JP2008256234A

JP2008256234A - エバポレータ

Info

Publication number: JP2008256234A
Application number: JP2007097069A
Authority: JP
Inventors: Naohisa Higashiyama; 直久東山
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2008-10-23

Abstract

【課題】冷凍サイクルとして余分な部品を不要として、冷凍サイクル搭載用のスペースの小型化を図るとともにコストを低減させ、さらに冷却性能が向上させうるエバポレータを提供する。
【解決手段】エバポレータ１の冷媒入口ヘッダ部５と冷媒出口ヘッダ部６とを、冷媒入出用ヘッダタンク２内を第１の仕切壁29により前後２つの空間に区画することによって形成する。冷媒入口ヘッダ部５内を、第２の仕切壁31により冷媒流入空間52と冷媒流出空間53とに区画する。第１仕切壁29に、冷媒入口ヘッダ部５の冷媒流入空間52内を流れる冷媒と、冷媒出口ヘッダ部６内を流れる冷媒との間での熱交換させるフィン35を設ける。第２仕切壁31に絞り穴32を形成する。
【選択図】図３

Description

この発明は、エバポレータに関し、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に好適に用いられるエバポレータに関する。

この明細書および特許請求の範囲において、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）を前、これと反対側を後というものとし、図２の左右を左右というものとする。また、この明細書および特許請求の範囲において、「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、カーエアコンに用いられる冷凍サイクルとして、圧縮機、コンデンサ、エバポレータ、減圧器としての膨張弁および気液分離器を備えたものが広く用いられていた（以下、この冷凍サイクルを従来型冷凍サイクルというものとする）。

ところで、近年、冷凍サイクルの冷却性能、すなわちエバポレータの冷却性能のさらなる向上を目的として、圧縮機、凝縮部および過冷却部を有するサブクールコンデンサ、エバポレータ、減圧器としての膨張弁、気液分離器、およびサブクールコンデンサとエバポレータとの間に配置され、かつサブクールコンデンサの過冷却部から出てきた高圧の冷媒とエバポレータから出てきた低圧の冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えたものが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１記載の冷凍サイクルにおいては、サブクールコンデンサの過冷却部において過冷却された冷媒が、中間熱交換器において、エバポレータから出てきた低温低圧の冷媒によりさらに冷却され、これによりエバポレータの冷却性能が向上させられるようになっている。

特許文献１記載の冷凍サイクルに用いられている中間熱交換器は、内外両管からなる２重管構造であり、内管内がサブクールコンデンサから出てきた高圧の冷媒が流れる第１流路となり、外管と内管との間の部分がエバポレータから出てきた低圧の冷媒が流れる第２流路となっている。

しかしながら、特許文献１記載の冷凍サイクルの場合、自動車のエンジンルーム内に、内外両管からなる中間熱交換器を配置するための余分なスペースが必要となるという問題がある。しかも、圧縮機、コンデンサ、エバポレータ、減圧器としての膨張弁および気液分離器からなる従来型冷凍サイクルに比べて、部品数が増えてコストが高くなるという問題がある。
特開２００６−１３２９０５号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、中間熱交換器を不要とし、自動車に冷凍サイクルを搭載するにあたって余分なスペースが不要になるとともに、冷凍サイクルのコストを低減することが可能となり、さらに従来型冷凍サイクルのエバポレータよりも冷却性能が向上したエバポレータ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)前後方向に並んで配置された左右方向にのびる冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部を有する冷媒入出用ヘッダタンクと、冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部を通じさせる冷媒循環経路とを備えており、冷媒入口ヘッダ部に冷媒入口が形成されるとともに冷媒出口ヘッダ部に冷媒出口が形成され、冷媒入口から冷媒入口ヘッダ部内に流入した冷媒が、冷媒循環経路を通って冷媒出口ヘッダ部内に流入し、冷媒出口から送り出されるようになされたエバポレータにおいて、
冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが、冷媒入出用ヘッダタンク内を第１の仕切壁により前後２つの空間に区画することによって形成され、冷媒入口ヘッダ部内が、第２の仕切壁により、冷媒循環経路における冷媒入口ヘッダ部側の端部とは隔てられかつ冷媒入口から冷媒が流入する冷媒流入空間と、冷媒循環経路における冷媒入口ヘッダ部側の端部に臨みかつ冷媒循環経路に冷媒を送り込む冷媒流出空間とに区画され、第１の仕切壁に、冷媒入口ヘッダ部の冷媒流入空間内を流れる冷媒と、冷媒出口ヘッダ部内を流れる冷媒との間で熱交換させるフィンが設けられ、第２の仕切壁に絞り穴が形成されているエバポレータ。

2)絞り穴が円形であり、その直径が３．５ｍｍ以下である上記1)記載のエバポレータ。

3)冷媒循環経路が、冷媒入出用ヘッダタンクと間隔をおいて配置され、かつ冷媒入口ヘッダ部と対向する第１中間ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部と対向するとともに第１中間ヘッダタンクと連通した第２中間ヘッダ部を有する冷媒ターン用ヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に形成された熱交換コア部とを備えており、熱交換コア部が、両ヘッダタンクの長さ方向に間隔をおいて配されて両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管からなる熱交換管群と、隣り合う熱交換管どうしの間に配置されたフィンとよりなり、両ヘッダタンク間に２以上の熱交換管群が通風方向に並んで配置され、冷媒入口ヘッダ部と第１中間ヘッダ部、および冷媒出口ヘッダ部と第２中間ヘッダ部にそれぞれ少なくとも１つの熱交換管群の熱交換管が接続され、絞り穴が、冷媒入口ヘッダ部と第１中間ヘッダ部との間に配置された熱交換管群の左右方向に隣接する熱交換管どうしの間に形成されている上記1)または2)記載のエバポレータ。

4)冷媒入出用タンクが、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接合されたアルミニウム押出形材製の第２部材とを備えており、第２部材に、第１の仕切壁、第２の仕切壁およびフィンが一体に形成されている上記3)記載のエバポレータ。

上記1)のエバポレータは、圧縮機、コンデンサ、減圧器としての膨張弁および気液分離器とともに冷凍サイクルを構成する。このような冷凍サイクルにおいて、コンデンサにおいて冷却された気液混相の冷媒が、膨張弁によって膨張させられることにより、従来型冷凍サイクルの膨張弁の場合よりも若干高い圧力まで減圧された後、冷媒入口を通ってエバポレータの冷媒入出用ヘッダタンクにおける冷媒入口ヘッダ部内の冷媒流入空間内に流入する。冷媒流入空間内に入った冷媒は、第１仕切壁に設けられたフィンを利用して冷媒出口ヘッダ部内の比較的低温の冷媒と効率良く熱交換し、さらに冷却される。冷媒流入空間内において比較的低温に冷却された冷媒は、第２仕切壁に形成された絞り穴を通過して冷媒流出空間内に入る。そして、絞り穴を通過することにより膨張させられてさらに圧力が低下させられ、従来型冷凍サイクルの膨張弁の場合と同じ圧力まで減圧させられる。減圧させられた冷媒は、冷媒循環経路を通って冷媒出口ヘッダ部内に入る。冷媒は、冷媒循環経路内を流れている間に、通風間隙を流れる空気と熱交換し、比較的低温になった状態で冷媒出口ヘッダ部内に流入する。冷媒出口ヘッダ部内に流入した冷媒は、第１仕切壁に設けられたフィンを利用して冷媒入口ヘッダ部の冷媒流入空間内の比較的高温の冷媒と熱交換をした後、冷媒出口から送り出される。

すなわち、上記1)のエバポレータによれば、冷媒入出用ヘッダタンクが特許文献１記載の中間熱交換器の働きをするので、別個に中間熱交換器を設ける必要がなくなる。したがって、冷凍サイクルを自動車に搭載するにあたって余分なスペースが不要になるとともに、冷凍サイクルのコストを低減することが可能となる。しかも、中間熱交換器を用いていない従来型冷凍サイクルのエバポレータよりも冷却性能が向上する。

上記2)のエバポレータによれば、絞り穴による減圧効果が向上し、絞り穴を通過する前の冷媒温度が高くなるので、冷媒出口ヘッダ部内の冷媒との熱交換効率が一層向上する。したがって、冷却性能が一層向上する。

上記4)のエバポレータによれば、第１の仕切壁、第２の仕切壁およびフィン
を有する冷媒入出用ヘッダタンクを比較的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２の上下を上下というものとする。

図１および図２はこの発明によるエバポレータの全体構成を示し、図３〜図６は要部の構成を示す。また、図７はこの発明によるエバポレータを用いた冷凍サイクルを示し、図８は図７の冷凍サイクルのモリエル線図を示し、図９はエバポレータにおける冷媒の流れ方を示す。

図１および図２において、フロン系冷媒を使用しかつカーエアコンとして自動車に搭載される冷凍サイクルに用いられるエバポレータ(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用タンク(2)およびアルミニウム製冷媒ターン用タンク(3)と、両タンク(2)(3)間に設けられた熱交換コア部(4)とを備えている。

冷媒入出用タンク(2)は、左右方向にのびかつ前側（通風方向下流側）に位置する冷媒入口ヘッダ部(5)と、左右方向にのびかつ後側（通風方向上流側）に位置する冷媒出口ヘッダ部(6)とを備えている。冷媒入出用タンク(2)の冷媒入口ヘッダ部(5)の右端部にアルミニウム製冷媒入口管(7)が接続され、同じく冷媒出口ヘッダ部(6)の右端部にアルミニウム製冷媒出口管(8)が接続されている。冷媒ターン用タンク(3)は、左右方向にのびかつ前側に位置するとともに、冷媒入口ヘッダ部(5)に対向する第１中間ヘッダ部(9)と、左右方向にのびかつ後側に位置するとともに、冷媒出口ヘッダ部(6)に対向する第２中間ヘッダ部(11)とを備えている。

熱交換コア部(4)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(12)からなる熱交換管群(13)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ている。各熱交換管群(13)の隣接する熱交換管(12)どうしの間の通風間隙、および各熱交換管群(13)の左右両端の熱交換管(12)の外側にはそれぞれコルゲートフィン(14)が配置されて熱交換管(12)にろう付されている。左右両端のコルゲートフィン(14)の外側にはそれぞれアルミニウム製サイドプレート(15)が配置されてコルゲートフィン(14)にろう付されている。前側熱交換管群(13)の熱交換管(12)の上下両端は冷媒入口ヘッダ部(5)および第１中間ヘッダ部(9)に接続され、後側熱交換管群(13)の熱交換管(12)の上下両端部は冷媒出口ヘッダ部(6)および第２中間ヘッダ部(11)に接続されている。そして、第１中間ヘッダ部(9)、第２中間ヘッダ部(11)およびすべての熱交換管(12)により、冷媒入口ヘッダ部(5)と冷媒出口ヘッダ部(6)とを通じさせる冷媒循環経路が構成されている。

熱交換管(12)はアルミニウム押出形材で形成されたベア材からなり、幅方向を前後方向に向けて配置されるとともに幅方向に並んだ複数の冷媒通路を有する扁平状である。コルゲートフィン(14)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、波頂部、波底部および波頂部と波底部とを連結する水平状連結部よりなり、連結部に複数のルーバが前後方向に並んで形成されている。コルゲートフィン(14)は、前後の熱交換管群(13)を構成する前後両熱交換管(12)に共有されており、その前後方向の幅は前側熱交換管(12)の前側縁と後側熱交換管(12)の後側縁との間隔とほぼ等しくなっている。そして、コルゲートフィン(14)の波頂部および波底部が、前後の熱交換管にろう付されている。コルゲートフィン(14)の前側縁は前側熱交換管(12)の前側縁よりも若干前方に突出している。なお、１つのコルゲートフィンが前後両熱交換管群(13)に共有される代わりに、両熱交換管群(13)の隣り合う熱交換管(12)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。

なお、熱交換管(12)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。

図２〜図５に示すように、冷媒入出用タンク(2)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から形成されかつ熱交換管(12)が接続されたプレート状の第１部材(16)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(16)にろう付されて第１部材(16)の上側を覆う第２部材(17)と、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から形成されかつ両部材(16)(17)の右端にろう付されて冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)の右端開口を閉鎖する第１キャップ(18)と、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から形成されかつ両部材(16)(17)の左端に接合されて冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)の左端開口を閉鎖する第２キャップ(19)とよりなり、第１キャップ(18)の外面に、冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)に跨るように、前後方向に長いアルミニウム製のジョイントプレート(21)が接合されている。ジョイントプレート(21)に、冷媒入口管(7)および冷媒出口管(8)が接続されている。

第１部材(16)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(22)を有している。各湾曲部(22)に、前後方向に長い複数の管挿通穴(23)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(22)の管挿通穴(23)は、それぞれ左右方向に関して同一位置にある。前後両湾曲部の管挿通穴(23)に、熱交換コア部(4)の前後両熱交換管群(13)の熱交換管(12)の上端部が挿入され、第１部材(16)のろう材層を利用して第１部材(16)にろう付されており、これにより前側熱交換管群(13)の熱交換管(12)の上端部が冷媒入口ヘッダ部(5)に、後側熱交換管群(13)の熱交換管(12)の上端部が冷媒出口ヘッダ部(6)にそれぞれ連通状に接続されている。また、前側湾曲部(22)の前縁および後側湾曲部(22)の後縁に、それぞれ立ち上がり壁(22a)が全長にわたって一体に形成されている。また、第１部材(16)の両湾曲部(22)間の平坦部(24)に、複数の貫通穴(25)が左右方向に間隔をおいて形成されている。

第２部材(17)は、平坦な頂壁(26)と、頂壁(26)の前側縁に連なりかつ前方に向かって下方に湾曲するとともに下端部が垂直状となっている前側壁(27)と、頂壁(26)の後側縁に連なりかつ後方に向かって下方に湾曲するとともに下端部が垂直状となっている後側壁(28)と、頂壁(26)の前後方向の中央部に下方突出状に一体に設けられかつ左右方向に伸びるとともに冷媒入出用タンク(2)内を前後２つの空間に区画する垂直状の第１の仕切壁(29)とを備えている。第２部材(17)の前側壁(27)の下端部と第１仕切壁(29)の下端部とは、冷媒入口ヘッダ部(5)内を上下２つの空間(5a)(5b)に区画する水平状の第２の仕切壁(31)により全長にわたって一体に連結されている。第２仕切壁(31)の左右方向の中央部であって、かつ前側熱交換管群(13)の隣り合う熱交換管(12)どうしの間の部分に、円形絞り穴(32)が形成されている。絞り穴(32)の直径は３．５ｍｍ以下であることが好ましい。第２部材(17)の後側壁(28)の下端部と第１仕切壁(29)の下端部とは、冷媒出口ヘッダ部(6)内を高さ方向に２つの空間(6a)(6b)に区画する分流用抵抗板(33)により全長にわたって一体に連結されている。分流用抵抗板(33)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長円形冷媒通過穴(34A)(34B)が左右方向に間隔をおいて貫通状に形成されている。中央部の長円形冷媒貫通穴(34A)の長さは他の長円形冷媒貫通穴(34B)の長さよりも短く、隣り合う熱交換管(12)間に位置している。第１仕切壁(29)の前後両側面には、それぞれ左右方向にのびる複数の水平状フィン(35)が、上下方向に間隔をおいて一体に形成されている。第１仕切壁(29)の下端は前後両側壁(27)(28)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(16)の貫通穴(25)に嵌め入れられる複数の突起(29a)が左右方向に間隔をおいて一体に形成されている。突起(29a)は、仕切壁(27)の所定部分を切除することにより形成されている。第１部材(16)と第２部材(17)とは次のようにしてろう付されている。すなわち、突起(29a)が貫通穴(25)に挿通させられてかしめられることにより第１および第２部材(16)(17)が仮止めされ、この状態で、第１部材(16)のろう材層を利用して、第１部材(16)の前後湾曲部(22)の立ち上がり壁(22a)の上端部と、第２部材(17)の前後両側壁(27)(28)の下端部とがそれぞれろう付されている。

第１キャップ(18)における冷媒入口ヘッダ部(5)を閉鎖する前側部分には、冷媒入口ヘッダ部(5)の第２仕切壁(31)よりも上側の空間(5a)内に嵌め入れられる上側左方突出部(36)と、下側の空間(5b)内に嵌め入れられる下側左方突出部(37)とが上下に間隔をおいて一体に形成され、同じく冷媒出口ヘッダ部(6)を閉鎖する後側部分には、冷媒出口ヘッダ部(6)の分流用抵抗板(33)よりも上側の空間(6a)内に嵌め入れられる上側左方突出部(38)と、下側の空間(6b)内に嵌め入れられる下側左方突出部(39)とが上下に間隔をおいて一体に形成されている。第１キャップ(18)における前側部分の上側左方突出部(36)の突出端壁に冷媒入口(41)が形成され、同じく後側部分の上側左方突出部(38)の突出端壁に冷媒出口(42)が形成されている。第１キャップ(18)の下縁部の前後両端部に、それぞれ切り欠き(18a)が形成されている。また、第１キャップ(18)の前後両側縁と上縁との間の連接部、および下縁の前後両端部における切り欠き(18a)よりも前後方向内側部分に、それぞれ左方に突出して両部材(16)(17)に係合する係合爪(43)が一体に形成されている。

第２キャップ(19)は、冷媒入口および冷媒出口が形成されていない点を除いては、第１キャップ(18)と左右対称形であり、冷媒入口ヘッダ部(5)の第２仕切壁(31)よりも上側の空間(5a)内に嵌め入れられる上側右方突出部(44)、下側の空間(5b)内に嵌め入れられる下側右方突出部(45)、冷媒出口ヘッダ部(6)の分流用抵抗板(33)よりも上側の空間(6a)内に嵌め入れられる上側右方突出部(46)、下側の空間(6b)内に嵌め入れられる下側右方突出部(47)、切り欠き(19a)、および右方に突出して両部材(16)(17)に係合する上下の係合爪(48)が一体に形成されている。第１キャップ(18)および第２キャップ(19)は自身のろう材層を利用して両部材(16)(17)にろう付されている。

そして、冷媒入出用タンク(2)内が第１仕切壁(29)により前後２つの空間に区画されることにより冷媒入口ヘッダ部(5)および冷媒出口ヘッダ部(6)が形成され、冷媒入口ヘッダ部(5)内の第２仕切壁(31)よりも上側の空間(5a)が、第２仕切壁(31)により前側熱交換管群(13)の熱交換管(12)の上端部（冷媒循環経路の冷媒入口ヘッダ部(5)側の端部）とは隔てられかつ冷媒入口(41)から冷媒が流入する冷媒流入空間(52)となり、同じく下側の空間(5b)が、前側熱交換管群(13)の熱交換管(12)の上端部（冷媒循環経路における冷媒入口ヘッダ部(5)側の端部）に臨みかつ熱交換管(12)の上端部内（冷媒循環経路）に冷媒を送り込む冷媒流出空間(53)となっている。第１仕切壁(29)のフィン(35)は、冷媒入口ヘッダ部(5)の冷媒流入空間(52)内を流れる冷媒と、冷媒出口ヘッダ部(6)の上側の空間(6a)内を流れる冷媒との間での熱交換を行うのに用いられる。

ジョイントプレート(21)は、第１キャップ(18)の冷媒入口(41)に通じる短円筒状冷媒流入口(49)と、同じく冷媒出口(42)に通じる短円筒状冷媒流出口(51)とを備えている。冷媒流入口(49)および冷媒流出口(51)の中心は同一高さ位置にある。冷媒流入口(49)の外径は冷媒流出口(51)の外径よりも小さくなっている。ジョイントプレート(21)の下縁の前後両端部には、それぞれ左方に突出しかつ第１キャップ(18)の切り欠き(18a)内に嵌る嵌合凸部(21a)が一体に形成されている。ジョイントプレート(21)の冷媒流入口(49)に、冷媒入口管(7)の一端部に形成された縮径部が差し込まれてろう付され、同じく冷媒流出口(51)に、冷媒出口管(8)の一端部に形成された縮径部が差し込まれてろう付されている。なお、冷媒入口管(7)および冷媒出口管(8)の一端部には、必ずしも縮径部を形成しておく必要はない。図示は省略したが、冷媒入口管(7)および冷媒出口管(8)の他端部には、両管(7)(8)に跨るように膨張弁取付部材が接合されている。ジョイントプレート(21)は、第１キャップ(18)のろう材層を利用して第１キャップ(18)にろう付されている。

図２、図３および図６に示すように、冷媒ターン用タンク(3)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から形成されかつ熱交換管(12)が接続されたプレート状の第１部材(54)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(54)の下側を覆う第２部材(55)と、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から形成されかつ左右両端開口を閉鎖するアルミニウム製キャップ(56)とよりなる。

第１部材(54)は、前後方向の中央部が最高位部(57)となるとともに、最高位部(57)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おり、その前後両側縁に垂下壁(54a)が全長にわたって一体に形成されている。第１部材(54)の前後両側において、前後方向中央の最高位部(57)の前後両側から垂下壁(54a)の下端にかけて溝(58)が形成されている。第１部材(54)の最高位部(57)を除いた前後両側部分における隣接する溝(58)どうしの間に、それぞれ前後方向に長い管挿通穴(59)が形成されている。前後の管挿通穴(59)は左右方向に関して同一位置にある。前後の管挿通穴(59)に、熱交換コア部(4)の前後両熱交換管群(13)の熱交換管(12)の下端部が挿入され、第１部材(54)のろう材層を利用して第１部材(54)にろう付されており、これにより前側熱交換管群(13)の熱交換管(12)の下端部が第１中間ヘッダ部(9)に、後側熱交換管群(13)の熱交換管(12)の下端部が第２中間ヘッダ部(11)にそれぞれ連通状に接続されている。第１部材(54)の最高位部(57)に、複数の貫通穴(61)が左右方向に間隔をおいて形成されている。

第２部材(55)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側壁(62)と、前後両側壁(62)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用タンク(3)内を前後２つの空間に仕切る垂直状の仕切壁(63)と、前後両側壁(62)および仕切壁(63)の下端どうしをそれぞれ一体に連結する２つの連結壁(64)とを備えている。仕切壁(63)の上端は前後両側壁(62)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(54)の貫通穴(61)に嵌め入れられる複数の突起(63a)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(63)における隣り合う突起(63a)間には、それぞれその上縁から冷媒通過用切り欠き(63b)が形成されている。突起(63a)および切り欠き(63b)は、仕切壁(63)の所定部分を切除することにより形成されている。

第１部材(54)と第２部材(55)とは次のようにしてろう付されている。すなわち、突起(63a)が貫通穴(61)に挿通させられてかしめられることにより両部材(54)(55)が仮止めされ、この状態で、第１部材(54)のろう材層を利用して、第１部材54の前後両垂下壁(54a)の下端部と、第２部材(55)の前後両側壁(62)の上端部とがそれぞれろう付されている。

各キャップ(56)における第１中間ヘッダ部(9)を閉鎖する前側部分には、第１中間ヘッダ部(9)内に嵌め入れられる内方突出部(65)が一体に形成され、同じく第２中間ヘッダ部(11)を閉鎖する後側部分には、第２中間ヘッダ部(11)内に嵌め入れられる内方突出部(66)が一体に形成されている。また、各キャップ(56)の前後両側縁と下縁との間の円弧状部、ならびに上縁の前後両端部および中央部に、それぞれ左右方向内方に突出しかつ両部材(54)(55)に係合する係合爪(67)が一体に形成されている。各キャップ(56)は自身のろう材層を利用して両部材(54)(55)にろう付されている。

そして、冷媒ターン用タンク(3)内が仕切壁(63)により前後２つの空間に区画されることにより第１中間ヘッダ部(9)および後側が第２中間ヘッダ部(11)が形成されている。第１中間ヘッダ部(9)内と第２中間ヘッダ部(11)内とは、第２部材(55)の仕切壁(63)の切り欠き(63b)の上端開口が第１部材(54)によって閉じられることにより形成された冷媒通過穴(68)を介して連通させられている。

エバポレータ(1)は、冷媒入口管(7)および冷媒出口管(8)を除く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、図７に示すように、圧縮機(70)、凝縮部(72)と過冷却部(73)とを備えたサブクールコンデンサ(71)、サブクールコンデンサ(71)に取り付けられた気液分離器としての受液器(74)、および減圧器としての膨張弁(75)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)を備えた冷凍サイクルの動作について、図８および図９を参照して説明する。

圧縮機(70)で圧縮された高温高圧の気液混相の冷媒（図８状態Ａ参照）は、サブクールコンデンサ(71)の凝縮部(72)において冷却され（図８状態Ｂ参照）、さらに過冷却部(73)において過冷却された後（図８状態Ｃ参照）、膨張弁(75)により断熱膨張させられて従来型冷凍サイクルの膨張弁の場合よりも若干高い圧力まで減圧される（図８状態Ｄ参照）。ついで、図９に示すように、冷媒入口管(7)からジョイントプレート(21)の冷媒流入口(49)および第１キャップ(18)の冷媒入口(41)を通って冷媒入出用タンク(2)の冷媒入口ヘッダ部(5)の冷媒流入空間(52)内に入る。冷媒流入空間(52)内に入った冷媒の温度は、たとえば２５℃程度である。

冷媒流入空間(52)内に入った冷媒は、第１仕切壁(29)に設けられたフィン(35)を利用して出口ヘッダ部(6)の上部空間(6a)内の比較的低温（たとえば０℃程度）の冷媒と効率良く熱交換し、冷却される（図８状態Ｅ参照）。冷媒流入空間(52)内において低温に冷却された冷媒は、第２仕切壁(31)に形成された絞り穴(32)を通過して冷媒流出空間(53)内に入る。そして、絞り穴(32)を通過することにより膨張させられてさらに減圧され（図８状態Ｆ参照）、従来型冷凍サイクルの膨張弁の場合と同じ圧力まで減圧させられる。

図９に示すように、冷媒流出空間(53)内に入った冷媒は、分流して前側熱交換管群(13)のすべての熱交換管(12)の冷媒通路内に流入する。すべての熱交換管(12)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用タンク(3)の第１中間ヘッダ部(9)内に入る。第１中間ヘッダ部(9)内に入った冷媒は、仕切壁(63)の冷媒通過穴(68)を通って第２中間ヘッダ部(11)内に入る。

第２中間ヘッダ部(11)内に入った冷媒は、分流して後側熱交換管群(13)のすべての熱交換管(12)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)の下部空間(6b)内に入る。ここで、分流用抵抗板(33)によって冷媒の流れに抵抗が付与されるので、第２中間ヘッダ部(11)から後側熱交換管群(13)のすべての熱交換管(12)への分流が均一化されるとともに、冷媒入口ヘッダ部(5)の冷媒流出空間(53)から前側熱交換管群(13)のすべての熱交換管(12)への分流も一層均一化される。その結果、両熱交換管群(13)のすべての熱交換管(12)の冷媒流通量が均一化される。そして、冷媒が前側熱交換管群(13)の熱交換管(12)の冷媒通路、および後側熱交換管群(13)の熱交換管(12)の冷媒通路を流れる間に、通風間隙を図１および図９に矢印Ｘで示す方向に流れる空気と熱交換をして気相となる。

ついで、冷媒は分流用抵抗板(33)の冷媒通過穴(34A)(34B)を通って冷媒出口ヘッダ部(6)の上部空間(6a)内に入り、上部空間(6a)内において、第１仕切壁(29)に設けられたフィン(35)を利用して冷媒入口ヘッダ部(5)の冷媒流入空間(52)内の比較的高温の冷媒と熱交換をして気相となった後、第１キャップ(18)の冷媒出口(42)およびジョイントプレート(21)の冷媒流出口(51)を通り、冷媒出口管(8)に流出して圧縮機(70)に送られる（図８状態Ｇ参照）。

上記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)と第１中間ヘッダ部(9)との間、および冷媒出口ヘッダ部(6)と第２中間ヘッダ部(11)との間にそれぞれ１つの熱交換管群(13)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)と第１中間ヘッダ部(9)との間、および冷媒出口ヘッダ部(6)と第２中間ヘッダ部(11)との間にそれぞれ１または２以上の熱交換管群(13)が設けられていてもよい。また、冷媒入出用タンクが下、冷媒ターン用タンクが上となって用いられることもある。

さらに、上記実施形態においては、冷媒出口ヘッダ部(6)内が、分流用抵抗板により上下２つの空間(6a)(6b)に区画されているが、これに限定されるものではなく、冷媒出口ヘッダ部(6)内は上下２つの空間に区画されていなくてもよい。

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。図１のエバポレータを後側から見た場合の一部を省略した垂直断面図である。一部を省略した図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。図１のエバポレータの冷媒入出用タンクの部分の分解斜視図である。図２のＢ−Ｂ線断面図である。図１のエバポレータの冷媒ターン用タンクの部分の分解斜視図である。図１のエバポレータを用いた冷凍サイクルを示す概略図である。図１のエバポレータを用いた冷凍サイクルのモリエル線図である。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。

符号の説明

(1)：エバポレータ
(2)：冷媒入出用タンク
(3)：冷媒ターン用タンク
(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
(9)：第１中間ヘッダ部
(11)：第２中間ヘッダ部
(12)：熱交換管
(13)：熱交換管群
(14)：コルゲートフィン
(16)：第１部材
(17)：第２部材
(29)：第１仕切壁
(31)：第２仕切壁
(32)：絞り穴
(35)：フィン
(41)：冷媒入口
(42)：冷媒出口
(52)：冷媒流入空間
(53)：冷媒流出空間

Claims

前後方向に並んで配置された左右方向にのびる冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部を有する冷媒入出用ヘッダタンクと、冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部を通じさせる冷媒循環経路とを備えており、冷媒入口ヘッダ部に冷媒入口が形成されるとともに冷媒出口ヘッダ部に冷媒出口が形成され、冷媒入口から冷媒入口ヘッダ部内に流入した冷媒が、冷媒循環経路を通って冷媒出口ヘッダ部内に流入し、冷媒出口から送り出されるようになされたエバポレータにおいて、
冷媒入口ヘッダ部と冷媒出口ヘッダ部とが、冷媒入出用ヘッダタンク内を第１の仕切壁により前後２つの空間に区画することにより形成され、冷媒入口ヘッダ部内が、第２の仕切壁により、冷媒循環経路における冷媒入口ヘッダ部側の端部とは隔てられかつ冷媒入口から冷媒が流入する冷媒流入空間と、冷媒循環経路における冷媒入口ヘッダ部側の端部に臨みかつ冷媒循環経路に冷媒を送り込む冷媒流出空間とに区画され、第１の仕切壁に、冷媒入口ヘッダ部の冷媒流入空間内を流れる冷媒と、冷媒出口ヘッダ部内を流れる冷媒との間で熱交換させるフィンが設けられ、第２の仕切壁に絞り穴が形成されているエバポレータ。
絞り穴が円形であり、その直径が３．５ｍｍ以下である請求項１記載のエバポレータ。
冷媒循環経路が、冷媒入出用ヘッダタンクと間隔をおいて配置され、かつ冷媒入口ヘッダ部と対向する第１中間ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部と対向するとともに第１中間ヘッダタンクと連通した第２中間ヘッダ部を有する冷媒ターン用ヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に形成された熱交換コア部とを備えており、熱交換コア部が、両ヘッダタンクの長さ方向に間隔をおいて配されて両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管からなる熱交換管群と、隣り合う熱交換管どうしの間に配置されたフィンとよりなり、両ヘッダタンク間に２以上の熱交換管群が通風方向に並んで配置され、冷媒入口ヘッダ部と第１中間ヘッダ部、および冷媒出口ヘッダ部と第２中間ヘッダ部にそれぞれ少なくとも１つの熱交換管群の熱交換管が接続され、絞り穴が、冷媒入口ヘッダ部と第１中間ヘッダ部との間に配置された熱交換管群の左右方向に隣接する熱交換管どうしの間に形成されている請求項１または２記載のエバポレータ。
冷媒入出用タンクが、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接合されたアルミニウム押出形材製の第２部材とを備えており、第２部材に、第１の仕切壁、第２の仕切壁およびフィンが一体に形成されている請求項３記載のエバポレータ。