６１の冷媒流路６８を鉛直下向きに流れ、下流部ＩＩＩでは冷媒がチューブ６１の冷媒流路６８を鉛直上向きに流れる（図４参照）。

そして、下流部ＩＩＩにおける下部タンク６４の冷媒流路７１の途中には、第１の冷媒分配調整板６６と、第２の冷媒分配調整板６７とが設けられている。下流部ＩＩＩの冷媒流路６１において、冷媒分配調整板６６は冷媒流通方向（矢印Ｊ方向）の上流側寄りに配置され、冷媒分配調整板６７は冷媒流通方向の下流側寄りに配置されている。冷媒分配調整板６６は、下側に冷媒を堰き止める堰部６６ａを有し、且つ、上側に冷媒を通過させる開口６６ｂを有している。冷媒分配調整板６７は、下側に冷媒を堰き止める堰部６７ａを有し、且つ、上側に冷媒を通過させる開口６７ｂを有している。

この場合にも、開口６６ｂ，６７ｂは小さなものを複数個設けて、水平方向や上下方向に分布させることが望ましい。また、冷媒流通方向上流側に位置する冷媒分配調整板６６の開口６６ｂの開口率よりも、冷媒流通方向下流側に位置する冷媒分配調整板６７の開口６７ｂの開口率を小さくすることが望ましい（図５，図７参照）。

本熱交換器６０においても、上記熱交換器２０と同様の作用効果が得られる。

即ち、本熱交換器６０によれば、下流部ＩＩＩにおける下部タンク２４の冷媒流路７１に冷媒分配調整板６６，６７を設けたことにより、ガス冷媒と液冷媒が分離して液冷媒が下側になっても、この液冷媒の一部が、冷媒分配調整板６６，６７の下側の堰部６６ａ，６７ａに堰き止められるため、従来に比べて液冷媒が冷媒流路７１の奥側（冷媒流通方向下流側）に偏在することが少なくなる。更には冷媒分配調整板６６，６７の上側の開口６６ｂ，６７ｂ以外の部分でも、ガス冷媒中に混在する液冷媒が堰き止められる。従って、これらのことから下流部ＩＩＩにおいて、下部タンク６４から各チューブ６１に分配されるガス冷媒と液冷媒の割合を、均等にすることができる。

また、開口６６ｂ，６７ｂとして小さな開口を複数個設けて、水平方向や上下方向に分布させ場合や、冷媒流通方向上流側に位置する冷媒分配調整板６６の開口６６ｂの開口率よりも、冷媒流通方向下流側に位置する冷媒分配調整板６７の開口６７ｂの開口率を小さくした場合の効果についても、上記熱交換器２０の場合と同様であり、より一層、下部タンク６４から各チューブ６１に分配されるガス冷媒と液冷媒の割合を均等にすることができる。

本発明は熱交換器に関するものであり、空気調和機に用いられる熱交換器であって、車両用空調装置などの蒸発器としてのみ使用される熱交換器や、冷媒の流れ方向を切り替えることで蒸発器として機能する場合と凝縮器として機能する場合とがある熱交換器にも適用することができる。

（ａ）は本発明の実施の形態例に係る熱交換器の構成を一部破断して示す正面図、（ｂ）は前記熱交換器の構成を一部破断して示す上面図、（ｃ）は前記熱交換器の構成を一部破断して示す下面図である。 前記熱交換器が用いられる空気調和機の冷媒循環回路の概要図である。 （ａ）は前記熱交換器に用いられる複数の扁平チューブのうちの１本の扁平チューブを分解して示す正面図、（ｂ）は前記１本の扁平チューブの構成を示す正面図、（ｃ）は前記扁平チューブを構成するプレートの上部タンク部を示す側面図、（ｄ）は前記プレートの下部タンク部を示す側面図である。 前記熱交換器における冷媒の流れ方向を示す説明図である。 （ａ）は開口が形成された前記扁平チューブの下部タンク部の構成を示す側面図、図（ｂ）及び（ｃ）は前記熱交換器における下部タンク内の冷媒流路に設けた冷媒分配調整板の構成を示す側面図である。 前記熱交換器の下流部の下部タンク内における冷媒の流動状態を示す説明図である。 （ａ）は他の開口形状の例を示す側面図、（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）は他の冷媒分配調整板の例を示す側面図である。 （ａ）は本発明の実施の形態例に係る他の熱交換器の構成を一部破断して示す正面図、（ｂ）は前記他の熱交換器に用いられる複数の扁平チューブのうちの１本の扁平チューブの構成を拡大して示す断面斜視図である。 従来の蒸発器の冷媒流路構成を示す斜視図である。 前記蒸発器に用いられる複数の扁平チューブのうちの１本を分解して示す斜視図である。 前記蒸発器の下流部の下部タンク内における冷媒の流動状態を示す説明図である。

符号の説明

２０ 熱交換器
２１ チューブ
２２ アウターフィン
２３ 上部タンク
２４ 下部タンク
２５ 冷媒流入管
２６ 冷媒流出管
２７ 空気流路
２８ プレート
２８ａ 凹部
２８ｂ 上部タンク部
２８ｃ 下部タンク部
２８ｄ，２８ｅ 開口
２９，３０，３１ 冷媒流路
３２，３３ 仕切板
３４ 冷媒分配調整板
３４ａ 堰部
３４ｂ，３４ｃ 開口
３５ 冷媒分配調整板
３５ａ 堰部
３５ｂ，３５ｃ 開口
３９ インナーフィン
４０ 冷媒
４０Ａ ガス冷媒
４０Ｂ，４０Ｃ 液冷媒
４１ 圧縮機
４２ 熱交換器
４３ 膨張弁
５１ 冷媒分配調整板
５１ａ 堰部
５１ｂ 開口
５２ 冷媒分配調整板
５２ａ 堰部
５２ｂ 開口
５３ 冷媒分配調整板
５３ａ 堰部
５２ｂ，５２ｃ 開口
６０ 熱交換器
６１ チューブ
６２ アウターフィン
６３ 上部タンク
６４ 下部タンク
６５ 仕切板
６６ 冷媒分配調整板
６６ａ 堰部
６６ｂ 開口
６７ 冷媒分配調整板
６７ａ 堰部
６７ｂ 開口
６８ 冷媒流路
６９ 空気流路
７０，７１ 冷媒流路

Claims (4)

1. 上下方向に沿う冷媒流路が内部に形成された複数のチューブを備えるとともに前記複数のチューブの少なくとも下端部には水平方向に沿う冷媒流路が内部に形成されたタンクを備えており、前記タンク内に流入した二相状態の冷媒が、前記タンク内の冷媒流路を水平方向に流れるとともに前記タンクから前記複数のチューブに分配されて前記複数のチューブの冷媒流路を鉛直上向きに流れる構成を有する熱交換器において、
   下側に前記冷媒をせき止める堰部を有し、且つ、上側に前記冷媒を通過させる開口を有する冷媒分配調整板を、前記タンク内の冷媒流路の途中に設けたことを特徴する熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器において、
   前記冷媒分配調整板は、前記タンクの冷媒流路の途中の複数箇所に設けたことを特徴とする熱交換器。
3. 請求項１又は２に記載の熱交換器において、
   前記冷媒分配調整板の開口は、複数の小さな開口が水平方向、又は、水平方向及び上下方向に分布した構成であることを特徴とする熱交換器。
4. 請求項１又は３に記載の熱交換器において、
   前記冷媒分配調整板を前記タンクの冷媒流路の途中の複数箇所に設け、且つ、これら複数の冷媒分配調整板は、冷媒流通方向上流側に位置する冷媒分配調整板の開口の開口率よりも、冷媒流通方向下流側に位置する冷媒分配調整板の開口の開口率を小さくしたことを特徴とする熱交換器。

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