JP2010054067A

JP2010054067A - 熱交換器

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Publication number: JP2010054067A
Application number: JP2008216492A
Authority: JP
Inventors: Naohisa Higashiyama; 直久東山
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2010-03-11
Anticipated expiration: 2028-08-26
Also published as: JP5238408B2

Abstract

【課題】カーエアコンに用いた場合に、車室内の各部に吹き出される空気の温度を均一化しうる熱交換器を提供する。
【解決手段】エバポレータ１は、互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンク2,3と、両ヘッダタンク2,3間に配置された複数の熱交換管４とを備えている。エバポレータ１に、ヘッダタンク2,3の長さ方向に連続して並んだ複数の熱交換管４からなる熱交換管群7A,7B,7Cを、ヘッダタンク2,3の長さ方向に並んで３つ設ける。ヘッダタンク2,3の長さ方向両端部の熱交換管群7A,7Cが、当該熱交換管群7A,7Cを構成する熱交換管４内を流体が最初に流れる最上流側熱交換管群となっている。ヘッダタンク2,3の長さ方向中央部の熱交換管群7Bが、当該熱交換管群7Bを構成する熱交換管４内を流体が最後に流れる最下流側熱交換管群となっている。
【選択図】図１

Description

この発明は、たとえば自動車に搭載されるカーエアコンのエバポレータや、同じくカーエアコンのヒータコアに好適に使用される熱交換器に関する。

たとえばカーエアコンのエバポレータとして、互いに間隔をおいて配置された２つのヘッダタンク部と、両ヘッダタンク部間にヘッダタンク部の長さ方向に間隔をおいて設けられ、かつ両端部が両ヘッダタンク部に連通させられた複数の熱交換管部と、隣り合う熱交換管部間の通風間隙に配置されたコルゲートフィンとを備えており、両ヘッダタンク部と全熱交換管部とが複数のプレートを積層してろう付することにより形成され、ヘッダタンク部の長さ方向に連続して並んだ複数の熱交換管部からなる熱交換管部群が、ヘッダタンク部の長さ方向に並んで３つ設けられ、ヘッダタンク部の長さ方向一端部の熱交換管部群が、当該熱交換管部群を構成する熱交換管部内を流体が最初に流れる最上流側熱交換管部群となり、ヘッダタンク部の長さ方向他端部の熱交換管部群が、当該熱交換管部群を構成する熱交換管部内を流体が最後に流れる最下流側熱交換管部群となっているものが知られている（特許文献１参照）。

特許文献１記載のエバポレータにおいては、一方のヘッダタンク部に流入した気液混相の冷媒は、最上流側熱交換管部群から最下流側熱交換管部群に向かって蛇行状に流れる間に順次蒸発する。そして、冷媒が過熱状態となる部位、すなわちスーパヒート部は最下流側熱交換管部群の熱交換管部の冷媒流れ方向下流側に生じる。したがって、隣り合う熱交換管部間の通風間隙を通過してきた空気の温度は、最上流側熱交管部群において最も低く、最下流側熱交換管部群に向かって徐々に高くなり、最下流側熱交換管部群のスーパヒート部において最も高くなる。

ところで、自動車のカーエアコンでは、運転席側および助手席側のそれぞれにおいて窓側および中央部側に吹き出し口が設けられており、運転席側には、エバポレータの幅方向の片側半部の通風間隙を通過した空気が２つの吹き出し口から吹き出され、同じく助手席側には、エバポレータの幅方向の他側半部の通風間隙を通過した空気が２つの吹き出し口から吹き出されるようになっている。

したがって、特許文献１記載のエバポレータを用いたカーエアコンにおいて、たとえばエバポレータの最下流側熱交換管部群側の半部の通風間隙を通過した空気が窓側および中央部側の吹き出し口から車室内の運転席側に吹き出され、同じく最上流側熱交換管部群側の半部の通風間隙を通過した空気が窓側および中央部側の吹き出し口から車室内の助手席側に吹き出されるとすれば、運転席側と助手席側とで車室内に吹き出される空気の温度差が比較的大きくなる。しかも、エバポレータを通過した空気から吹き出し口までの距離は、中央部の吹き出し口よりも窓側の吹き出し口の方がかなり長くなるので、その間に空気は加熱されることになり、その結果運転席側および助手席側のそれぞれにおいても、窓側と中央部側とで吹き出し口から車室内に吹き出される空気の温度差が比較的大きくなる。したがって、車室内の各部に吹き出される空気の温度が不均一になるという問題がある。
特開２００３−２５４６３９号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、カーエアコンに用いた場合に、車室内の各部に吹き出される空気の温度を均一化しうる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)互い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ヘッダタンクの長さ方向に間隔をおいて配置され、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た熱交換器であって、
ヘッダタンクの長さ方向に連続して並んだ複数の熱交換管からなる熱交換管群が、ヘッダタンクの長さ方向に並んで３以上設けられ、ヘッダタンクの長さ方向両端部の熱交換管群が、当該熱交換管群を構成する熱交換管内を流体が最初に流れる最上流側熱交換管群となり、ヘッダタンクの長さ方向中央部の熱交換管群が、当該熱交換管群を構成する熱交換管内を流体が最後に流れる最下流側熱交換管群となっている熱交換器。

2)一方のヘッダタンク内が、分流制御部材によって当該ヘッダタンクの全長にわたり、かつ流体が流入する第１空間と、当該ヘッダタンクの全長にわたり、かつ熱交換管に通じる第２空間と、当該ヘッダタンクの全長にわたり、かつ流体が流出する第３空間とに分割されており、第２空間内が、仕切部材により熱交換管群の数と同数の区画に分割されるとともに、各熱交換管群の熱交換管が第２空間の各区画に通じさせられ、第１空間と第２空間を分割する分流制御部材に、第１空間と、第２空間における最上流側熱交換管群の熱交換管が通じている区画とを連通させる第１流体通過穴が形成され、第２空間と第３空間を分割する分流制御部材に、第２空間における最下流側熱交換管群の熱交換管が通じている区画と、第３空間とを連通させる第２流体通過穴が形成されている上記1)記載の熱交換器。

3)第３空間の横断面積が、第１空間の横断面積よりも大きくなっている上記2)記載の熱交換器。

4)第１空間と第２空間を分割する分流制御部材が、一方のヘッダタンクにおける熱交換管が接続される壁の一側縁側から他側縁側に向かって熱交換管の長さ方向外側に傾斜している上記2)または3)記載の熱交換器。

5)第２空間と第３空間を分割する分流制御部材が、一方のヘッダタンクにおける熱交換管が接続される壁の他側縁側から一側縁側に向かって熱交換管の長さ方向外側に傾斜している上記4)記載の熱交換器。

6)第１〜第３空間に分割されたヘッダタンクの一端側に、第１空間に通じる流体入口と、第３空間に通じる流体出口とが形成されている上記2)〜5)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

7)第１〜第３空間に分割されたヘッダタンクの一端側に、第１空間に通じる流体入口が形成され、当該ヘッダタンクの他端側に、第３空間に通じる流体出口が形成されている上記2)〜5)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

8)３つの熱交換管群が設けられており、ヘッダタンクの長さ方向両端の熱交換管群が最上流側熱交換管群となり、ヘッダタンクの長さ方向中央部の熱交換管群が最下流側熱交換管群となっている上記1)〜7)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

上記1)〜8)の熱交換器によれば、ヘッダタンクの長さ方向に連続して並んだ複数の熱交換管からなる熱交換管群が、ヘッダタンクの長さ方向に並んで３以上設けられ、ヘッダタンクの長さ方向両端部の熱交換管群が、当該熱交換管群を構成する熱交換管内を流体が最初に流れる最上流側熱交換管群となり、ヘッダタンクの長さ方向中央部の熱交換管群が、当該熱交換管群を構成する熱交換管内を流体が最後に流れる最下流側熱交換管群となっているので、上記1)〜8)の熱交換器をカーエアコンのエバポレータに用いた場合、隣り合う熱交換管間の通風間隙を通過してきた空気の温度は、ヘッダタンクの長さ方向両端の最上流側熱交換管群において最も低く、ヘッダタックの長さ方向中央部の最下流側熱交換管群に向かって徐々に高くなり、最下流側熱交換管群の冷媒流れ方向下流側に生じるスーパヒート部において最も高くなる。その結果、隣り合う熱交換管間の通風間隙を通過してきた空気の温度は、ヘッダタンクの長さ方向の片側半部と他側半部とでほぼ等しくなり、上記1)〜8)の熱交換器をエバポレータとして用いたカーエアコンにおいて、運転席側と助手席側とで車室内に吹き出される空気の温度差が、特許文献１記載のエバポレータを用いたカーエアコンの場合に比べて小さくなる。しかも、隣り合う熱交換管間の通風間隙を通過してきた空気の温度は、ヘッダタンクの長さ方向の片側半部および他側半部において、それぞれヘッダタンクの長さ方向端部側が低くなるとともに、ヘッダタンクの長さ方向中央部側が高くなるので、運転席側および助手席側のそれぞれにおいて、窓側の吹き出し口には低温の空気が送られ、中央部側の吹き出し口には高温の空気が送られることになる。その結果、低温の空気が窓側の吹き出し口に送られるまでの間に加熱されて中央部の吹き出し口に送られる空気の温度に近くなり、運転席側および助手席側のそれぞれにおいて、窓側および中央部側の吹き出し口から吹き出される空気の温度差が、特許文献１記載のエバポレータを用いたカーエアコンの場合に比べて小さくなる。したがって、車室内の各部に吹き出される空気の温度を均一化することができる。

また、上記1)〜8)の熱交換器をカーエアコンのヒータコアに用いた場合、隣り合う熱交換管間の通風間隙を通過してきた空気の温度は、ヘッダタンクの長さ方向両端の最上流側熱交換管群において最も高く、ヘッダタックの長さ方向中央部の最下流側熱交換管群に向かって徐々に低くなる。その結果、隣り合う熱交換管間の通風間隙を通過してきた空気の温度は、ヘッダタンクの長さ方向の片側半部と他側半部とでほぼ等しくなり、上記1)〜8)の熱交換器をヒータコアとして用いたカーエアコンにおいて、運転席側と助手席側とで車室内に吹き出される空気の温度差が比較的小さくなる。しかも、隣り合う熱交換管間の通風間隙を通過してきた空気の温度は、ヘッダタンクの長さ方向の片側半部および他側半部において、それぞれヘッダタンクの長さ方向端部側が高くなるとともに、ヘッダタンクの長さ方向中央部側が低くなるので、運転席側および助手席側のそれぞれにおいて、窓側の吹き出し口には高温の空気が送られ、中央部側の吹き出し口には低温の空気が送られることになる。その結果、高温の空気が窓側の吹き出し口に送られるまでの間に冷却されて中央部の吹き出し口に送られる空気の温度に近くなり、運転席側および助手席側のそれぞれにおいて、窓側および中央部側の吹き出し口から吹き出される空気の温度差が比較的小さくなる。したがって、車室内の各部に吹き出される空気の温度を均一化することができる。

上記2)の熱交換器によれば、比較的簡単な構成で、２つの最上流側熱交換管群の熱交換管に流体を分流させることができるとともに、最下流側熱交換管群の熱交換管から出てきた流体を第３空間を経て流出させることができる。

上記3)の熱交換器をカーエアコンのエバポレータに用いた場合、気相の冷媒が流れる第３空間の横断面積が、気液混相の冷媒が流れる第１空間の横断面積よりも大きくなるので、通路抵抗を小さくすることができる。

上記4)の熱交換器によれば、最上流側熱交換管群の熱交換管の幅方向の全体にわたって流体が行き渡り易くなる。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。以下に述べる実施形態は、この発明による熱交換器を、フロン系冷媒を使用するカーエアコンのエバポレータに適用したものである。

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。

以下の説明において、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１および図２の上下、左右を上下、左右というものとする。また、全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付して重複する説明を省略する。

この実施形態は図１〜図４に示すものである。図１〜図３はエバポレータの構成を示し、図４はエバポレータにおける冷媒の流れ方を示す。

図１〜図３において、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第１ヘッダタンク(2)およびアルミニウム製第２ヘッダタンク(3)と、両ヘッダタンク(2)(3)間において、幅方向が前後方向を向くように左右方向に間隔をおいて配置され、かつ上下両端部が両ヘッダタンク(2)(3)に接続された扁平状のアルミニウム製熱交換管(4)と、隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙および左右両端の熱交換管(4)の外側に配置されて熱交換管(4)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(5)と、両端のコルゲートフィン(5)の外側に配置されてコルゲートフィン(5)にろう付されたアルミニウム製サイドプレート(6)とを備えており、左右方向（ヘッダタンク(2)(3)の長さ方向）に連続して並んだ複数の熱交換管(4)からなる複数、ここでは３つの熱交換管群(7A)(7B)(7C)が、左右方向に並んで設けられている。左右両端部の２つの熱交換管群(7A)(7C)は、当該熱交換管群(7A)(7C)を構成する熱交換管(4)内を流体が最初に流れる最上流側熱交換管群となり、左右方向中央部の熱交換管群(7B)は、当該熱交換管群(7B)を構成する熱交換管(4)内を流体が最後に流れる最下流側熱交換管群となっている。最下流側熱交換管群(7B)を構成する熱交換管(4)の数は、最上流側熱交換管群(7A)(7C)を構成する熱交換管(4)の数よりも多く、ほぼ２倍程度となっていることがよい。

第１ヘッダタンク(2)内は、２つの板状の分流制御部材(8)(9)によって第１ヘッダタンク(2)の全長にわたり、かつ冷媒（流体）が流入する第１空間(11)と、第１ヘッダタンク(2)の全長にわたり、かつ熱交換管(4)に通じる第２空間(12)と、第１ヘッダタンク(2)の全長にわたり、かつ冷媒が流出する第３空間(13)とに分割されている。第１分流制御部材(8)は、第１ヘッダタンク(2)の前壁(2a)の下端部と、上壁(2b)の前後方向の中央部よりも若干前側の部分との間に跨るように一体に形成されており、前側縁部側から後側縁部側に向かって上方（熱交換管(4)の長さ方向外側）に傾斜している。第２分流制御部材(9)は、第１ヘッダタンク(2)の後壁(2c)の下端部と、上壁(2b)の前後方向の中央部よりも若干前側の部分との間に跨るように一体に形成されており、後側縁部側から前側縁部側に向かって上方（熱交換管(4)の長さ方向外側）に傾斜している。そして、第１ヘッダタンク(2)の上壁(2b)、前壁(2a)および第１分流制御部材(8)により囲まれた空間が第１空間(11)となり、第１ヘッダタンク(2)の下壁(2d)および両分流制御部材(8)(9)により囲まれた空間が第２空間(12)となり、第１ヘッダタンク(2)の上壁(2b)、後壁(2c)および第２分流制御部材(9)により囲まれた空間が第３空間(13)となっている。なお、両分流制御部材(8)(9)の左右両端部は第１ヘッダタンク(2)の左右両端壁に接合されている。したがって、第１分流制御部材(8)が第１空間(11)と第２空間(12)を分割し、第２分流制御部材(9)が第２空間(12)と第３空間(13)を分割する。第３空間(13)の横断面積は、第１空間(11)の横断面積よりも大きくなっている。第１ヘッダタンク(2)の右端部に、第１空間(11)に通じる流体入口(14)と、第３空間(13)に通じる流体出口(15)とが形成されている。

第１ヘッダタンク(2)の第２空間(12)内は、左右方向に間隔をおいて一体に形成された垂直板状の仕切部材(16)により、左右方向に並んだ熱交換管群(7A)(7B)(7C)と同数の３つの区画(17A)(17B)(17C)に分割されており、各熱交換管群(7A)(7B)(7C)の熱交換管(4)が第２空間(12)の各区画(17A)(17B)(17C)に通じさせられている。したがって、最下流側熱交換管群(7B)を構成する熱交換管(4)が通じている左右方向中央部の区画(17B)の左右方向の長さは、最上流側熱交換管群(7A)(7C)を構成する熱交換管(4)が通じている左右両端部の区画(17A)(17C)の左右方向の長さよりも長くなっている。第１ヘッダタンク(2)の第１空間(11)と第２空間(12)を分割する第１分流制御部材(8)に、第１空間(11)と、第２空間(12)における最上流側熱交換管群(7A)(7C)の熱交換管(4)が通じている左右両端の区画(17A)(17C)とを連通させる複数の第１流体通過穴(18)が左右方向に間隔をおいて形成され、第２空間(12)と第３空間(13)を分割する第２分流制御部材(9)に、第２空間(12)における最下流側熱交換管群(7B)の熱交換管(4)が通じている左右方向中央部の区画(17B)と、第３空間(13)とを連通させる左右方向に長い１つの第２流体通過穴(19)が形成されている。

上述したエバポレータ(1)は、圧縮機および冷媒冷却器としてのコンデンサとともにフロン系冷媒を使用する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。そして、冷房運転時には、圧縮機、コンデンサおよび膨張弁を通過した気液混相の２相冷媒が、図４に示すように流れる。すなわち、気液混相の２相冷媒は、流体入口(14)を通って第１ヘッダタンク(2)の第１空間(11)内に入る。第１ヘッダタンク(2)の第１空間(11)内に入った冷媒は左方に流れ、第１流体通過穴(18)を通って第２空間(12)の左右両端の区画(17A)(17C)内に入る。

第１ヘッダタンク(2)の第２空間(12)の左右両端の区画(17A)(17C)内に入った冷媒は、分流して両最上流側熱交換管群(7A)(7C)の熱交換管(4)内に流入する。最上流側熱交換管群(7A)(7C)の熱交換管(4)内に流入した冷媒は、熱交換管(4)内を下方に流れて第２ヘッダタンク(3)内に入る。第２ヘッダタンク(3)内に入った冷媒は、左右方向内方に流れ、分流して最下流側熱交換管群(7B)の熱交換管(4)内に流入する。最下流側熱交換管群(7B)の熱交換管(4)内に流入した冷媒は、熱交換管(4)内を上方に流れて第１ヘッダタンク(2)の第２空間(12)の左右方向中央部の区画(17B)内に入る。第１ヘッダタンク(2)の第２空間(12)の左右方向中央部の区画(17B)内に入った冷媒は、第２流体通過穴(19)を通って第３空間(13)内に入る。第１ヘッダタンク(2)の第３空間(13)内に入った冷媒は、第３空間(13)内を右方に流れ、冷媒出口(8)を通って流出する。

そして、冷媒が熱交換管(4)内を流れる間に、隣り合う熱交換管(4)間の通風間隙を通過する空気（図１および図４矢印Ｘ参照）と熱交換をし、冷媒は気相となって流出する。

ここで、左側の最上流側熱交換管群(7A)における隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙、および最下流側熱交換管群(7B)の左半部に位置する隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙、すなわちエバポレータ(1)の左半部の通風間隙を通った空気が運転席側に吹き出され、右側の最上流側熱交換管群(7C)における隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙、および最下流側熱交換管群(7B)の右半部に位置する隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙、すなわちエバポレータ(1)の右側の通風間隙を通った空気が助手席側に吹き出されるようになっているものとする。

この場合、運転席側の窓側の吹き出し口には、左側の最上流側熱交換管群(7A)における隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙を通った空気（以下、第１空気と称する）が送られ、同じく中央部の吹き出し口には、最下流側熱交換管群(7B)の左半部に位置する隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙を通った空気（以下、第２空気と称する）が送られる。また、助手席側の窓側の吹き出し口には、右側の最上流側熱交換管群(7C)における隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙を通った空気（以下、第３空気と称する）が送られ、同じく中央部の吹き出し口には、最下流側熱交換管群(7B)の右半部に位置する隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙を通った空気（以下、第４空気と称する）が送られる。第１空気の温度をＴ１、第２空気の温度をＴ２、第３空気の温度をＴ３、第４空気の温度をＴ４とすれば、Ｔ１≒Ｔ３＜Ｔ２≒Ｔ４という関係となる。そして、第１空気および第３空気が運転席側および助手席側の窓側の吹き出し口まで送られる距離が、第２空気および第４空気が運転席側および助手席側の中央部側の吹き出し口まで送られる距離よりも長いので、吹き出し口に至るまでに第１空気および第３空気が加熱される程度は、吹き出し口に至るまでに第２空気および第４空気が加熱される程度よりも大きくなる。

したがって、吹き出し口から吹き出される第１空気および第３空気の温度が、吹き出し口から吹き出される第２空気および第４空気の温度に近くなり、車室内の各部に吹き出される空気の温度が均一化される。

図５は熱交換管の変形例を示す。

図５に示すエバポレータ(20)の両ヘッダタンク(2)(3)間には、幅方向を前後方向に向けるとともに左右方向に間隔をおいて配置され、かつ上述した実施形態の熱交換管(4)の幅よりも幅狭のアルミニウム製扁平状熱交換管(21)からなる熱交換管列(22)(23)が、前後方向に間隔をおいて２列設けられている。そして、前後両熱交換管列(22)(23)の熱交換管(21)に跨るようにアルミニウム製コルゲートフィン(24)が配置されて熱交換管(21)にろう付されている。また、前後両熱交換管列(22)(23)の熱交換管(21)が、最上流側熱交換管群(7A)(7C)と、最下流側熱交換管群(7C)とに分けられている。

図６は第１ヘッダタンクの変形例を示す。

図６に示すエバポレータ(25)の第１ヘッダタンク(2)の右端部に、第１空間(11)に通じる流体入口(14)が形成され、第１ヘッダタンク(2)の左端部に、第３空間(13)に通じる流体出口(26)が形成されている。

図７は第１ヘッダタンクの他の変形例を示す。

図７に示すエバポレータ(30)の第１ヘッダタンク(2)内は、２つの板状の分流制御部材(31)(32)によって第１ヘッダタンク(2)の全長にわたり、かつ冷媒（流体）が流入する第１空間(11)と、第１ヘッダタンク(2)の全長にわたり、かつ熱交換管(4)に通じる第２空間(12)と、第１ヘッダタンク(2)の全長にわたり、かつ冷媒が流出する第３空間(13)とに分割されている。第１分流制御部材(31)は、第１ヘッダタンク(2)の前後両壁(2a)(2c)の上下方向中央部よりも下方の部分に跨るように一体に形成されており、水平状となっている。第２分流制御部材(32)は、第１ヘッダタンク(2)の上壁(2b)および第１分流制御部材(31)の前後方向の中央部に跨るように一体に形成されており、垂直状となっている。そして、第１ヘッダタンク(2)の上壁(2b)、前壁(2a)、第１分流制御部材(31)および第２分流制御部材(32)により囲まれた空間が第１空間(11)となり、第１ヘッダタンク(2)の下壁(2d)、前後両壁(2a)(2c)および第１分流制御部材(31)により囲まれた空間が第２空間(12)となり、第１ヘッダタンク(2)の上壁(2b)、後壁(2c)、第１分流制御部材(31)および第２分流制御部材(32)により囲まれた空間が第３空間(13)となっている。なお、両分流制御部材(31)(32)の左右両端部は第１ヘッダタンク(2)の左右両端壁に接合されている。したがって、第１分流制御部材(31)が第１空間(11)と第２空間(12)、および第２空間(12)と第３空間(13)とをそれぞれ分割し、第２分流制御部材(32)が第１空間(11)と第３空間(13)を分割する。第１空間(11)と第２空間(12)とを分割する第１分流制御部材(31)の前半部に、第１空間(11)と、第２空間(12)における最上流側熱交換管群(7A)(7C)の熱交換管(4)が通じている左右両端の区画(17A)(17C)とを連通させる複数の第１流体通過穴(18)が左右方向に間隔をおいて形成されている。また、第２空間(12)と第３空間(13)を分割する第１分流制御部材(31)の後半部に、第２空間(12)における最下流側熱交換管群(7B)の熱交換管(4)が通じている左右方向中央部の区画(17B)と、第３空間(13)とを連通させる左右方向に長い１つの第２流体通過穴(19)が形成されている。

図示は省略したが、第２空間(12)内は、左右方向に間隔をおいて一体に形成された垂直板状の仕切部材(16)により、左右方向に並んだ熱交換管群(7A)(7B)(7C)と同数の３つの区画(17A)(17B)(17C)に分割されており、各熱交換管群(7A)(7B)(7C)の熱交換管(4)が第２空間(12)の各区画(17A)(17B)(17C)に通じさせられている。

なお、図示の例では、第３空間(13)の横断面積は、第１空間(11)の横断面積と等しくなっているが、上述した実施形態の場合と同様に、第３空間(13)の横断面積は、第１空間(11)の横断面積よりも大きくなっていてもよい。

図８は第２ヘッダタンクの変形例を示す。

図８に示すエバポレータ(35)の第２ヘッダタンク(3)内は、上下両壁(3a)(3b)および前後両壁の左右方向の中央部に接合された垂直状の仕切壁(36)により左右２つの空間(37A)(37B)に分割されている。左側の空間(37A)には、左端の最上流側熱交換管群(7A)の熱交換管(4)および最下流側熱交換管群(7B)の左半部の熱交換管(4)が通じており、これらの熱交換管(4)を介して左側の空間(37A)が第１ヘッダタンク(2)の第２空間(12)の左端の区画(17A)、および同中央部の区画(17B)に連通している。右側の空間(37B)には、右端の最上流側熱交換管群(7C)の熱交換管(4)および最下流側熱交換管群(7B)の右半部の熱交換管(4)が通じており、これらの熱交換管(4)を介して右側の空間(37B)が第１ヘッダタンク(2)の第２空間(12)の右端の区画(17C)、および同中央部の区画(17B)に連通している。

上記実施形態においては、この発明による熱交換器がカーエアコンのエバポレータに適用されているが、これに限定されるものではなく、カーエアコンのヒータコアにも適用可能である。この場合、冷媒の代わりに、エンジン冷却液が上記と同様に流れる。

ここで、左側の最上流側熱交換管群(7A)における隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙、および最下流側熱交換管群(7B)の左半部に位置する隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙、すなわちヒータコアの左半部の通風間隙を通った空気が運転席側に吹き出され、右側の最上流側熱交換管群(7C)における隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙、および最下流側熱交換管群(7B)の右半部に位置する隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙、すなわちヒータコアの右側の通風間隙を通った空気が助手席側に吹き出されるようになっているものとする。

この場合、運転席側の窓側の吹き出し口には、左側の最上流側熱交換管群(7A)における隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙を通った空気（以下、第５空気と称する）が送られ、同じく中央部の吹き出し口には、最下流側熱交換管群(7B)の左半部に位置する隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙を通った空気（以下、第６空気と称する）が送られる。また、助手席側の窓側の吹き出し口には、右側の最上流側熱交換管群(7C)における隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙を通った空気（以下、第７空気と称する）が送られ、同じく中央部の吹き出し口には、最下流側熱交換管群(7B)の右半部に位置する隣り合う熱交換管(4)どうしの間の通風間隙を通った空気（以下、第８空気と称する）が送られる。第５空気の温度をＴ５、第６空気の温度をＴ６、第７空気の温度をＴ７、第８空気の温度をＴ８とすれば、Ｔ５≒Ｔ７＞Ｔ６≒Ｔ８という関係となる。そして、第５空気および第７空気が運転席側および助手席側の窓側の吹き出し口まで送られる距離が、第６空気および第８空気が運転席側および助手席側の中央部側の吹き出し口まで送られる距離よりも長いので、吹き出し口に至るまでに第５空気および第７空気が冷却される程度は、吹き出し口に至るまでに第６空気および第８空気が冷却される程度よりも大きくなる。

したがって、吹き出し口から吹き出される第５空気および第７空気の温度が、吹き出し口から吹き出される第６空気および第８空気の温度に近くなり、車室内の各部に吹き出される空気の温度が均一化される。

上述した実施形態においては、熱交換管群の数は３つであり、第１ヘッダタンクの第２空間の区画の数も３つであるが、これに限定されるものではなく、３以上であれば、適宜変更可能である。

この発明による熱交換器を適用した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のエバポレータの後方から前方を見た一部省略垂直断面図である。図２の一部を省略したＡ−Ａ線断面図である。図１のエバポレータにおける冷媒の流れを示す図である。熱交換管の変形例を示す図３の上部に相当する図である。第１ヘッダタンクの変形例を示す図１に相当する図である。第１ヘッダタンクの変形例を示す図３の上部に相当する図である。第２ヘッダタンクの変形例を示す図２に相当する図である。

符号の説明

(1)(20)(25)(30)(35)：エバポレータ（熱交換器）
(2)：第１ヘッダタンク
(3)：第２ヘッダタンク
(4)(21)：熱交換管
(7A)(7C)：最上流側熱交換管群
(7B)：最下流側熱交換管群
(8)(9)(31)(32)：分流部材
(11)：第１空間
(12)：第２空間
(13)：第３空間
(14)：流体入口
(15)(26)：流体出口
(16)：仕切部材
(17A)(17B)(17C)：区画
(18)：第１流体通過穴
(19)：第２流体通過穴

Claims

互い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ヘッダタンクの長さ方向に間隔をおいて配置され、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た熱交換器であって、
ヘッダタンクの長さ方向に連続して並んだ複数の熱交換管からなる熱交換管群が、ヘッダタンクの長さ方向に並んで３以上設けられ、ヘッダタンクの長さ方向両端部の熱交換管群が、当該熱交換管群を構成する熱交換管内を流体が最初に流れる最上流側熱交換管群となり、ヘッダタンクの長さ方向中央部の熱交換管群が、当該熱交換管群を構成する熱交換管内を流体が最後に流れる最下流側熱交換管群となっている熱交換器。
一方のヘッダタンク内が、分流制御部材によって当該ヘッダタンクの全長にわたり、かつ流体が流入する第１空間と、当該ヘッダタンクの全長にわたり、かつ熱交換管に通じる第２空間と、当該ヘッダタンクの全長にわたり、かつ流体が流出する第３空間とに分割されており、第２空間内が、仕切部材により熱交換管群の数と同数の区画に分割されるとともに、各熱交換管群の熱交換管が第２空間の各区画に通じさせられ、第１空間と第２空間を分割する分流制御部材に、第１空間と、第２空間における最上流側熱交換管群の熱交換管が通じている区画とを連通させる第１流体通過穴が形成され、第２空間と第３空間を分割する分流制御部材に、第２空間における最下流側熱交換管群の熱交換管が通じている区画と、第３空間とを連通させる第２流体通過穴が形成されている請求項１記載の熱交換器。
第３空間の横断面積が、第１空間の横断面積よりも大きくなっている請求項２記載の熱交換器。
第１空間と第２空間を分割する分流制御部材が、一方のヘッダタンクにおける熱交換管が接続される壁の一側縁側から他側縁側に向かって熱交換管の長さ方向外側に傾斜している請求項２または３記載の熱交換器。
第２空間と第３空間を分割する分流制御部材が、一方のヘッダタンクにおける熱交換管が接続される壁の他側縁側から一側縁側に向かって熱交換管の長さ方向外側に傾斜している請求項４記載の熱交換器。
第１〜第３空間に分割されたヘッダタンクの一端側に、第１空間に通じる流体入口と、第３空間に通じる流体出口とが形成されている請求項２〜５のうちのいずれかに記載の熱交換器。
第１〜第３空間に分割されたヘッダタンクの一端側に、第１空間に通じる流体入口が形成され、当該ヘッダタンクの他端側に、第３空間に通じる流体出口が形成されている請求項２〜５のうちのいずれかに記載の熱交換器。
３つの熱交換管群が設けられており、ヘッダタンクの長さ方向両端の熱交換管群が最上流側熱交換管群となり、ヘッダタンクの長さ方向中央部の熱交換管群が最下流側熱交換管群となっている請求項１〜７のうちのいずれかに記載の熱交換器。