JP2005300021A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的簡単な構造により外部流体の出口温度分布を均一化することが可能な熱交換器を提供すること。
【解決手段】 第１〜第４熱交換部が直列に接続された蒸発器の下側タンク部４Ｂ内には、第１熱交換部下流側ヘッダタンク１２内の下流側端部近傍と、第４熱交換部上流側ヘッダタンク４１内の上流側端部近傍とを連通する連通路６が形成されている。
この連通路６を介して、第１熱交換部で熱交換を完了した冷媒の一部を、第２熱交換部および第３熱交換部において熱交換させることなく、液相冷媒がリッチな状態のまま最下流の第４熱交換部に導くことができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、直列に接続した複数の熱交換部に内部流体を流通する熱交換器に関し、例えば、内部流体として冷媒を流通する車両用空調装置の蒸発器として用いるのに好適な熱交換器に関する。

従来技術として、例えば、下記特許文献１に開示された蒸発器（熱交換器）がある。この蒸発器では、熱交換部を構成する複数のチューブ内に内部流体である冷媒を略均等に供給するために、複数のチューブに連通するヘッダタンク内に整流板等の整流部材を形成している。この整流部材により、熱交換部における液状冷媒分布の不均一を抑制し、外部流体である空気の吹出温度分布を均一化しようとしている。
特許第２７５１６５７号公報

しかしながら、上記従来技術の蒸発器では、ヘッダタンク内部に整流部材を設けるため構造が複雑となり、製造が比較的困難であるという問題がある。また、上記整流部材では、冷媒流量が大きく変化した場合（例えば、整流部材設計時の想定冷媒流量と大きく異なる場合）には、液状冷媒分布が不均一となり、空気の吹出温度分布を均一化し難いという問題がある。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、比較的簡単な構造により外部流体の出口温度分布を均一化することが可能な熱交換器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
内部を流通する内部流体と外部を流通する外部流体との熱交換を行なう複数の熱交換部（１０、２０、３０、４０）を備える熱交換器であって、
複数の熱交換部（１０、２０、３０、４０）は、内部流体の流れに対し直列に接続されて内部流体の流通経路を形成し、内部流体の流通経路における最下流の熱交換部（４０）と、最下流の熱交換部に対し内部流体の流通経路における上流側直近の熱交換部（２０、３０）とを有しており、
内部流体の流通経路の前記上流側直近の熱交換部（２０、３０）より上流側部と、内部流体の流通経路の前記上流側直近の熱交換部（２０、３０）より下流側かつ最下流の熱交換部（４０）より上流側部とを、前記上流側直近の熱交換部（２０、３０）をバイパスして連通する連通路（６）が設けたことを特徴としている。

直列に接続した複数の熱交換部（１０、２０、３０、４０）において順次内部流体が外部流体と熱交換する熱交換器では、下流側に向かうほど内部流体の熱交換可能な熱量が減少する。したがって、最下流の熱交換部（４０）に、上流側熱交換部（１０、２０、３０）において外部流体と熱交換した内部流体のみが導入されると、最下流の熱交換部（４０）を通過する外部流体は、上流側熱交換部（１０、２０、３０）を通過した外部流体ほど冷却もしくは加熱され難く（温度変化し難く）、外部流体の出口温度分布は不均一となり易い。

請求項１に記載の発明によると、連通路（６）を介して、最下流の熱交換部（４０）に、上流側直近の熱交換部（２０、３０）をバイパスした内部流体を導入することができる。すなわち、最下流の熱交換部（４０）に、上流側直近の熱交換部（２０、３０）で熱交換していない内部流体を導入することができる。したがって、最下流の熱交換部（４０）においても、内部流体と外部流体とを良好に熱交換することができる。このように、連通路（６）を設けるという簡単な構造により、外部流体の出口温度分布を均一化することができる。

また、請求項２に記載の発明では、
複数の熱交換部（１０、２０、３０、４０）は、内部流体流通経路に内部流体流れの上流側から下流側に向けて順次設けられた、第１熱交換部（１０）、第２熱交換部（２０）、第３熱交換部（３０）、および第４熱交換部（４０）であって、第４熱交換部（４０）が最下流の熱交換部（４０）をなし、
第１熱交換部（１０）および第２熱交換部（２０）と、第３熱交換部（３０）および第４熱交換部（４０）とは、外部流体の流通方向において異なる位置に配設され、
第１熱交換部（１０）と第４熱交換部（４０）とが外部流体の流通方向において並設されるとともに、第２熱交換部（２０）と第３熱交換部（３０）とが外部流体の流通方向において並設されおり、
連通路（６）は、内部流体流通経路の第１熱交換部（１０）より下流側かつ第２熱交換部（２０）より上流側部と、内部流体流通経路の第３熱交換部（３０）より下流側かつ第４熱交換部（４０）より上流側部とを連通していることを特徴としている。

これによると、４つの熱交換部（１０、２０、３０、４０）のうち最も熱交換能力が高い第１熱交換部（１０）と最も熱交換能力が低い第４熱交換部（４０）とに、略共通の外部流体を通過させ、４つの熱交換部（１０、２０、３０、４０）のうち２番目に熱交換能力が高い第２熱交換部（２０）と２番目に熱交換能力が低い第３熱交換部（３０）とに、略共通の外部流体を通過させる、比較的外部流体の出口温度分布を均一化し易い熱交換器において、最下流の第４熱交換部（４０）に、上流側の第２、第３熱交換部（２０、３０）で熱交換していない内部流体を導入することができる。したがって、外部流体の出口温度分布を確実に均一化することができる。

また、請求項３に記載の発明では、
第１熱交換部（１０）と第２熱交換部（２０）とは、内部流体の流通方向が略対向しているとともに、第３熱交換部（３０）と第４熱交換部（４０）とは、内部流体の流通方向が略対向しており、
第１熱交換部（１０）および第２熱交換部（２０）からなる部位における内部流体のターンと、第３熱交換部（３０）および第４熱交換部（４０）からなる部位における内部流体のターンとが、同一側で行なわれることを特徴としている。

これによると、外部流体流れの上下流側とにおいて、第１熱交換部（１０）および第２熱交換部（２０）からなる部位の内部流体流れのターン部位と、第３熱交換部（３０）および第４熱交換部（４０）からなる部位の内部流体流れのターン部位とが同一側となる。したがって、内部流体流通経路の第１熱交換部（１０）より下流側かつ第２熱交換部（２０）より上流側部と、内部流体流通経路の第３熱交換部（３０）より下流側かつ第４熱交換部（４０）より上流側部とは、同じ側に配設され、連通路（６）を短くすることが可能である。

また、請求項４に記載の発明では、第１熱交換部（１０）および第２熱交換部（２０）からなる部位は、第３熱交換部（３０）および第４熱交換部（４０）からなる部位に対し、外部流体の流通方向における下流側に配設されていることを特徴としている。

これによると、比較的熱交換能力が低い第３、第４熱交換部（３０、４０）で内部流体と熱交換した外部流体を、比較的熱交換能力が高い第１、第２熱交換部（１０、２０）に供給し、内部流体と熱交換することができる比較的効率のよい熱交換器において、第１熱交換部（１０）で熱交換しただけの内部流体を第４熱交換部（４０）に導入することができる。

外部流体下流側の第１熱交換部（１０）には、外部流体上流側の第４熱交換部（４０）で既に熱交換した外部流体が流入するので、第１熱交換部（１０）の方が上流側にある場合より第１熱交換部（１０）での熱交換量が低下する。したがって、連通路（６）を介して熱交換能力が高い内部流体を第４熱交換部（４０）に送ることができる。

また、請求項５に記載の発明では、
第１熱交換部（１０）、第２熱交換部（２０）、第３熱交換部（３０）、および第４熱交換部（４０）は、それぞれ内部流体を流通する複数のチューブ（３Ａ）を有し、
各熱交換部（１０、２０、３０、４０）のそれぞれについて複数のチューブ（３Ａ）の長手方向両側には、複数のチューブ（３Ａ）内と連通する上流側ヘッダタンク（１１、２１、３１、４１）および下流側ヘッダタンク（１２、２２、３２、４２）が設けられ、
連通路（６）は、第１熱交換部（１０）より下流側かつ第２熱交換部（２０）より上流側にあるヘッダタンク（１２）内と、第３熱交換部（３０）より下流側かつ第４熱交換部（４０）より上流側にあるヘッダタンク（４１）内とを連通していることを特徴としている。

これによると、連通路（６）はヘッダタンク（１２、４１）内同士を連通するので、連通路（６）の形成が容易である。また、請求項３に記載の発明のように、第１熱交換部（１０）および第２熱交換部（２０）からなる部位の内部流体流れのＵターン方向と、第３熱交換部（３０）および第４熱交換部（４０）からなる部位の内部流体流れのＵターン方向とが略同一となっている場合には、隣接するヘッダタンク（１２、４１）内同士を連通するので、連通路（６）の形成が極めて容易である。

第１熱交換部（１０）より下流側かつ第２熱交換部（２０）より上流側にあるヘッダタンク（１２）内と、第３熱交換部（３０）より下流側かつ第４熱交換部（４０）より上流側にあるヘッダタンク（４１）内とを連通する連通路（６）は、
請求項６に記載の発明のように、第１熱交換部（１０）の下流側ヘッダタンク（１２）内と第４熱交換部（４０）の上流側ヘッダタンク（４１）内とを連通するものとすることができる。

また、請求項７に記載の発明のように、連通路（６）は、第２熱交換部（２０）の上流側ヘッダタンク（２１）内と第３熱交換部（３０）の下流側ヘッダタンク（３２）内とを連通するものとすることができる。

また、請求項８に記載の発明のように、連通路（６）は、第２熱交換部（２０）の上流側ヘッダタンク（２１）内と第４熱交換部（４０）の上流側ヘッダタンク（４１）内とを連通するものとすることができる。

また、請求項９に記載の発明のように、連通路（６）は、第１熱交換部（１０）の下流側ヘッダタンク（１２）内と第３熱交換部（３０）の下流側ヘッダタンク（３２）内とを連通するものとすることができる。

また、請求項１０に記載の発明では、請求項６または請求項８に記載の発明において、連通路（６）は、第４熱交換部（４０）の上流側ヘッダタンク（４１）内の上流端近傍に開口していることを特徴としている。

これによると、連通路（６）を介して第４熱交換部（４０）の上流側ヘッダタンク（４１）内に導入した熱交換能力が高い内部流体を、第４熱交換部（４０）の複数のチューブ（３１）内に分配することが可能である。

また、請求項１１に記載の発明のように、熱交換部（１０、２０、３０、４０）となる凹状部（３ａ）を有するコア形成部（３）とヘッダタンク（４Ａ、４Ｂ）となる凹状部（４ａ）を有するタンク形成部（４）とを備えるプレート部材（２）を積層してなる熱交換器においては、
プレート部材（２）に、ヘッダタンク（４Ａ、４Ｂ）となる凹状部（４ａ）と連通する連通凹部（６ａ）を設けることにより、プレート部材（２）を積層したときに連通凹部（６ａ）により連通路（６）を容易に形成することができる。

また、請求項１２に記載の発明では、内部流体は冷媒であり、外部流体は空気であり、複数の熱交換部（１０、２０、３０、４０）では、内部を流通する冷媒が蒸発気化して外部を流通する空気から吸熱することを特徴としている。

このように、本発明を冷媒蒸発器（１）に適用した場合には、連通路（６）を介して、最下流の熱交換部（４０）に上流側で熱交換していない液状冷媒を導入し、外部を流れる空気を良好に冷却することができる。したがって、冷媒蒸発器（１）の空気出口温度分布を均一化することができる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は、本発明を適用した一実施形態における熱交換器である蒸発器（エバポレータ）１の概略構造を示す斜視図である。また、図２、図３は、蒸発器１の構成部材としてのプレート部材である伝熱プレート２の概略構造を示す平面図である。

本実施形態の蒸発器１は、図６に示すように、車両用空調装置の冷凍サイクル１００に用いられるものである。圧縮機１０１で圧縮された高温高圧のガス状冷媒は、凝縮機（コンデンサ）１０２にて外気により冷却されて液化し、図示しない空調ユニットへ向かう。そして、液状冷媒は、空調ユニットに設けられた図示しない減圧手段により減圧膨張され、低温低圧の霧状冷媒となり空調ユニット内の蒸発器１に導かれる。

空調ユニット内には、図示しないブロワにより車室内へ向かう送風が流通しており、蒸発器１内を流通する内部流体である冷媒と、蒸発器１の外部（後述する熱交換部の外部）を流通する外部流体である送風空気との熱交換が行なわれる。蒸発器１において液状冷媒の蒸発潜熱により送風空気が冷却され、冷却風を車室内に吹き出すことができるようになっている。蒸発器１内において蒸発気化した冷媒は、圧縮機１０１に再度吸入される。

図１に示すように、蒸発器１は、送風空気の流入方向に対して直交する図中左右方向に複数積層された対をなす伝熱プレート２と、隣接する対をなす伝熱プレート２の間に配され、冷媒と空気との熱交換効率を高める複数のフィン５とから主要部が構成され、伝熱プレート２の積層方向端部に配されたエンドプレート７により補強されている。

伝熱プレート２、フィン５、およびエンドプレート７は熱伝導性に優れたアルミニウム合金材からなり、ろう付け一体化されて、熱交換部であるコア部１Ａと、コア部１Ａへの冷媒導入・導出部である上側、下側タンク部４Ａ、４Ｂとを備える蒸発器１が形成されている。

図２に示すように、蒸発器１においてコア部１Ａとなる伝熱プレート２のコア形成部３には、上下方向に延びる２つの凹状部３ａが形成されている。一方、蒸発器１において上側、下側タンク部４Ａ、４Ｂとなる伝熱プレート２のタンク形成部４には、凹状部３ａにそれぞれ繋がる凹状部４ａが形成され、凹状部４ａ内には開口４ｂが開口している。

この伝熱プレート２を、凹状部３ａ、４ａ側を向かい合わせて対をなし、対をなす伝熱プレート２を積層している。これにより、コア形成部３が、凹状部３ａを冷媒通路とする送風空気流れの上流側および下流側に並ぶ２列のチューブ３Ａ群を構成する。

また、開口４ｂにより連通した凹状部４ａを有するタンク形成部４により、後述する上流側ヘッダタンク１１、３１および下流側ヘッダタンク２２、４２を備える上側タンク部４Ａと、後述する上流側ヘッダタンク２１、４１および下流側ヘッダタンク１２、３２を備える下側タンク部４Ｂとが形成され、各ヘッダタンク１１、１２、２１、２２、３１、３２、４１、４２が、複数のチューブ３Ａの長手方向の端部において複数のチューブ３Ａ内と連通する。

図４は、蒸発器１内における冷媒の流通経路を示す模式図である。なお、図４ではチューブ３Ａ等の図示は省略している。

図４に示すように、上側タンク部４Ａ内には、図２で示した伝熱プレート２の開口４ｂを閉塞するように形成した仕切部４ｃが設けられ、２列のヘッダタンク部をそれぞれ分割し４つの上流側ヘッダタンク１１、３１および下流側ヘッダタンク２２、４２を形成している。

前述の２列のチューブ３Ａ群は、上側タンク部４Ａの４つのヘッダタンク１１、２２、３１、４２との連通接続関係に応じて、コア部１Ａにおいて４つの熱交換部１０、２０、３０、４０を構成している。また、下側タンク部４Ｂの２列のヘッダタンク部は、４つの熱交換部１０、２０、３０、４０のチューブ３Ａとの連通接続関係に応じて、４つの上流側ヘッダタンク２１、４１および下流側ヘッダタンク１２、３２を形成している。

なお、上側タンク部４Ａには、上流側ヘッダタンク１１の図中右方端部に、図１に示す冷媒供給管５１が設けられ、下流側ヘッダタンク４２の図中右方端部に、図１に示す冷媒排出管５２が設けられている。また、下流側ヘッダタンク２２の図中左方端部と上流側ヘッダタンク３１の図中左方端部とを連通する冷媒通路が設けられている。

上述した構成により、図４に示すように、蒸発器１内には、冷媒供給管５１（図１参照）→上流側ヘッダタンク１１→第１熱交換部１０→下流側ヘッダタンク１２→上流側ヘッダタンク２１→第２熱交換部２０→下流側ヘッダタンク２２→上流側ヘッダタンク３１→第３熱交換部３０→下流側ヘッダタンク３２→上流側ヘッダタンク４１→第４熱交換部４０→下流側ヘッダタンク４２→冷媒排出管５２（図１参照）の順に冷媒が流れる流通経路が形成されている。

図４に示すように、第１熱交換部１０および第２熱交換部２０は、送風空気流れにおける下流側に配設され、第３熱交換部３０および第４熱交換部４０は、送風空気流れにおいて第１熱交換部１０および第２熱交換部２０より上流側に配設されている。そして、第４熱交換部４０の空気流れ下流側に第１熱交換部１０が配設され、第３熱交換部３０の空気流れ下流側に第２熱交換部２０が配設されている。

また、第１熱交換部１０と第２熱交換部２０とは、冷媒の流通方向が対向しており、第１熱交換部１０、下流側ヘッダタンク１２、上流側ヘッダタンク２１、および第２熱交換部２０からなる部位において冷媒はＵターン流れするようになっている。

また、第３熱交換部３０と第４熱交換部４０とは、冷媒の流通方向が対向しており、第３熱交換部３０、下流側ヘッダタンク３２、上流側ヘッダタンク４１、および第４熱交換部４０からなる部位において冷媒はＵターン流れするようになっている。そして、両部位における冷媒のターンは同一の下側タンク部４Ｂ内において行なわれるようになっている。

図１、図４では図示を省略しているが、蒸発器１を構成する伝熱プレート２のうち、一対の伝熱プレート２には、図３に示すように、下方側のタンク形成部４において２つの凹状部４ａ内を連通する連通凹部６ａが形成されている。

この連通凹部６ａを有する伝熱プレート２を組み合わせることにより、蒸発器１の下側タンク部４Ｂ内には、図５に示すように、第１熱交換部１０下流側ヘッダタンク１２内の下流側端部近傍と、第４熱交換部４０上流側ヘッダタンク４１内の上流側端部近傍とを連通する連通路６が形成されている。なお、図５は、下側タンク部４Ｂの横断面を示す模式図である。

ここで、直列に接続されて冷媒の流通経路を構成する４つの熱交換部１０、２０、３０、４０のうち、第４熱交換部４０が最下流の熱交換部である。そして、第３熱交換部３０が、実質的には、最下流の熱交換部に対する上流側直近の熱交換部であるが、連通路６は第１熱交換部１０下流側ヘッダタンク１２内と第４熱交換部４０上流側ヘッダタンク４１内とを連通して、第２、第３熱交換部２０、３０をバイパスしているので、本実施形態における最下流の熱交換部に対する上流側直近の熱交換部は、第２熱交換部２０および第３熱交換部３０であると言うことができる。

次に、上記構成に基づき蒸発器１の作動について説明する。

減圧手段により断熱膨張された低温低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒供給管５１から蒸発器１内に導入されると、前述した流通経路（上流側ヘッダタンク１１→第１熱交換部１０→下流側ヘッダタンク１２→上流側ヘッダタンク２１→第２熱交換部２０→下流側ヘッダタンク２２→上流側ヘッダタンク３１→第３熱交換部３０→下流側ヘッダタンク３２→上流側ヘッダタンク４１→第４熱交換部４０→下流側ヘッダタンク４２の順に流れる経路）を主に流通し、冷媒排出管５２から圧縮機１０１側に排出される。

ただし、上流側ヘッダタンク１１→第１熱交換部１０→下流側ヘッダタンク１２と流れた冷媒の一部は、連通口６を介して、第２、第３熱交換部２０、３０を通過することなく第４熱交換部４０の上流側ヘッダタンク４１内の上流側端部近傍に導入される。そして、第３熱交換部３０の下流側ヘッダタンク３２から流入した冷媒とともに、第４熱交換部４０を流通する。

このとき、各熱交換部１０、２０、３０、４０では、チューブ３Ａ内を流れる冷媒と、チューブ３Ａ間を通過する送風空気との熱交換が行なわれ送風空気が冷却される。送風空気の冷却は各熱交換部１０、２０、３０、４０内における液相冷媒の蒸発潜熱により行なわれる。

したがって、連通路６を設けていない場合には、冷媒流通経路に直列配置された各熱交換部１０、２０、３０、４０内では、液相冷媒が徐々に蒸発していくので、上流側ほど液相冷媒がリッチな状態であり、上流側に配置された熱交換部ほど送風空気の冷却能力が高く、最下流の配された第４熱交換部４０の冷却能力が最も低い。

送風空気流れに対し、第１、第４熱交換部１０、４０を組み合わせるとともに、第２、第３熱交換部２０、３０を組み合わせているので、送風空気の出口温度分布を比較的均一化し易いが、第４熱交換部４０内において液相冷媒の蒸発が完了し気相冷媒のみが流通する部位が大きくなった場合には、送風空気を冷却することが極めて困難になり、吹出温度は均一化し難い。

本実施形態の蒸発器１では、連通路６を介して、第１熱交換部１０で熱交換を完了した冷媒の一部を、第２熱交換部２０および第３熱交換部３０において熱交換させることなく、液相冷媒がリッチな状態のまま第４熱交換部４０に導入している。

上述の構成および作動によれば、最下流の第４熱交換部４０に、上流側直近の第２、第３熱交換部２０、３０で熱交換していない液相冷媒を多量に含む冷媒を導入することができる。したがって、第４熱交換部４０においても、冷媒と送風空気とを良好に熱交換することができる。このように、下側タンク部４Ｂにおいて、第１熱交換部１０下流側ヘッダタンク１２と、第４熱交換部４０上流側ヘッダタンク４１とを連通する連通路６を設けるという簡単な構造により、送風空気の出口温度分布を均一化することができる。

第３、第４熱交換部３０、４０を有する送風空気流れ上流側部分と、第１、第２熱交換部１０、２０を有する送風空気流れ下流側部分とは、冷媒流れのターンする側が同一である。したがって、第１熱交換部１０下流側ヘッダタンク１２と、第４熱交換部４０上流側ヘッダタンク４１とは、下側タンク部４Ｂ内において隣接しているので、連通路６の形成が容易である。

また、連通路６は、積層する伝熱プレート２に連通凹部６ａを設けるだけで形成でき、形成が極めて容易である。

図７は、本発明者が行なった蒸発器１の出口空気温度分布の測定結果を示している。図７（ａ）は蒸発器１を送風空気流れ下流側からみた図であり、コア部１Ａの二点鎖線部分における送風空気の吹出温度を図７（ｂ）に示している。図７（ｂ）において破線で示したグラフが、連通路６を設けていない場合の蒸発器左右方向（幅方向）の温度分布であり、実線で示したグラフが、本実施形態の蒸発器１における温度分布である。

第２、第３熱交換部２０、３０を通過した送風空気に対し、第１、第４熱交換部１０、４０を通過した空気の方が、若干吹出温度は高いものの、連通路６を設けることで、吹出温度が均一化していることが確認できる。

図７（ｂ）において、中央やや右方側に温度の高い部分がある。これは、第３熱交換部３０下流側ヘッダタンク３２から第４熱交換部４０上流側ヘッダタンク４１へ向かう冷媒は、慣性力により少ない液相冷媒が図中右方側に流れやすく、第４熱交換部４０の図中左方側には流入しにくいためである。

本実施形態の蒸発器１では、第４熱交換部４０上流側ヘッダタンク４１に、第１熱交換部１０下流側ヘッダタンク１２から液相リッチな冷媒を導入しているので、第４熱交換部４０における液相冷媒不足が抑制され、吹出温度を均一化することができる。さらに、連通路６は第４熱交換部４０上流側ヘッダタンク４１の上流側端部近傍に液相リッチ冷媒を供給するので、上述の慣性力により第３熱交換部３０側からの液相冷媒が流入し難い部分の冷却能力を高めることができる。

なお、連通凹部６ａを組み合わせて連通路６を形成したが、連通路６の径（連通凹部６ａの幅）は、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍであることが好ましい。連通路６の径が０．２ｍｍ未満であると、第４熱交換部４０への連通路６を介しての冷媒供給が充分に行なわれず、吹出温度を均一化し難い。また、１．５ｍｍ超であると、連通路６を通過する冷媒量が多くなりすぎ、第２、第３熱交換部２０、３０における冷却能力が低下して、吹出温度のバランスが大きく崩れてしまい好ましくない。

このように、連通路６の径は、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍであることが好ましく、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍであることがより好ましい。

また、送風空気下流側の第１熱交換部１０には、送風空気上流側の第４熱交換部４０で既に冷却された送風空気が通過する。したがって、第１熱交換部１０が第４熱交換部４０より送風空気上流側にある場合より、第１熱交換部１０における熱交換量が低下する。したがって、第１熱交換部１０が第４熱交換部４０より下流側に配されたときの方が、連通路６を介して第４熱交換部４０に流入する液相冷媒を増加することができ、第４熱交換部４０の冷却能力を増大させることができる。

（他の実施形態）
上記一実施形態では、連通路６は、第１熱交換部１０下流側ヘッダタンク１２内と第４熱交換器４０上流側ヘッダタンク４１内とを連通するように設けられていたが、連通路６は、冷媒流通経路の第１熱交換部１０より下流側かつ第２熱交換部２０より上流側部と、冷媒流通経路の第３熱交換部３０より下流側かつ第４熱交換部４０より上流側部とを連通するように設ければよい。

例えば、図５において、連通路６を、第２熱交換部２０上流側ヘッダタンク２１内と第３熱交換部３０下流側ヘッダタンク３２内とを連通するように設けてもよい。

また、上記一実施形態における２つの仕切部４ｃを一方に対し他方をオフセット配置して、図８に示すように、下側タンク部４Ｂを形成し、連通路６を、第２熱交換部２０上流側ヘッダタンク２１内と第４熱交換部４０上流側ヘッダタンク４１内とを連通するように設けてもよい。また、図８に示す下側タンク部４Ｂにおいて、連通路６を、第１熱交換部１０下流側ヘッダタンク１２内と第４熱交換器４０上流側ヘッダタンク４１内とを連通するように設けてもよいし、第２熱交換部２０上流側ヘッダタンク２１内と第３熱交換部３０下流側ヘッダタンク３２内とを連通するように設けてもよい。

また、２つの仕切部４ｃを一方に対し他方を図８の場合と逆方向にオフセット配置して、図９に示すように、下側タンク部４Ｂを形成し、連通路６を、第１熱交換部１０下流側ヘッダタンク１２内と第３熱交換部３０下流側ヘッダタンク３２内とを連通するように設けてもよい。また、図９に示す下側タンク部４Ｂにおいて、連通路６を、第１熱交換部１０下流側ヘッダタンク１２内と第４熱交換器４０上流側ヘッダタンク４１内とを連通するように設けてもよいし、第２熱交換部２０上流側ヘッダタンク２１内と第３熱交換部３０下流側ヘッダタンク３２内とを連通するように設けてもよい。

また、冷媒流れの最下流に配置された熱交換部に、上流側の熱交換部内を流通していない冷媒を導入できるように連通路を設けるものであれば、蒸発器１の冷媒流通経路は、上記一実施形態に限定されるものではない。

例えば、図１０に示すように、送風空気流れに直行する方向に１列に延設されたコア部１Ａ、コア部１Ａに連通する上側タンク部４Ａおよび下側タンク部４Ｂを備えた蒸発器２０１において、上側タンク部４Ａ内および下側タンク部４Ｂ内に仕切部２０４ｃを図中左右方向の異なる位置に設け、コア部１Ａを第１、第２、第３熱交換部２１０、２２０、２３０とし、第１熱交換部２１０の上流側ヘッダタンク２１１内と第２熱交換部２２０の下流側ヘッダタンク２２２内とを連通する連通路２０６を形成して、連通路２０６を介して、第３熱交換部２３０に、第１、第２熱交換部２１０、２２０をバイパスした冷媒を供給するものであってもよい。

また、上記一実施形態では、連通路６は１箇所のみとしていたが、複数設けるものであってもよい。

また、上記一実施形態では、伝熱プレート２に設けた連通凹部６ａにより連通路６を形成していたが、他の方法により連通路６を形成するものであってもよい。例えば、蒸発器の主要構成部材に対し別体部品もしくは一体部品のチューブ部材を採用して連通路を形成してもよい。

また、上記一実施形態では、蒸発器１の各構成部材はアルミニウム合金材により形成されていたが、これに限定されるものではない。例えば、銅合金材により形成されるものであってもよい。

また、上記一実施形態では、蒸発器１は、コア形成部３とタンク形成部４とを有する伝熱プレート２を積層してなる所謂積層タイプであったが、他のタイプの蒸発器であってもよい。例えば、チューブとタンクとを別部材として形成し、これらの相互間を接合してなる蒸発器であってもよい。

また、本発明は、蒸発器に限らず、凝縮器等の他の熱交換器に適用しても有効である。また、熱交換する内部流体および外部流体も、冷媒および空気に限定されるものではない。

本発明を適用した一実施形態における熱交換器である蒸発器（エバポレータ）１の概略構造を示す斜視図である。 伝熱プレート２の概略構造を示す平面図である。 伝熱プレート２の概略構造を示す平面図である。 蒸発器１内における冷媒の流通経路を示す模式図である。 下側タンク部４Ｂの模式的な横断面図である。 車両用空調装置の冷凍サイクル１００を示す概略構成図である。 （ａ）は蒸発器１を送風空気流れ下流側からみた図であり、（ｂ）はコア部１Ａの二点鎖線部分における送風空気の吹出温度を示すグラフである。 他の実施形態における下側タンク部４Ｂの模式的な横断面図である。 他の実施形態における下側タンク部４Ｂの模式的な横断面図である。 他の実施形態における熱交換器である蒸発器２０１の模式的な正面図である。

符号の説明

１ 蒸発器（熱交換器）
２ 伝熱プレート（プレート部材）
３ コア形成部
３ａ 凹状部
３Ａ チューブ
４ タンク形成部
４ａ 凹状部
４ｂ 開口
４ｃ 仕切部
４Ａ 上側タンク部（ヘッダタンク）
４Ｂ 下側タンク部（ヘッダタンク）
６ 連通路
６ａ 連通凹部
１０ 第１熱交換部（複数の熱交換部の１つ）
１１ 上流側ヘッダタンク（第１熱交換部の上流側ヘッダタンク）
１２ 下流側ヘッダタンク（第１熱交換部の下流側ヘッダタンク）
２０ 第２熱交換部（複数の熱交換部の１つ、上流側直近の熱交換部の一部）
２１ 上流側ヘッダタンク（第２熱交換部の上流側ヘッダタンク）
２２ 下流側ヘッダタンク（第２熱交換部の下流側ヘッダタンク）
３０ 第３熱交換部（複数の熱交換部の１つ、上流側直近の熱交換部の一部）
３１ 上流側ヘッダタンク（第３熱交換部の上流側ヘッダタンク）
３２ 下流側ヘッダタンク（第３熱交換部の下流側ヘッダタンク）
４０ 第４熱交換部（複数の熱交換部の１つ、最下流の熱交換部）
４１ 上流側ヘッダタンク（第４熱交換部の上流側ヘッダタンク）
４２ 下流側ヘッダタンク（第４熱交換部の下流側ヘッダタンク）

Claims (12)

1. 内部を流通する内部流体と外部を流通する外部流体との熱交換を行なう複数の熱交換部（１０、２０、３０、４０）を備える熱交換器であって、
   前記複数の熱交換部（１０、２０、３０、４０）は、前記内部流体の流れに対し直列に接続されて前記内部流体の流通経路を形成し、前記流通経路における最下流の熱交換部（４０）と、前記最下流の熱交換部に対し前記流通経路における上流側直近の熱交換部（２０、３０）とを有しており、
   前記流通経路の前記上流側直近の熱交換部（２０、３０）より上流側部と、前記流通経路の前記上流側直近の熱交換部（２０、３０）より下流側かつ前記最下流の熱交換部（４０）より上流側部とを、前記上流側直近の熱交換部（２０、３０）をバイパスして連通する連通路（６）を設けたことを特徴とする熱交換器。
2. 前記複数の熱交換部（１０、２０、３０、４０）は、前記流通経路に前記内部流体の上流側から下流側に向けて順次設けられた、第１熱交換部（１０）、第２熱交換部（２０）、第３熱交換部（３０）、および第４熱交換部（４０）であって、前記第４熱交換部（４０）が前記最下流の熱交換部（４０）をなし、
   前記第１熱交換部（１０）および前記第２熱交換部（２０）と、前記第３熱交換部（３０）および前記第４熱交換部（４０）とは、前記外部流体の流通方向において異なる位置に配設され、
   前記第１熱交換部（１０）と前記第４熱交換部（４０）とが前記外部流体の流通方向において並設されるとともに、前記第２熱交換部（２０）と前記第３熱交換部（３０）とが前記外部流体の流通方向において並設されおり、
   前記連通路（６）は、前記流通経路の前記第１熱交換部（１０）より下流側かつ前記第２熱交換部（２０）より上流側部と、前記流通経路の前記第３熱交換部（３０）より下流側かつ前記第４熱交換部（４０）より上流側部とを連通していることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第１熱交換部（１０）と前記第２熱交換部（２０）とは、前記内部流体の流通方向が略対向しているとともに、前記第３熱交換部（３０）と前記第４熱交換部（４０）とは、前記内部流体の流通方向が略対向しており、
   前記第１熱交換部（１０）および前記第２熱交換部（２０）からなる部位における前記内部流体のターンと、前記第３熱交換部（３０）および前記第４熱交換部（４０）からなる部位における前記内部流体のターンとが、同一側で行なわれることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記第１熱交換部（１０）および前記第２熱交換部（２０）からなる部位は、前記第３熱交換部（３０）および前記第４熱交換部（４０）からなる部位に対し、前記外部流体の流通方向における下流側に配設されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記第１熱交換部（１０）、前記第２熱交換部（２０）、前記第３熱交換部（３０）、および前記第４熱交換部（４０）は、それぞれ前記内部流体を流通する複数のチューブ（３Ａ）を有し、
   各熱交換部（１０、２０、３０、４０）のそれぞれについて前記複数のチューブ（３Ａ）の長手方向両側には、前記複数のチューブ（３Ａ）内と連通する上流側ヘッダタンク（１１、２１、３１、４１）および下流側ヘッダタンク（１２、２２、３２、４２）が設けられ、
   前記連通路（６）は、前記第１熱交換部（１０）より下流側かつ前記第２熱交換部（２０）より上流側にある前記ヘッダタンク（１２）内と、前記第３熱交換部（３０）より下流側かつ前記第４熱交換部（４０）より上流側にある前記ヘッダタンク（４１）内とを連通していることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載の熱交換器。
6. 前記連通路（６）は、前記第１熱交換部（１０）の前記下流側ヘッダタンク（１２）内と前記第４熱交換部（４０）の前記上流側ヘッダタンク（４１）内とを連通していることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
7. 前記連通路（６）は、前記第２熱交換部（２０）の前記上流側ヘッダタンク（２１）内と前記第３熱交換部（３０）の前記下流側ヘッダタンク（３２）内とを連通していることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
8. 前記連通路（６）は、前記第２熱交換部（２０）の前記上流側ヘッダタンク（２１）内と前記第４熱交換部（４０）の前記上流側ヘッダタンク（４１）内とを連通していることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
9. 前記連通路（６）は、前記第１熱交換部（１０）の前記下流側ヘッダタンク（１２）内と前記第３熱交換部（３０）の前記下流側ヘッダタンク（３２）内とを連通していることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
10. 前記連通路（６）は、前記第４熱交換部（４０）の前記上流側ヘッダタンク（４１）内の上流端近傍に開口していることを特徴とする請求項６または請求項８に記載の熱交換器。
11. 前記熱交換部（１０、２０、３０、４０）となる凹状部（３ａ）を有するコア形成部（３）と前記ヘッダタンク（４Ａ、４Ｂ）となる凹状部（４ａ）を有するタンク形成部（４）とを備えるプレート部材（２）を積層してなり、
    前記プレート部材（２）には、前記ヘッダタンク（４Ａ、４Ｂ）となる凹状部（４ａ）と連通する連通凹部（６ａ）が形成され、前記プレート部材（２）を積層したときに前記連通凹部（６ａ）により前記連通路（６）が形成されることを特徴とする請求項５ないし請求項１０のいずれか１つに記載の熱交換器。
12. 前記内部流体は冷媒であり、前記外部流体は空気であり、
    前記複数の熱交換部（１０、２０、３０、４０）では、内部を流通する冷媒が蒸発気化して外部を流通する空気から吸熱することを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１つに記載の熱交換器。

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