JP2007187435A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷媒流通用外方膨出部内に通じた熱交換管の本数に応じて、各熱交換管の冷媒流通量を熱交換性能を向上させる上で最適なものに設定する。
【解決手段】エバポレータ30の上側ヘッダタンク31を3枚のプレートにより構成する。外側プレートに、一端部が冷媒入口48に通じる冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部を形成する。内側プレート37に管挿入穴41を形成する。中間プレート38に、内側プレート37の管挿入穴41を外側プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴44を形成する。中間プレート38の連通穴44を連通部46A,46Bにより連通させて外方膨出部内に通じる冷媒通路1を形成する。冷媒通路1の全連通部16A,46Bのうち上流の複数の連通部46Aの幅を、他の連通部465Bの幅よりも狭くする。幅狭の連通部46Aの数をA、冷媒通路1を構成する連通穴44の総数をBとした場合、0.25≦A/B≦0.35という関係にする。
【選択図】図5
【解決手段】エバポレータ30の上側ヘッダタンク31を3枚のプレートにより構成する。外側プレートに、一端部が冷媒入口48に通じる冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部を形成する。内側プレート37に管挿入穴41を形成する。中間プレート38に、内側プレート37の管挿入穴41を外側プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴44を形成する。中間プレート38の連通穴44を連通部46A,46Bにより連通させて外方膨出部内に通じる冷媒通路1を形成する。冷媒通路1の全連通部16A,46Bのうち上流の複数の連通部46Aの幅を、他の連通部465Bの幅よりも狭くする。幅狭の連通部46Aの数をA、冷媒通路1を構成する連通穴44の総数をBとした場合、0.25≦A/B≦0.35という関係にする。
【選択図】図5
Description
この発明は、熱交換器に関し、さらに詳しくは、たとえばCO2(二酸化炭素)などの超臨界冷媒が用いられる超臨界冷凍サイクルのエバポレータに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、「超臨界冷凍サイクル」とは、高圧側において、冷媒が臨界圧力を超えた超臨界状態となる冷凍サイクルを意味するものとし、「超臨界冷媒」とは、超臨界冷凍サイクルに用いられる冷媒を意味するものとする。また、この明細書および特許請求の範囲において、図1および図2の上下、左右を上下、左右というものとし、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および図10に矢印Xで示す方向)を前、これと反対側を後というものとする。
超臨界冷凍サイクルに用いられる熱交換器として、本出願人は、先に、上下に間隔をおいて配置された1対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、各ヘッダタンクが、外側プレートと、内側プレートと、これら両プレート間に介在させられた中間プレートとが互いに積層されてろう付されることにより構成され、上下両ヘッダタンクの外側プレートに、それぞれその長さ方向にのびかつ中間プレートにより開口が閉鎖された少なくとも1つの外方膨出部が形成され、内側プレートにおける外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が内側プレートの長さ方向に間隔をおいて貫通状に形成され、中間プレートに、内側プレートの各管挿入穴を外側プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、熱交換管の両端部が両ヘッダタンクの内側プレートの管挿入穴内に挿入されて内側プレートにろう付され、上下両ヘッダタンクの少なくとも1つの外方膨出部が、それぞれ冷媒がその内部を長さ方向に流れる冷媒流通用外方膨出部となされ、冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴が、中間プレートにおける隣り合う連通穴どうしの間に形成された連通部により連通させられ、冷媒流通用外方膨出部に通じる連通穴およびこれらの連通穴を連通させる連通部によって、上下両ヘッダタンクの中間プレートに、冷媒流通用外方膨出部内に通じかつ冷媒を冷媒流通用外方膨出部の長さ方向に流れさせる冷媒通路が形成され、連通部の幅を調整することにより、冷媒通路の流路断面積が長さ方向に変化させられている熱交換器を提案した(特許文献1参照)。
特許文献1記載の熱交換器においては、冷媒流通用外方膨出部内に通じかつ冷媒を冷媒流通用外方膨出部の長さ方向に流れさせる冷媒通路の流路断面積が長さ方向に変化させられているので、冷媒通路の各部分を流れる冷媒の量を任意に変化させることができる。したがって、すべての熱交換管の冷媒流通量を熱交換性能を向上させる上で好適なものに設定することができる。しかも、隣り合う熱交換管どうしの間の通風間隙を流れる空気の風速分布に応じて、各熱交換管への冷媒分流状態を調整することができる。
しかしながら、熱交換器の熱交換コア部のサイズ、特に熱交換管の本数により、各熱交換管への冷媒分流時の偏流傾向が異なることになるので、冷媒流通用外方膨出部内に通じた熱交換管の本数に応じて、上記冷媒通路を構成する連通部の幅を最適に設定する必要がある。
特開2005−326135号公報
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、特許文献1記載の熱交換器において、冷媒流通用外方膨出部内に通じた熱交換管の本数に応じて、各熱交換管の冷媒流通量を熱交換性能を向上させる上で最適なものに設定した熱交換器を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
1)上下方向に間隔をおいて配置された1対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、各ヘッダタンクが、外側プレートと、内側プレートと、これら両プレート間に介在させられた中間プレートとが互いに積層されてろう付されることにより構成され、上下両ヘッダタンクの外側プレートに、それぞれ左右方向にのびるとともに中間プレートにより開口が閉鎖された複数の外方膨出部が形成され、内側プレートにおける外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が左右方向に間隔をおいて貫通状に形成され、中間プレートに、内側プレートの各管挿入穴を外側プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、熱交換管の両端部が両ヘッダタンクの内側プレートの管挿入穴内に挿入されて内側プレートにろう付されており、上下両ヘッダタンクの少なくとも1つの外方膨出部が、それぞれ冷媒がその内部を長さ方向に流れる冷媒流通用外方膨出部となるとともに、上側ヘッダタンクの1つの冷媒流通用外方膨出部が、一端部が上側ヘッダタンクに形成された冷媒入口に通じる冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部となり、上下両ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴が、中間プレートにおける隣り合う連通穴どうしの間に形成された連通部により連通させられ、冷媒流通用外方膨出部に通じる連通穴およびこれらの連通穴を連通させる連通部によって、上下両ヘッダタンクの中間プレートに、冷媒流通用外方膨出部内に通じかつ冷媒を左右方向に流れさせる冷媒通路が形成されている熱交換器であって、
上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち上流側に位置する複数の連通部の前後方向の幅が、他の連通部の前後方向の幅よりも狭くなっており、当該幅狭の連通部の数をA、当該冷媒通路を構成する連通穴の総数をBとした場合、0.25≦A/B≦0.35という関係を満たす熱交換器。
上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち上流側に位置する複数の連通部の前後方向の幅が、他の連通部の前後方向の幅よりも狭くなっており、当該幅狭の連通部の数をA、当該冷媒通路を構成する連通穴の総数をBとした場合、0.25≦A/B≦0.35という関係を満たす熱交換器。
2)上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち、幅狭の連通部の前後方向の幅をWA、幅広の連通部の前後方向の幅をWBとした場合、0.6≦WA/WB≦0.8という関係を満たす上記1)記載の熱交換器。
3)幅広の連通部の前後方向の幅WBが5〜9mmである上記2)記載の熱交換器。
4)上下方向に間隔をおいて配置された1対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、各ヘッダタンクが、外側プレートと、内側プレートと、これら両プレート間に介在させられた中間プレートとが互いに積層されてろう付されることにより構成され、上下両ヘッダタンクの外側プレートに、それぞれ左右方向にのびるとともに中間プレートにより開口が閉鎖された複数の外方膨出部が形成され、内側プレートにおける外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が左右方向に間隔をおいて貫通状に形成され、中間プレートに、内側プレートの各管挿入穴を外側プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、熱交換管の両端部が両ヘッダタンクの内側プレートの管挿入穴内に挿入されて内側プレートにろう付されており、上下両ヘッダタンクの少なくとも1つの外方膨出部が、それぞれ冷媒がその内部を長さ方向に流れる冷媒流通用外方膨出部となるとともに、上側ヘッダタンクの1つの冷媒流通用外方膨出部が、一端部が上側ヘッダタンクに形成された冷媒入口に通じる冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部となり、上下両ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴が、中間プレートにおける隣り合う連通穴どうしの間に形成された連通部により連通させられ、冷媒流通用外方膨出部に通じる連通穴およびこれらの連通穴を連通させる連通部によって、上下両ヘッダタンクの中間プレートに、冷媒流通用外方膨出部内に通じかつ冷媒を左右方向に流れさせる冷媒通路が形成されている熱交換器であって、
下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち下流側に位置する複数の連通部の前後方向の幅が、他の連通部の前後方向の幅よりも狭くなっており、当該幅狭の連通部の数をC、当該冷媒通路を構成する連通穴の総数をDとした場合、0.25≦C/D≦0.35という関係を満たす熱交換器。
下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち下流側に位置する複数の連通部の前後方向の幅が、他の連通部の前後方向の幅よりも狭くなっており、当該幅狭の連通部の数をC、当該冷媒通路を構成する連通穴の総数をDとした場合、0.25≦C/D≦0.35という関係を満たす熱交換器。
5)下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの連通部において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち、幅狭の連通部の前後方向の幅をWC、幅広の連通部の前後方向の幅をWDとした場合、0.6≦WC/WD≦0.8という関係を満たす上記4)記載の熱交換器。
6)幅広の連通部の前後方向の幅WDが5〜9mmである上記5)記載の熱交換器。
7)上側ヘッダタンクの外側プレートに、前後方向および左右方向に並んで4つの外方膨出部が相互に間隔をおいて形成され、同じく下側ヘッダタンクの外側プレートに、その前後方向に間隔をおいて並んだ2つの外方膨出部が、それぞれ上側ヘッダタンクの左右方向に隣り合う2つの外方膨出部にまたがるように形成され、
各ヘッダタンクの内側プレートにおける前後両側部分にそれぞれ複数の管挿入穴が形成されるとともに、中間プレートにおける前後両側部分にそれぞれ複数の連通穴が形成され、
上側ヘッダタンクにおいて、前後2つの外方膨出部からなる組が左右方向に並んで2組設けられ、いずれか一方の組の2つの外方膨出部がそれぞれ冷媒流通用外方膨出部となっており、2つの冷媒流通用外方膨出部のうちのいずれか一方が、冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部となるとともに、同他方が、一端部が上側ヘッダタンクに形成された冷媒出口に通じる冷媒流出側の冷媒流通用外方膨出部となり、他方の組の2つの外方膨出部のうち一方の外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴と、他方の外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴とが、中間プレートに形成された冷媒ターン用連通部により連通させられることにより、当該2つの外方膨出部が相互に通じ合わせられ、
下側ヘッダタンクにおいて、2つの外方膨出部がそれぞれ冷媒流通用外方膨出部となっている上記1)〜6)のうちのいずれかに記載の熱交換器。
各ヘッダタンクの内側プレートにおける前後両側部分にそれぞれ複数の管挿入穴が形成されるとともに、中間プレートにおける前後両側部分にそれぞれ複数の連通穴が形成され、
上側ヘッダタンクにおいて、前後2つの外方膨出部からなる組が左右方向に並んで2組設けられ、いずれか一方の組の2つの外方膨出部がそれぞれ冷媒流通用外方膨出部となっており、2つの冷媒流通用外方膨出部のうちのいずれか一方が、冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部となるとともに、同他方が、一端部が上側ヘッダタンクに形成された冷媒出口に通じる冷媒流出側の冷媒流通用外方膨出部となり、他方の組の2つの外方膨出部のうち一方の外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴と、他方の外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴とが、中間プレートに形成された冷媒ターン用連通部により連通させられることにより、当該2つの外方膨出部が相互に通じ合わせられ、
下側ヘッダタンクにおいて、2つの外方膨出部がそれぞれ冷媒流通用外方膨出部となっている上記1)〜6)のうちのいずれかに記載の熱交換器。
8)圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、減圧器およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えており、かつ超臨界冷媒を用いる超臨界冷凍サイクルであって、エバポレータが上記1)〜7)のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる超臨界冷凍サイクル。
9)超臨界冷媒が二酸化炭素である上記13)記載の超臨界冷凍サイクル。
10)上記8)または9)記載の超臨界冷凍サイクルがカー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、上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち上流側に位置する複数の連通部の前後方向の幅が、他の連通部の前後方向の幅よりも狭くなっているので、上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、冷媒が重力により上流側の熱交換管内に流入しやすくなっていたとしても、当該冷媒通路の下流側に流れる冷媒量を増加させることができる。したがって、上側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じるすべての熱交換管の冷媒流通量を熱交換性能を向上させる上で最適なものに設定することができる。しかも、上記幅狭の連通部の数をA、上記冷媒通路を構成する連通穴の総数をBとした場合、0.25≦A/B≦0.35という関係を満たしており、連通穴の総数Bは、当然のことながら上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる熱交換管の本数と同じであるから、冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部内に通じた熱交換管の本数に応じて、これらの熱交換管の冷媒流通量を熱交換性能を向上させる上で最適なものに設定することができる。また、隣り合う熱交換管どうしの間の通風間隙を流れる空気の風速分布に応じて、各熱交換管への冷媒分流状態を調整することができる。
上記2)の熱交換器によれば、上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち、幅狭の連通部の前後方向の幅をWA、幅広の連通部の前後方向の幅をWBとした場合、0.6≦WA/WB≦0.8という関係を満たしているので、上記1)で述べた効果が一層向上する。
上記3)の熱交換器によれば、幅広の連通部の前後方向の幅WBが5〜9mmであるから、上記1)で述べた効果が一層向上する。
上記4)の熱交換器によれば、下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち下流側に位置する複数の連通部の前後方向の幅が、他の連通部の前後方向の幅よりも狭くなっているので、下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、冷媒が慣性力により下流側に流れやすくなっていたとしても、当該冷媒通路の下流側での冷媒流量の偏った増加を防止することができる。したがって、下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じるすべての熱交換管の冷媒流通量を熱交換性能を向上させる上で最適なものに設定することができる。しかも、上記幅狭の連通部の数をC、上記冷媒通路を構成する連通穴の総数をDとした場合、0.25≦C/D≦0.35という関係を満たしており、連通穴の総数Dは、当然のことながら下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる熱交換管の本数と同じであるから、冷媒流通用外方膨出部内に通じた熱交換管の本数に応じて、これらの熱交換管の冷媒流通量を熱交換性能を向上させる上で最適なものに設定することができる。また、隣り合う熱交換管どうしの間の通風間隙を流れる空気の風速分布に応じて、各熱交換管への冷媒分流状態を調整することができる。
上記5)の熱交換器によれば、下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち、幅狭の連通部の前後方向の幅をWC、幅広の連通部の前後方向の幅をWDとした場合、0.6≦WC/WD≦0.8という関係を満たしているので、上記4)で述べた効果が一層向上する。
上記6)の熱交換器によれば、幅広の連通部の前後方向の幅WDが5〜9mmであるから、上記4)で述べた効果が一層向上する。
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、この発明による熱交換器を超臨界冷凍サイクルのエバポレータに適用したものである。
図1〜図3はこの発明を適用したエバポレータの全体構成を示し、図4〜図9はエバポレータの要部の構成を示し、図10は図1のエバポレータにおける冷媒の流れを示す。
なお、以下の説明において、「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。
図1〜図3において、超臨界冷媒、たとえばCO2を使用する超臨界冷凍サイクルのエバポレータ(30)は、上下方向に間隔をおいて配置されかつ左右方向にのびる2つのヘッダタンク(31)(32)と、両ヘッダタンク(31)(32)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偏平状熱交換管(33)と、隣接する熱交換管(33)どうしの間の通風間隙、および左右両端の熱交換管(33)の外側に配置されて熱交換管(33)にろう付されたコルゲートフィン(34)と、左右両端のコルゲートフィン(34)の外側にそれぞれ配置されてコルゲートフィン(34)にろう付されたアルミニウムベア製サイドプレート(35)とを備えている。なお、この実施形態において、上側のヘッダタンク(31)を第1ヘッダタンク、下側のヘッダタンク(32)を第2ヘッダタンクというものとする。
第1ヘッダタンク(31)は、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートから形成された外側プレート(36)と、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートから形成された内側プレート(37)と、金属ベア材、ここではアルミニウムベア材から形成されかつ外側プレート(36)と内側プレート(37)との間に介在させられた中間プレート(38)とが、積層されて互いにろう付されることにより構成されている。
第1ヘッダタンク(31)の外側プレート(36)の右側部分および左側部分に、それぞれ左右方向にのびる2つの外方膨出部(39A)(39B)(39C)(39D)が前後方向に間隔をおいて形成されている。以下、この実施形態において、右側前部分の外方膨出部(39A)を第1外方膨出部、右側後部分の外方膨出部(39B)を第2外方膨出部、左側前部分の外方膨出部(39C)を第3外方膨出部、左側後部分の外方膨出部(39D)を第4外方膨出部というものとする。各外方膨出部(39A)〜(39D)の下側を向いた開口は中間プレート(38)により塞がれている。各外方膨出部(39A)〜(39D)の膨出高さ、長さおよび幅は等しくなっている。したがって、第1ヘッダタンク(31)には、第1外方膨出部(39A)と第2外方膨出部(39B)とからなる組と、第3外方膨出部(39C)と第4外方膨出部(39D)とからなる組とが、左右方向に並んで設けられている。ここで、一方の組を構成する第1および第2外方膨出部(39A)(39B)が、CO2がその内部を長さ方向に流れる冷媒流通用外方膨出部となっている。外側プレート(36)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にプレス加工を施することにより形成されている。
内側プレート(37)の前後両側部分に、それぞれ前後方向に長い複数の貫通状管挿入穴(41)が、左右方向に間隔をおいて形成されている。前側の右半部における複数の管挿入穴(41)は、外側プレート(36)の第1外方膨出部(39A)の左右方向の範囲内に形成され、後側の右半部における複数の管挿入穴(41)は、第2外方膨出部(39B)の左右方向の範囲内に形成され、前側の左半部における複数の管挿入穴(41)は、第3外方膨出部(39C)の左右方向の範囲内に形成され、後側の左半部における複数の管挿入穴(41)は、第4外方膨出部(39D)の左右方向の範囲内に形成されている。また、各管挿入穴(41)の長さは、各外方膨出部(39A)〜(39D)の前後方向の幅よりも若干長く、管挿入穴(41)の前後両端部は各外方膨出部(39A)〜(39D)の前後両側縁よりも外方に突出している(図3および図4参照)。
内側プレート(37)の前後両側縁部に、それぞれ上方に突出して先端が外側プレート(36)の外面まで至り、かつ外側プレート(36)と中間プレート(38)との境界部分を全長にわたって覆う被覆壁(42)が一体に形成され、外側プレート(36)および中間プレート(38)の前後両側面にろう付されている。各被覆壁(42)の突出端に、外側プレート(36)の外面に係合する複数の係合部(43)が、左右方向に間隔をおいて一体に形成され、外側プレート(36)にろう付されている。内側プレート(37)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にプレス加工を施すことにより形成されている。
中間プレート(38)における管挿入穴(41)と対応する位置に、内側プレート(37)の管挿入穴(41)を外側プレート(36)の外方膨出部(39A)〜(39D)内に通じさせる貫通状連通穴(44)が、管挿入穴(41)と同じ数だけ形成されている。連通穴(44)は管挿入穴(41)よりも一回り大きくなっている。そして、内側プレート(37)の前側の右半部における複数の管挿入穴(41)は、中間プレート(38)の前側の右半部における複数の連通穴(44)を介して第1外方膨出部(39A)内に通じさせられ、同じく後側の右半部における複数の管挿入穴(41)は、中間プレート(38)の後側の右半部における複数の連通穴(44)を介して第2外方膨出部(39B)内に通じさせられ、同じく前側の左半部における複数の管挿入穴(41)は、中間プレート(38)の前側の左半部における複数の連通穴(44)を介して第3外方膨出部(39C)内に通じさせられ、同じく後側の左半部における複数の管挿入穴(41)は、中間プレート(38)の後側の左半部における複数の連通穴(44)を介して第4外方膨出部(39D)内に通じさせられている。
図4および図5に示すように、第1ヘッダタンク(31)における外方膨出部の他方の組を構成する第3外方膨出部(39C)および第4外方膨出部(39D)に通じる中間プレート(38)の各連通穴(44)どうしが、中間プレート(38)における前後方向に隣り合う連通穴(44)間の部分を切除することにより形成された冷媒ターン用連通部(45)により連通させられ、これにより第3外方膨出部(39C)内と第4外方膨出部(39D)内とは相互に通じ合っている。第1外方膨出部(39A)内に通じるすべての連通穴(44)および第2外方膨出部(39B)内に通じるすべての連通穴(44)は、それぞれ中間プレート(38)における左右方向に隣り合う連通穴(44)間の部分を切除することにより形成された連通部(46A)(46B)(46C)により連通させられている(図5参照)。そして、第1外方膨出部(39A)内に通じるすべての連通穴(44)およびこれらの連通穴(44)を連通させる連通部(46A)(46B)により、第1ヘッダタンク(31)の中間プレート(38)に、第1外方膨出部(39A)内に通じかつ冷媒を左右方向(第1外方膨出部(39A)の長さ方向)に流す第1の冷媒通路(1)が形成され、第2外方膨出部(39B)内に通じるすべての連通穴(44)およびこれらの連通穴(44)を連通させる連通部(46C)により、第1ヘッダタンク(31)の中間プレート(38)に、第2外方膨出部(39B)内に通じかつ冷媒を左右方向(第2外方膨出部(39B)の長さ方向)に流す第2の冷媒通路(2)が形成されている。中間プレート(38)は、アルミニウムベア材にプレス加工を施すことにより形成されている。
図5および図6に示すように、3つのプレート(36)(37)(38)の右端部には、それぞれ前後方向に間隔をおいて2つの右方突出部(36a)(37a)(38a)が形成されている。中間プレート(38)には、前後2つの外方突出部(38a)の先端から右端部の連通穴(44)に通じる切り欠き(47A)(47B)が形成されており、これにより第1ヘッダタンク(31)に、第1冷媒通路(1)および第1外方膨出部(39A)内に通じる冷媒入口(48)と、第2冷媒通路(2)および第2外方膨出部(39B)内に通じる冷媒出口(49)とが形成されている。ここで、第1外方膨出部(39A)が、一端部が第1ヘッダタンク(31)に形成された冷媒入口(48)に通じる冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部となっている。なお、前側の切り欠き(47A)の前後方向の幅は、第1冷媒通路(1)を構成する右端の連通部(46A)の前後方向の幅と等しくなっている。3つのプレート(36)(37)(38)の2つの右方突出部(36a)(37a)(38a)にまたがるように、冷媒入口(48)に通じる冷媒流入路(52)および冷媒出口(49)に通じる冷媒流出路(53)を有する冷媒入出部材(51)が、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシート(57)により第1ヘッダタンク(31)にろう付されている。冷媒入出部材(51)は、金属ベア材、ここではアルミニウムベア材からなる。
第1冷媒通路(1)において、第1冷媒通路(1)を構成するすべての連通部(46A)(46B)のうち冷媒の流れ方向上流側、すなわち右端側から複数の連通部(46A)の前後方向の幅WAは、他の連通部(46B)の前後方向の幅WBよりも狭くなっている。ここで、幅狭の連通部(46A)の数をA、第1冷媒通路(1)を構成する連通穴(44)、すなわち第1外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の総数をBとした場合、0.25≦A/B≦0.35という関係を満たしているべきである。また、幅狭の連通部(46A)の幅WAと、他の幅広の連通部(46B)の幅WBとの関係は、0.6≦WA/WB≦0.8であることが好ましい。なお、幅広の連通部(46B)の幅WBは5〜9mmであることが好ましい。
上記において、幅狭の連通部(46A)の数Aと、第1冷媒通路(1)を構成する連通穴(44)、すなわち第1外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の総数Bの関係(AのBに対する比率)を0.25≦A/B≦0.35に限定したのは、上記比率A/Bが上記範囲内にあるときにエバポレータ(30)の冷房性能が優れたものになるからである。
また、幅狭の連通部(46A)の幅WAと、他の幅広の連通部(46B)の幅WBとの関係が0.6≦WA/WB≦0.8であることが好ましいのは、WA/WB<0.6であると通路抵抗が大きくなるおそれがあり、WA/WB>0.8であると冷房性能が低下するおそれがあるからである。
さらに、幅広の連通部(46B)の幅WBが5mm未満であると通路抵抗が大きくなり、蒸発温度が上昇して冷房性能が低下するおそれがあり、9mmを越えると内側プレート(37)と中間プレート(38)との接合面積が小さくなり、第1ヘッダタンク(31)の耐圧性が低下するおそれがある。
第2の冷媒通路(2)のすべての連通部(46C)の前後方向の幅は等しくなっており、たとえば第1冷媒通路(1)における幅広の連通部(46B)の前後方向の幅WBと等しくなっている。
図1〜図3および図7に示すように、第2ヘッダタンク(32)は、第1ヘッダタンク(31)とほぼ同様な構成であり、同一物および同一部分に同一符号を付す。両ヘッダタンク(31)(32)は、内側プレート(37)どうしが対向するように配置されている。第2ヘッダタンク(32)における第1ヘッダタンク(31)との相違点は、外側プレート(36)に、前後方向に間隔をおいて2つの外方膨出部(54A)(54B)が、第1外方膨出部(39A)と第3外方膨出部(39C)、および第2外方膨出部(39B)と第4外方膨出部(39D)とにそれぞれまたがるように外側プレート(36)の右端部から左端部にかけて形成されている点、各外方膨出部(54A)(54B)内に通じるすべての連通穴(44)が、中間プレート(38)における左右方向に隣り合う連通穴(44)間の部分を切除することによって形成された連通部(55A)〜(55D)により連通させられている点、前側外方膨出部(54A)内に通じるすべての連通穴(44)およびこれらを連通させる連通部(55A)(55B)により、中間プレート(38)に前側冷媒通路(3)が形成されている点、後側外方膨出部(54B)内に通じるすべての連通穴(44)およびこれらを連通させる連通部(55C)(55D)により、中間プレート(38)に後側冷媒通路(4)が形成されている点、両外方膨出部(54A)(54B)が連通させられていない点、ならびに3つのプレート(36)(37)(38)の右端部に右方突出部が形成されていない点である。外方膨出部(54A)(54B)の膨出高さおよび幅は、第1ヘッダタンク(31)の外方膨出部(39A)〜(39D)の膨出高さおよび幅と等しくなっている。ここで、前後両外方膨出部(54A)(54B)が、それぞれCO2がその内部を長さ方向に流れる冷媒流通用外方膨出部となっている。冷媒は、前側外方膨出部(54A)内および前側冷媒通路(3)内を右側から左側に流れ、後側外方膨出部(54B)内および後側冷媒通路(4)内を左側から右側に流れるようになっている。
前側冷媒通路(3)において、前側冷媒通路(3)を構成するすべての連通部(55A)(55B)のうち冷媒の流れ方向下流側、すなわち左端側から複数の連通部(55A)の前後方向の幅WCは、他の連通部(55B)の前後方向の幅WDよりも狭くなっている。ここで、幅狭の連通部(55A)の数をC、前側冷媒通路(3)を構成する連通穴(44)、すなわち前側外方膨出部(54A)内に通じる熱交換管(33)の総数をDとした場合、0.25≦C/D≦0.35という関係を満たしているべきである。また、幅狭の連通部(55A)の幅WCと、他の幅広の連通部(55B)の幅WDとの関係は、0.6≦WC/WD≦0.8であることが好ましい。なお、幅広の連通部(55B)の幅WDは5〜9mmであることが好ましい。
上記において、幅狭の連通部(55A)の数Cと、前側冷媒通路(3)を構成する連通穴(44)、すなわち前側外方膨出部(45A)に通じる熱交換管(33)の総数Dの関係(CのDに対する比率)を0.25≦C/D≦0.35に限定したのは、上記比率C/Dが上記範囲内にあるときにエバポレータ(30)の冷房性能が優れたものになるからである。
また、幅狭の連通部(55A)の幅WCと、他の幅広の連通部(55B)の幅WDとの関係が0.6≦WC/WD≦0.8であることが好ましいのは、WC/WD<0.6であると通路抵抗が大きくなるおそれがあり、WC/WD>0.8であると冷房性能が低下するおそれがあるからである。
さらに、幅広の連通部(55B)の幅WDが5mm未満であると通路抵抗が大きくなり、蒸発温度が上昇して冷房性能が低下するおそれがあり、9mmを越えると内側プレート(37)と中間プレート(38)との接合面積が小さくなり、第2ヘッダタンク(32)の耐圧性が低下するおそれがある。
後側冷媒通路(4)において、後側冷媒通路(4)を構成するすべての連通部(55C)(55D)のうち冷媒の流れ方向下流側、すなわち右端側の複数の連通部(55C)の前後方向の幅は、他の連通部(55D)の前後方向の幅よりも狭くなっている。幅狭の連通部(55C)の前後方向の幅および数、ならびに幅広の連通部(55D)の前後方向の幅は、それぞれ前側冷媒通路(3)の幅狭の連通部(55A)の前後方向の幅および数、ならびに幅広の連通部(55B)の前後方向の幅に等しくなっている。したがって、幅狭の連通部(55C)の数と後側冷媒通路(4)を構成する連通穴(44)、すなわち後側外方膨出部(54B)内に通じる熱交換管(33)の総数との関係、幅狭の連通部(55C)の前後方向の幅と、他の幅広の連通部(55D)の前後方向の幅との関係は、前側冷媒通路(3)の場合と同じになる。
両ヘッダタンク(31)(32)は、図8および図9に示すようにして製造されている。
まず、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プレス加工を施すことにより、外方膨出部(39A)(39B)(39C)(39D)(54A)(54B)を有する外側プレート(36)を形成する。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プレス加工を施すことにより、管挿入穴(41)、被覆壁(42)および被覆壁(42)に真っ直ぐに連なった係合部形成用突片(43A)を有する内側プレート(37)を形成する。さらに、アルミニウムベア材にプレス加工を施すことにより、連通穴(44)および連通部(45)(46A)〜(46C)(55A)〜(55D)を有する中間プレート(38)を形成する。第1ヘッダタンク(31)の外側プレート(36)、中間プレート(38)および内側プレート(37)には、それぞれ右方突出部(36a)(37a)(38a)を形成し、さらに中間プレート(38)には切り欠き(47A)(47B)を形成しておく。
ついで、3つのプレート(36)(37)(38)を積層状に組み合わせた後、突片(43A)を曲げて係合部(43)を形成し、係合部(43)を外側プレート(36)に係合させて仮止め体をつくる。その後、外側プレート(36)のろう材層および内側プレート(37)のろう材層を利用して3つのプレート(36)(37)(38)を相互にろう付するとともに、被覆壁(42)を中間プレート(38)および外側プレート(36)の前後両側面にろう付し、さらに係合部(43)を外側プレート(36)にろう付する。こうして、両ヘッダタンク(31)(32)が製造されている。
熱交換管(33)は、金属のベア材、ここではアルミニウム製押出形材からなり、前後方向に幅広の偏平状で、その内部に長さ方向にのびる複数の冷媒通路(33a)が並列状に形成されている。熱交換管(33)の両端部は、それぞれ両ヘッダタンク(31)(32)の管挿入穴(41)に挿入された状態で、内側プレート(37)のろう材層を利用して内側プレート(37)にろう付されている。なお、熱交換管(33)の両端は中間プレート(38)の厚さ方向の中間部まで連通穴(44)内に入り込んでおり、冷媒通路(1)〜(4)内に臨んでいる(図3参照)。両ヘッダタンク(31)(32)間には、左右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(33)からなる熱交換管群(56)が、前後方向に並んで複数列、ここでは2列配置されている。前側熱交換管群(56)の右半部に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は第1外方膨出部(39A)内および前側外方膨出部(54A)内に通じるように両ヘッダタンク(31)(32)に接続され、同じく左半部に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は第3外方膨出部(39C)内および前側外方膨出部(54A)内に通じるように両ヘッダタンク(31)(32)に接続されている。また、後側熱交換管群(56)の右半部に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は第2外方膨出部(39B)内および後側外方膨出部(54B)内に通じるように両ヘッダタンク(31)(32)に接続され、同じく左半部に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は第4外方膨出部(39D)内および後側外方膨出部(54B)内に通じるように両ヘッダタンク(31)(32)に接続されている。
なお、熱交換管(33)としては、アルミニウム押出形材製のものに代えて、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。
コルゲートフィン(34)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(34)は前後両熱交換管群(56)に共有されており、その前後方向の幅は前側熱交換管群(56)の熱交換管(33)の前側縁と後側熱交換管群(56)の熱交換管(33)の後側縁との間隔をほぼ等しくなっている。なお、1つのコルゲートフィン(34)が前後両熱交換管群(56)に共有される代わりに、両熱交換管群(56)の隣り合う熱交換管(33)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(30)は、ヘッダタンク(31)(32)を製造する際の上述した2つの仮止め体と、複数の熱交換管(33)およびコルゲートフィン(34)とを用意すること、2つの仮止め体を、内側プレート(37)どうしが対向するように間隔をおいて配置すること、複数の熱交換管(33)とコルゲートフィン(34)とを交互に配置すること、熱交換管(33)の両端部をそれぞれ両仮止め体の内側プレート(37)の管挿入穴(41)内に挿入すること、両端のコルゲートフィン(34)の外側にサイドプレート(35)を配置すること、3つのプレート(36)(37)(38)にまたがるように、ブレージングシート(57)を介して冷媒入出部材(51)を配置すること、ならびに仮止め体の3つのプレート(36)(37)(38)を相互にろう付してヘッダタンク(31)(32)を形成すると同時に、熱交換管(33)をヘッダタンク(31)(32)に、フィン(34)を熱交換管(33)に、サイドプレート(35)をフィン(34)に、入出部材(51)を第1ヘッダタンク(31)にそれぞれろう付することによって製造される。
エバポレータ(30)は、圧縮機、ガスクーラ、減圧器およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器とともに超臨界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(30)において、図10に示すように、減圧器としての膨張弁を通過して減圧されたCO2 が、入出部材(51)の冷媒流入路(52)を通って冷媒入口(48)から第1ヘッダタンク(31)の第1冷媒通路(1)を通って第1外方膨出部(39A)内に入り、第1冷媒通路(1)および第1外方膨出部(39A)内を左方に流れ、第1外方膨出部(39A)内に通じているすべての熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入する。
このとき、液相のCO2は、重力により冷媒入口(48)側の熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入しやすくなるが、第1冷媒通路(1)を構成するすべての連通部(46A)(46B)のうち冷媒の流れ方向上流側、すなわち右端側の複数の連通部(46A)の前後方向の幅WAが、他の連通部(46B)の前後方向の幅WBよりも狭くなっていることによって、多くのCO2が第1冷媒通路(1)および第1外方膨出部(39A)を左方に向かって流れることになり、しかも幅狭の連通部(46A)の数Aと第1冷媒通路(1)を構成する連通穴(44)、すなわち第1外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の総数Bとの関係、および幅狭の連通部(46A)の幅WAと幅広の連通部(46B)の幅WBとの関係が上述したとおりであるので、第1外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の本数に応じて、第1外方膨出部(39A)内に通じているすべての熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内のCO2の流量が均一化される。
第1外方膨出部(39A)内に通じているすべての熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入したCO2は、冷媒通路(33a)内を下方に流れて第2ヘッダタンク(32)の前側外方膨出部(54A)内に流入する。前側外方膨出部(54A)内に流入したCO2はその内部および中間プレート(38)の前側冷媒通路(3)を通って左方に流れ、分流して第3外方膨出部(39C)内に通じているすべての熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入する。
このとき、第1外方膨出部(39A)内に通じているすべての熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内のCO2流量が均一化されているので、前側冷媒通路(3)の右側部分および前側外方膨出部(54A)内の右側部分においてはCO2量は各部で均一化されているが、前側冷媒通路(3)の左側部分および前側外方膨出部(54A)内の左側部分においてはCO2は慣性により左方に流れやすくなり、第3外方膨出部(39C)内に通じているすべての熱交換管(33)のうちの左端寄りの熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内にCO2が流入しやすくなる。ところが、前側冷媒通路(3)を構成するすべての連通部(55A)(55B)のうち冷媒の流れ方向下流側、すなわち左端側の複数の連通部(55A)の前後方向の幅WCが、他の連通部(55B)の前後方向の幅WDよりも狭くなっていることによって、CO2の流れに抵抗が付与されることになり、しかも幅狭の連通部(55A)の数Cと前側冷媒通路(3)を構成する連通穴(44)、すなわち前側外方膨出部(54A)内に通じる熱交換管(33)の総数Dとの関係、および幅狭の連通部(55A)の幅WCと幅広の連通部(55B)の幅WDとの関係が上述したとおりであるので、前側外方膨出部(45A)に通じる熱交換管(33)の本数に応じて、前側外方膨出部(45A)内、すなわち第3外方膨出部(39C)内に通じているすべての熱交換管(33)へのCO2の分流が均一化される。
第3外方膨出部(39C)内に通じているすべての熱交換管(33)内に流入したCO2は、流れ方向を変えて冷媒通路(33a)内を上方に流れて第1ヘッダタンク(31)の第3外方膨出部(39C)内に入る。第3外方膨出部(39C)内に流入したCO2は、第1ヘッダタンク(31)の中間プレート(38)の冷媒ターン用連通部(45)を通って第4外方膨出部(39D)内に入り、分流して第4外方膨出部(39D)に接続されているすべての熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入し、流れ方向を変えて冷媒通路(33a)内を下方に流れて第2ヘッダタンク(32)の後側外方膨出部(54B)内に入る。後側外方膨出部(54B)内に流入したCO2はその内部および後側冷媒通路(4)を通って右方に流れ、分流して第2外方膨出部(39B)に接続されているすべての熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入する。
このとき、第4外方膨出部(39D)に通じているすべての熱交換管(33)内のCO2流量が均一化されているので、後側冷媒通路(4)の左側部分および後側外方膨出部(54B)内の左側部分においてはCO2量は各部で均一化されているが、後側冷媒通路(4)の右側部分および後側外方膨出部(54B)内の右側部分においてはCO2は慣性により右方に流れやすくなり、第2外方膨出部(39B)内に通じているすべての熱交換管(33)のうちの右端寄りの熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内にCO2が流入しやすくなる。ところが、後側冷媒通路(4)を構成するすべての連通部(55C)(55C)のうち冷媒の流れ方向下流側、すなわち右端側の複数の連通部(55C)の前後方向の幅が、他の連通部(55D)の前後方向の幅よりも狭くなっていることによって、CO2の流れに抵抗が付与されることになり、しかも幅狭の連通部(55C)の数と後側冷媒通路(4)を構成する連通穴(44)、すなわち後側外方膨出部(54B)内に通じる熱交換管(33)の総数との関係、および幅狭の連通部(55C)の幅と他の幅広の連通部(55D)の幅との関係が上述したとおりであるので、後側外方膨出部(45B)に通じる熱交換管(33)の本数に応じて、後側外方膨出部(45B)内、すなわち第2外方膨出部(39B)内に通じているすべての熱交換管(33)へのCO2の分流が均一化される。
第2外方膨出部(39B)内に通じているすべての熱交換管(33)内に流入したCO2は、流れ方向を変えて冷媒通路(33a)内を上方に流れて第1ヘッダタンク(31)の第2外方膨出部(39B)内に入る。その後、CO2は、第2外方膨出部(39B)内から第2冷媒通路(2)、冷媒出口(49)および入出部材(51)の冷媒流出路(53)を通って流出する。そして、CO2が熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内を流れる間に、通風間隙を図1および図10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。
上記実施形態においては、この発明による熱交換器が超臨界冷凍サイクルのエバポレータに適用されているが、これに限るものではなく、この発明による熱交換器は、たとえば超臨界冷凍サイクルのガスクーラに適用される場合もある。
また、上記実施形態においては、超臨界冷凍サイクルの超臨界冷媒として、CO2が使用されているが、これに限定されるものではなく、エチレン、エタン、酸化窒素などが使用される。
次に、上述した実施形態のエバポレータを用いて行った実験例を示す。
実験例1
エバポレータ(30)として、高さ:250mm、左右方向の幅:250mm、熱交換管(33)の本数:48本、第1ヘッダタンク(31)の第1外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の総数B:12本のものを使用し、幅狭の連通部(46A)の数Aを種々変更することにより、第1ヘッダタンク(31)の第1外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の総数Bに対する第1冷媒通路(1)における幅狭の連通部(46A)の数Aの比率(A/B)を種々変化させて、冷媒の出口過熱度:0度という条件で冷房能力を求めた。
エバポレータ(30)として、高さ:250mm、左右方向の幅:250mm、熱交換管(33)の本数:48本、第1ヘッダタンク(31)の第1外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の総数B:12本のものを使用し、幅狭の連通部(46A)の数Aを種々変更することにより、第1ヘッダタンク(31)の第1外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の総数Bに対する第1冷媒通路(1)における幅狭の連通部(46A)の数Aの比率(A/B)を種々変化させて、冷媒の出口過熱度:0度という条件で冷房能力を求めた。
上記比率(A/B)と冷房能力との関係を図11に示す。図11に示す結果から、上記比率(A/B)が0.25〜0.35の範囲内にあるときに、エバポレータの冷房能力が優れていることが分かる。
実験例2
エバポレータ(30)として、高さ:250mm、左右方向の幅:250mm、熱交換管(33)の本数:48本、第1ヘッダタンク(31)の第1外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の総数B:12本、第1冷媒通路(1)における幅広の連通部(46B)の幅WB;7mmのものを使用し、幅狭の連通部(46A)の幅WAを種々変更することにより、第1ヘッダタンク(31)の第1外方膨出部(39A)に通じる第1冷媒通路(1)における幅広の連通部(46B)の幅WBに対する幅狭の連通部(46A)の幅WAの比率(WA/WB)を種々変化させて、冷媒の出口過熱度:0度という条件で冷房能力および通路抵抗を求めた。
エバポレータ(30)として、高さ:250mm、左右方向の幅:250mm、熱交換管(33)の本数:48本、第1ヘッダタンク(31)の第1外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の総数B:12本、第1冷媒通路(1)における幅広の連通部(46B)の幅WB;7mmのものを使用し、幅狭の連通部(46A)の幅WAを種々変更することにより、第1ヘッダタンク(31)の第1外方膨出部(39A)に通じる第1冷媒通路(1)における幅広の連通部(46B)の幅WBに対する幅狭の連通部(46A)の幅WAの比率(WA/WB)を種々変化させて、冷媒の出口過熱度:0度という条件で冷房能力および通路抵抗を求めた。
上記比率(WA/WB)と冷房能力および通路抵抗との関係を図12に示す。図12に示す結果から、上記比率(WA/WB)が0.6〜0.8の範囲内にあるときに、通路抵抗の増加を抑制しうるとともに、冷房能力が優れていることが分かる。
実験例3
上記実験例1と同じエバポレータを使用し、第2ヘッダタンク(32)の前後両外方膨出部(54A)(55B)に通じる熱交換管(33)の総数Dに対する前後両冷媒通路(3)(4)における幅狭の連通部(55A)(55C)の数Cの比率(C/D)を種々変化させて、実験例1と同じ条件で冷房能力を求めた。その結果、図示は省略したが、上記比率(C/D)と冷房能力との関係は図11と同様になった。
上記実験例1と同じエバポレータを使用し、第2ヘッダタンク(32)の前後両外方膨出部(54A)(55B)に通じる熱交換管(33)の総数Dに対する前後両冷媒通路(3)(4)における幅狭の連通部(55A)(55C)の数Cの比率(C/D)を種々変化させて、実験例1と同じ条件で冷房能力を求めた。その結果、図示は省略したが、上記比率(C/D)と冷房能力との関係は図11と同様になった。
実験例4
上記実験例2と同じエバポレータを使用し、第2ヘッダタンク(32)の前後両外方膨出部(54A)(54B)に通じる前後両冷媒通路(3)(4)における幅広の連通部(55B)(55D)の幅WDに対する幅狭の連通部(55A)(55C)の幅WCの比率(WC/WD)を種々変化させて、実験例2と同じ条件で冷房能力および通路抵抗を求めた。その結果、図示は省略したが、上記比率(WC/WD)と冷房能力および通路抵抗との関係は図12と同様になった。
上記実験例2と同じエバポレータを使用し、第2ヘッダタンク(32)の前後両外方膨出部(54A)(54B)に通じる前後両冷媒通路(3)(4)における幅広の連通部(55B)(55D)の幅WDに対する幅狭の連通部(55A)(55C)の幅WCの比率(WC/WD)を種々変化させて、実験例2と同じ条件で冷房能力および通路抵抗を求めた。その結果、図示は省略したが、上記比率(WC/WD)と冷房能力および通路抵抗との関係は図12と同様になった。
(1):第1冷媒通路
(2):第2冷媒通路
(3):前側冷媒通路
(4):後側冷媒通路
(30):エバポレータ(熱交換器)
(31)(32):ヘッダタンク
(33):熱交換管
(36):外側プレート
(37):内側プレート
(38):中間プレート
(39A):第1外方膨出部(冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部)
(39B):第2外方膨出部(冷媒流通用外方膨出部)
(41):管挿入穴
(44):連通穴
(45):冷媒ターン用連通部
(46A)〜(46C):連通部
(48):冷媒入口
(54A)(54B):外方膨出部(冷媒流通用外方膨出部)
(55A)〜(55D):連通部
(2):第2冷媒通路
(3):前側冷媒通路
(4):後側冷媒通路
(30):エバポレータ(熱交換器)
(31)(32):ヘッダタンク
(33):熱交換管
(36):外側プレート
(37):内側プレート
(38):中間プレート
(39A):第1外方膨出部(冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部)
(39B):第2外方膨出部(冷媒流通用外方膨出部)
(41):管挿入穴
(44):連通穴
(45):冷媒ターン用連通部
(46A)〜(46C):連通部
(48):冷媒入口
(54A)(54B):外方膨出部(冷媒流通用外方膨出部)
(55A)〜(55D):連通部
Claims (10)
- 上下方向に間隔をおいて配置された1対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、各ヘッダタンクが、外側プレートと、内側プレートと、これら両プレート間に介在させられた中間プレートとが互いに積層されてろう付されることにより構成され、上下両ヘッダタンクの外側プレートに、それぞれ左右方向にのびるとともに中間プレートにより開口が閉鎖された複数の外方膨出部が形成され、内側プレートにおける外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が左右方向に間隔をおいて貫通状に形成され、中間プレートに、内側プレートの各管挿入穴を外側プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、熱交換管の両端部が両ヘッダタンクの内側プレートの管挿入穴内に挿入されて内側プレートにろう付されており、上下両ヘッダタンクの少なくとも1つの外方膨出部が、それぞれ冷媒がその内部を長さ方向に流れる冷媒流通用外方膨出部となるとともに、上側ヘッダタンクの1つの冷媒流通用外方膨出部が、一端部が上側ヘッダタンクに形成された冷媒入口に通じる冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部となり、上下両ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴が、中間プレートにおける隣り合う連通穴どうしの間に形成された連通部により連通させられ、冷媒流通用外方膨出部に通じる連通穴およびこれらの連通穴を連通させる連通部によって、上下両ヘッダタンクの中間プレートに、冷媒流通用外方膨出部内に通じかつ冷媒を左右方向に流れさせる冷媒通路が形成されている熱交換器であって、
上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち上流側に位置する複数の連通部の前後方向の幅が、他の連通部の前後方向の幅よりも狭くなっており、当該幅狭の連通部の数をA、当該冷媒通路を構成する連通穴の総数をBとした場合、0.25≦A/B≦0.35という関係を満たす熱交換器。 - 上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち、幅狭の連通部の前後方向の幅をWA、幅広の連通部の前後方向の幅をWBとした場合、0.6≦WA/WB≦0.8という関係を満たす請求項1記載の熱交換器。
- 幅広の連通部の前後方向の幅WBが5〜9mmである請求項2記載の熱交換器。
- 上下方向に間隔をおいて配置された1対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、各ヘッダタンクが、外側プレートと、内側プレートと、これら両プレート間に介在させられた中間プレートとが互いに積層されてろう付されることにより構成され、上下両ヘッダタンクの外側プレートに、それぞれ左右方向にのびるとともに中間プレートにより開口が閉鎖された複数の外方膨出部が形成され、内側プレートにおける外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が左右方向に間隔をおいて貫通状に形成され、中間プレートに、内側プレートの各管挿入穴を外側プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、熱交換管の両端部が両ヘッダタンクの内側プレートの管挿入穴内に挿入されて内側プレートにろう付されており、上下両ヘッダタンクの少なくとも1つの外方膨出部が、それぞれ冷媒がその内部を長さ方向に流れる冷媒流通用外方膨出部となるとともに、上側ヘッダタンクの1つの冷媒流通用外方膨出部が、一端部が上側ヘッダタンクに形成された冷媒入口に通じる冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部となり、上下両ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴が、中間プレートにおける隣り合う連通穴どうしの間に形成された連通部により連通させられ、冷媒流通用外方膨出部に通じる連通穴およびこれらの連通穴を連通させる連通部によって、上下両ヘッダタンクの中間プレートに、冷媒流通用外方膨出部内に通じかつ冷媒を左右方向に流れさせる冷媒通路が形成されている熱交換器であって、
下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち下流側に位置する複数の連通部の前後方向の幅が、他の連通部の前後方向の幅よりも狭くなっており、当該幅狭の連通部の数をC、当該冷媒通路を構成する連通穴の総数をDとした場合、0.25≦C/D≦0.35という関係を満たす熱交換器。 - 下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち、幅狭の連通部の前後方向の幅をWC、幅広の連通部の前後方向の幅をWDとした場合、0.6≦WC/WD≦0.8という関係を満たす請求項4記載の熱交換器。
- 幅広の連通部の前後方向の幅WDが5〜9mmである請求項5記載の熱交換器。
- 上側ヘッダタンクの外側プレートに、前後方向および左右方向に並んで4つの外方膨出部が相互に間隔をおいて形成され、同じく下側ヘッダタンクの外側プレートに、その前後方向に間隔をおいて並んだ2つの外方膨出部が、それぞれ上側ヘッダタンクの左右方向に隣り合う2つの外方膨出部にまたがるように形成され、
各ヘッダタンクの内側プレートにおける前後両側部分にそれぞれ複数の管挿入穴が形成されるとともに、中間プレートにおける前後両側部分にそれぞれ複数の連通穴が形成され、
上側ヘッダタンクにおいて、前後2つの外方膨出部からなる組が左右方向に並んで2組設けられ、いずれか一方の組の2つの外方膨出部がそれぞれ冷媒流通用外方膨出部となっており、2つの冷媒流通用外方膨出部のうちのいずれか一方が、冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部となるとともに、同他方が、一端部が上側ヘッダタンクに形成された冷媒出口に通じる冷媒流出側の冷媒流通用外方膨出部となり、他方の組の2つの外方膨出部のうち一方の外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴と、他方の外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴とが、中間プレートに形成された冷媒ターン用連通部により連通させられることにより、当該2つの外方膨出部が相互に通じ合わせられ、
下側ヘッダタンクにおいて、2つの外方膨出部がそれぞれ冷媒流通用外方膨出部となっている請求項1〜6のうちのいずれかに記載の熱交換器。 - 圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、減圧器およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えており、かつ超臨界冷媒を用いる超臨界冷凍サイクルであって、エバポレータが請求項1〜7のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる超臨界冷凍サイクル。
- 超臨界冷媒が二酸化炭素である請求項8記載の超臨界冷凍サイクル。
- 請求項8または9記載の超臨界冷凍サイクルがカーエアコンとして搭載されている車両。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006334165A JP2007187435A (ja) | 2005-12-14 | 2006-12-12 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005360404 | 2005-12-14 | ||
JP2006334165A JP2007187435A (ja) | 2005-12-14 | 2006-12-12 | 熱交換器 |
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Publication Number | Publication Date |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015102318A (ja) * | 2013-11-28 | 2015-06-04 | 三菱電機株式会社 | プレート積層体 |
CN110530065A (zh) * | 2018-05-25 | 2019-12-03 | 三花控股集团有限公司 | 换热器 |
WO2020244397A1 (zh) * | 2019-06-03 | 2020-12-10 | 杭州三花研究院有限公司 | 集管箱、换热器及集管箱的制备方法 |
-
2006
- 2006-12-12 JP JP2006334165A patent/JP2007187435A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015102318A (ja) * | 2013-11-28 | 2015-06-04 | 三菱電機株式会社 | プレート積層体 |
CN110530065A (zh) * | 2018-05-25 | 2019-12-03 | 三花控股集团有限公司 | 换热器 |
WO2020244397A1 (zh) * | 2019-06-03 | 2020-12-10 | 杭州三花研究院有限公司 | 集管箱、换热器及集管箱的制备方法 |
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