JP2014219175A - 冷媒蒸発器 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒の分配性の悪化を抑制可能な冷媒蒸発器を提供する
【解決手段】冷媒蒸発器１は、第２風下側タンク部２３の内部に形成された第１冷媒集合部２３ａと第２風上側タンク部１３の内部に形成された第２冷媒分配部１３ｂとを連結すると共に、第２風下側タンク部２３の内部に形成された第２冷媒集合部２３ｂと第２風上側タンク部１３の内部に形成された第１冷媒分配部１３ａとを連結して、冷媒の流れ方向を各熱交換コア部１１、２１のコア幅方向で入れ替える構成となっている。そして、第２風下側タンク部２３のタンク内空間を、チューブ２１１の長手方向に二つに仕切ることにより、第１冷媒集合部２３ａおよび第２冷媒集合部２３ｂを形成するとともに、第２風上側タンク部１３のタンク内空間を、チューブ１１の長手方向に二つに仕切ることにより、第１冷媒分配部１３ａおよび第２冷媒分配部１３ｂを形成している。
【選択図】図２

Description

本発明は、被冷却流体から吸熱して冷媒を蒸発させることで、被冷却流体を冷却する冷媒蒸発器に関する。

冷媒蒸発器は、外部を流れる被冷却流体（例えば、空気）から吸熱して、内部を流れる冷媒（液相冷媒）を蒸発させることで、被冷却流体を冷却する冷却用熱交換器として機能する。

この種の冷媒蒸発器としては、複数のチューブを積層して構成される熱交換コア部、および複数のチューブの両端部に接続された一対のタンク部を備える第１、第２蒸発部を被冷却流体の流れ方向に直列に配置し、各蒸発部における一方のタンク部同士を一対の連通部を介して連結する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１の冷媒蒸発器では、第１蒸発部の熱交換コア部を流れた冷媒を、各蒸発部の一方のタンク部および当該タンク部同士を連結する一対の連通部を介して第２蒸発部の熱交換コア部に流す際に、冷媒の流れを熱交換コア部の幅方向（左右方向）で入れ替える構成としている。つまり、冷媒蒸発器は、一対の連通部のうち、一方の連通部によって、第１蒸発部の熱交換コア部の幅方向一側を流れる冷媒を第２蒸発部の熱交換コア部の幅方向他側に流すと共に、他方の連通部によって第１蒸発部の熱交換コア部の幅方向他側を流れる冷媒を第２蒸発部の熱交換コア部の幅方向一側に流すように構成されている。

特許第４１２４１３６号公報

しかしながら、特許文献１の冷媒蒸発器の如く、各蒸発部の一対のタンク部のうち連通部が接続される一方のタンクをチューブ積層方向に分割することで冷媒の流れ方向を入れ替える構成とすると、第１蒸発部の熱交換コア部からの冷媒が第２蒸発部の熱交換コア部に流れる際に、液相冷媒が第２蒸発部の熱交換コア部の一部に偏って分配されることがある。

具体的には、第１蒸発部に流入した液相冷媒は、液相冷媒の導入部の近くに位置するチューブに流れ易い傾向があり、前記導入部から遠く離れたチューブに積層冷媒を充分に流すことができない。このため、第２蒸発部の熱交換コア部の幅方向一側に液相冷媒が充分に流れる一方、第２蒸発部の熱交換コア部の幅方向一側における冷媒の状態がスーパーヒートとなる。

このように、冷媒蒸発器における液相冷媒の分配性が悪化すると、第２蒸発部の熱交換コア部において、被冷却流体と冷媒との熱交換が有効に行われない領域が生じ、冷媒放熱器を送風空気の流れ方向から見たときに、熱交換コア部の幅方向に温度分布が生じる。

本発明は、上記点に鑑みて、冷媒の分配性の悪化を抑制可能な冷媒蒸発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、外部を流れる被冷却流体と冷媒との間で熱交換を行う冷媒蒸発器において、被冷却流体の流れ方向に対して直列に配置された第１蒸発部（２０）および第２蒸発部（１０）を備え、第１蒸発部（２０）および第２蒸発部（１０）それぞれは、冷媒が流れる複数のチューブ（１１１、２１１）を積層して構成された熱交換コア部（１１、２１）と、複数のチューブ（１１１、２１１）の両端部に接続され、複数のチューブ（１１１、２１１）を流れる冷媒の集合あるいは分配を行う一対のタンク部（１２、１３、２２、２３）と、を有し、第１蒸発部（２０）における熱交換コア部（２１）は、複数のチューブ（２１１）のうち、一部のチューブ群で構成される第１コア部（２１ａ）、および残部のチューブ群で構成される第２コア部（２１ｂ）を有し、第２蒸発部（１０）における熱交換コア部（１１）は、複数のチューブ（１１１）のうち、被冷却流体の流れ方向において第１コア部（２１ａ）の少なくとも一部と対向するチューブ群で構成される第３コア部（１１ａ）、および被冷却流体の流れ方向において第２コア部（２１ｂ）の少なくとも一部と対向するチューブ群で構成される第４コア部（１１ｂ）を有し、第１蒸発部（２０）における一対のタンク部（２２、２３）のうち、一方のタンク部（２３）は、第１コア部（２１ａ）からの冷媒を集合させる第１冷媒集合部（２３ａ）、第２コア部（２１ｂ）からの冷媒を集合させる第２冷媒集合部（２３ｂ）を含んで構成され、第２蒸発部（１０）における一対のタンク部（１２、１３）のうち、一方のタンク部（１３）は、第３コア部（１１ａ）に冷媒を分配させる第１冷媒分配部（１３ａ）、第４コア部（１１ｂ）に冷媒を分配させる第２冷媒分配部（１３ｂ）を含んで構成され、第１蒸発部（２０）および第２蒸発部（１０）は、第１冷媒集合部（２３ａ）の冷媒を第２冷媒分配部（１３ｂ）に導く第１連通部（３０ａａ）、および第２冷媒集合部（２３ｂ）の冷媒を第１冷媒分配部（１３ａ）に導く第２連通部（３０ｂ）を有する冷媒入替部（３０）を介して連結されており、第１蒸発部（２０）における一方のタンク部（２３）のタンク内空間は、チューブ（２１１）の長手方向に、第１タンク内空間（２３ｂ）と第２タンク内空間（２３ａ）とに仕切られており、第１タンク内空間（２３ｂ）は、第２タンク内空間（２３ａ）よりも、第１蒸発部（２０）における一対のタンク部（２２、２３）のうち他方のタンク部（２２）に近い側に配置されており、第２蒸発部（１０）における一方のタンク部（１３）のタンク内空間は、チューブ（１１１）の長手方向に、第３タンク内空間（１３ａ）と第４タンク内空間（１３ｂ）とに仕切られており、第３タンク内空間（１３ａ）は、第４タンク内空間（１３ｂ）よりも、第２蒸発部（１０）における一対のタンク部（１２、１３）のうち他方のタンク部（１２）に近い側に配置されており、第１タンク内空間が第２冷媒集合部（２３ｂ）を形成するとともに、第２タンク内空間が第１冷媒集合部（２３ａ）を形成しており、第３タンク内空間が第１冷媒分配部（１３ａ）を形成するとともに、第４タンク内空間が第２冷媒分配部（１３ｂ）を形成していることを特徴とする。

このように、第１蒸発部（２０）における一方のタンク部（２３）のタンク内空間を、チューブ（２１１）の長手方向に、第１タンク内空間（２３ｂ）と第２タンク内空間（２３ａ）とに仕切るとともに、第２蒸発部（１０）における一方のタンク部（１３）のタンク内空間を、チューブ（１１１）の長手方向に、第３タンク内空間（１３ａ）と第４タンク内空間（１３ｂ）とに仕切ることで、第１コア部（２１ａ）からの冷媒を第４コア部（１１ｂ）へ導く冷媒流路と、第２コア部（２１ｂ）からの冷媒を第３コア部（１１ａ）へ導く冷媒流路との長さを変えて、冷媒流路を流れる冷媒の圧力損失を調整することができる。これにより、前記二つの冷媒流路を流れる冷媒の圧力損失を均一にすることで、第２蒸発部（１０）において各冷媒分配部（１３ａ、１３ｂ）から熱交換コア部（１１）への液相冷媒の分配の偏りを抑制することができる。

したがって、各蒸発部（１０、２０）の一方のタンク部同士を連結する連通部にて冷媒の流れ方向を入れ替える構成において、冷媒の分配性の悪化を抑制することができ、冷媒蒸発器における被冷却流体の冷却性能の低下を抑制することが可能となる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の冷媒蒸発器において、第１蒸発部（２０）の他方のタンク部（２２）における、第２コア部（２１ｂ）よりも第１コア部（２１ａ）に近い側には、当該他方のタンク部（２２）内部に冷媒を導入するための冷媒導入部（２２ａ）が接続されており、第２蒸発部（１０）の他方のタンク部（１２）における、第４コア部（１１ｂ）よりも第３コア部（１１ａ）に近い側には、当該他方のタンク部（１１ｂ）内部から冷媒を導出するための冷媒導出部（１２ａ）が接続されており、第１コア部（２１ａ）を構成するチューブ（２１１）は、第２コア部（２１ｂ）を構成するチューブ（２１１）よりも長手方向の長さが長くなっており、第４コア部（１１ｂ）を構成するチューブ（１１１）は、第３コア部（１１ａ）を構成するチューブ（１１１）よりも長手方向の長さが長くなっていることを特徴とする。

このように、第１コア部（２１ａ）を構成するチューブ（２１１）の長手方向の長さを、第２コア部（２１ｂ）を構成するチューブ（２１１）の長手方向の長さよりも長くするとともに、第４コア部（１１ｂ）を構成するチューブ（１１１）の長手方向の長さを、第３コア部（１１ａ）を構成するチューブ（１１１）の長手方向の長さよりも長くすることで、チューブ（１１１、２１１）の長さによって、第１コア部（２１ａ）からの冷媒を第４コア部（１１ｂ）へ導く冷媒流路と、第２コア部（２１ｂ）からの冷媒を第３コア部（１１ａ）へ導く冷媒流路との長さを変えて、冷媒流路を流れる冷媒の圧力損失を調整することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の実施形態に係る冷媒蒸発器の模式的な斜視図である。 図１に示す冷媒蒸発器の説明図である。 実施形態に係る冷媒蒸発器における冷媒の流れを説明するための説明図である。 比較例に係る冷媒蒸発器の各熱交換コア部を流れる液相冷媒の分布を説明するための説明図である。 実施形態に係る冷媒蒸発器の各熱交換コア部を流れる液相冷媒の分布を説明するための説明図である。

以下、本発明の一実施形態について図１〜図５を用いて説明する。本実施形態に係る冷媒蒸発器１は、車室内の温度を調整する車両用空調装置の蒸気圧縮式の冷凍サイクルに適用され、車室内へ送風する送風空気から吸熱して冷媒（液相冷媒）を蒸発させることで、送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。なお、本実施形態では、送風空気が特許請求の範囲における「外部を流れる被冷却流体」に相当する。

冷凍サイクルは、周知の如く、冷媒蒸発器１以外に、図示しない圧縮機、放熱器（凝縮器）、膨張弁等を備えおり、本実施形態では、放熱器と膨張弁との間に受液器を配置するレシーバサイクルとして構成されている。また、冷凍サイクルの冷媒には、圧縮機を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。

ここで、図２では、後述する各熱交換コア部１１、２１におけるフィン１１２、２１２の図示を省略している。

図１、図２に示すように、本実施形態の冷媒蒸発器１は、送風空気の流れ方向（被冷却流体の流れ方向）Ｘに対して直列に配置された２つの蒸発部１０、２０を備えて構成されている。ここで、本実施形態では、２つの蒸発部１０、２０のうち、送風空気の空気流れ方向の風上側（上流側）に配置される蒸発部を風上側蒸発部１０と称し、送風空気の流れ方向の風下側（下流側）に配置される蒸発部を風下側蒸発部２０と称する。なお、本実施形態における風上側蒸発部１０が、特許請求の範囲の「第２蒸発部」を構成し、風下側蒸発部２０が、特許請求の範囲の「第１蒸発部」を構成している。

風上側蒸発部１０および風下側蒸発部２０の基本的構成は同一であり、それぞれ熱交換コア部１１、２１と、熱交換コア部１１、２１の上下両側に配置された一対のタンク部１２、１３、２２、２３を有して構成されている。

なお、本実施形態では、風上側蒸発部１０における熱交換コア部を風上側熱交換コア部１１と称し、風下側蒸発部２０における熱交換コア部を風下側熱交換コア部２１と称する。また、風上側蒸発部１０における一対のタンク部１２、１３のうち、上方側に配置されるタンク部を第１風上側タンク部１２と称し、下方側に配置されるタンク部を第２風上側タンク部１３と称する。同様に、風下側蒸発部２０における一対のタンク部２２、２３のうち、上方側に配置されるタンク部を第１風下側タンク部２２と称し、下方側に配置されるタンク部を第２風下側タンク部２３と称する。

本実施形態の風上側熱交換コア部１１および風下側熱交換コア部２１それぞれは、上下方向に延びる複数のチューブ１１１、２１１と、隣り合うチューブ１１１、２１１の間に接合されるフィン１１２、２１２とが交互に積層配置された積層体で構成されている。なお、以下、複数のチューブ１１１、２１１および複数のフィン１１２、２１２の積層体における積層方向をチューブ積層方向と称する。

ここで、風上側熱交換コア部１１は、複数のチューブ１１１のうち、一部のチューブ群で構成される第１風上側熱交換コア部１１ａ、および残部のチューブ群で構成される第２風上側熱交換コア部１１ｂを有している。なお、本実施形態における第１風上側熱交換コア部１１ａが、特許請求の範囲における「第３コア部」を構成し、第２風上側熱交換コア部１１ｂが、特許請求の範囲における「第４コア部」を構成する。

本実施形態では、風上側熱交換コア部１１を送風空気の流れ方向から見たときに、チューブ積層方向の右側に存するチューブ群で第１風上側熱交換コア部１１ａが構成され、チューブ積層方向の左側に存するチューブ群で第２風上側熱交換コア部１１ｂが構成されている。

また、風下側熱交換コア部２１は、複数のチューブ２１１のうち、一部のチューブ群で構成される第１風下側熱交換コア部２１ａ、および残部のチューブ群で構成される第２風下側熱交換コア部２１ｂを有している。なお、本実施形態における第１風下側熱交換コア部２１ａが、特許請求の範囲における「第１コア部」を構成し、第２風下側熱交換コア部２１ｂが、特許請求の範囲における「第２コア部」を構成する。

本実施形態では、風下側熱交換コア部２１を送風空気の流れ方向から見たときに、チューブ積層方向の右側に存するチューブ群で第１風下側熱交換コア部２１ａが構成され、チューブ積層方向の左側に存するチューブ群で第２風下側熱交換コア部２１ｂが構成されている。なお、本実施形態では、送風空気の流れ方向から見たときに、第１風上側熱交換コア部１１ａおよび第１風下側熱交換コア部２１ａそれぞれが重合（対向）するように配置されると共に、第２風上側熱交換コア部１１ｂおよび第２風下側熱交換コア部２１ｂそれぞれが重合（対向）するように配置されている。

各チューブ１１１、２１１は、内部に冷媒が流れる冷媒通路が形成されると共に、その断面形状が送風空気の流れ方向に沿って延びる扁平形状となる扁平チューブで構成されている。

本実施形態では、第１風下側熱交換コア部２１ａを構成する各チューブ２１１（以下、第１風下側チューブ２１１ａという）は、第２風下側熱交換コア部２１ｂを構成する各チューブ２１１（以下、第２風下側チューブ２１１ｂという）よりも、長手方向の長さが長くなっている。また、第１風上側熱交換コア部１１ａを構成する各チューブ１１１（以下、第１風上側チューブ１１１ａという）は、第２風上側熱交換コア部１１ｂを構成する各チューブ１１１（以下、第２風上側チューブ１１１ｂという）よりも、長手方向の長さが短くなっている。

風上側熱交換コア部１１のチューブ１１１は、長手方向の一端側（上端側）が第１風上側タンク部１２に接続されると共に、長手方向の他端側（下端側）が第２風上側タンク部１３に接続されている。また、風下側熱交換コア部２１のチューブ２１１は、長手方向の一端側（上端側）が第１風下側タンク部２２に接続されると共に、長手方向の他端側（下端側）が第２風下側タンク部２３に接続されている。

各フィン１１２、２１２は、薄板材を波上に曲げて成形したコルゲートフィンであり、チューブ１１１、２１１における平坦な外面側に接合され、送風空気と冷媒との伝熱面積を拡大させるための熱交換促進手段を構成する。

チューブ１１１、２１１およびフィン１１２、２１２の積層体には、チューブ積層方向の両端部に、各熱交換コア部１１、１２を補強するサイドプレート１１３、２１３が配置されている。なお、サイドプレート１１３、２１３は、チューブ積層方向の最も外側に配置されたフィン１１２、２１２に接合されている。

第１風上側タンク部１２は、一端側（送風空気の流れ方向から見たときの左側端部）が閉塞されると共に、他端側（送風空気の流れ方向から見たときの右側端部）にタンク内部から圧縮機（図示略）の吸入側に冷媒を導出するための冷媒導出部１２ａが形成された筒状の部材で構成されている。この第１風上側タンク部１２は、底部に各チューブ１１１の一端側（上端側）が挿入接合される貫通穴（図示略）が形成されている。つまり、第１風上側タンク部１２は、その内部空間が風上側熱交換コア部１１の各チューブ１１１に連通するように構成されており、風上側熱交換コア部１１の各コア部１１ａ、１１ｂからの冷媒を集合させる冷媒集合部として機能する。

第１風下側タンク部２２は、一端側が閉塞されると共に、他端側にタンク内部に膨張弁（図示略）にて減圧された低圧冷媒を導入するための冷媒導入部２２ａが形成された筒状の部材で構成されている。この第１風下側タンク部２２は、底部に各チューブ２１１の一端側（上端側）が挿入接合される貫通穴（図示略）が形成されている。つまり、第１風下側タンク部２２は、その内部空間が風下側熱交換コア部２１の各チューブ２１１に連通するように構成されており、風下側熱交換コア部２１の各コア部２１ａ、２１ｂへ冷媒を分配する冷媒分配部として機能する。

第２風上側タンク部１３は、両端側が閉塞された筒状の部材で構成されている。この第２風上側タンク部１３は、天井部に各チューブ１１１の他端側（下端側）が挿入接合される貫通穴（図示略）が形成されている。つまり、第２風上側タンク部１３は、その内部空間が各チューブ１１１に連通するように構成されている。

第２風上側タンク部１３の内部には、チューブ１１１の長手方向端部よりも風上側熱交換コア部１１と反対側の部位に第１仕切部材１３１が配置されており、この第１仕切部材１３１によって、タンク内部空間がチューブ長手方向に二つに仕切られている。第１仕切部材１３１には、第２風上側チューブ１１１ｂが挿入接合される貫通穴（図示略）が形成されている。本実施形態では、第１仕切部材１３１は、第２風上側タンク部１３の内部におけるチューブ長手方向（図１における上下方向）の中央位置に配置されている。

第１仕切部材１３１によって仕切られた二つのタンク内部空間のうち、第１風上側タンク部１２に近い側（図１における上側）の空間に第１風上側チューブ１１１ａが連通しており、第１風上側タンク部１２から遠い側（図１における下側）の空間に第２風上側チューブ１１１ｂが連通している。

ここで、第２風上側タンク部１３の内部のうち、第１風上側熱交換コア部１１ａを構成する各チューブ１１１に連通する空間が、第１風上側熱交換コア部１１ａに冷媒を分配する第１冷媒分配部１３ａを構成し、第２風上側熱交換コア部１１ｂを構成する各チューブ１１１に連通する空間が、第２風上側熱交換コア部１１ｂに冷媒を分配する第２冷媒分配部１３ｂを構成する。

したがって、本実施形態では、第１冷媒分配部１３ａが、特許請求の範囲に記載の「第３タンク内空間」を構成している。また、第２冷媒分配部１３ｂが、特許請求の範囲に記載の「第４タンク内空間」を構成している。

第２風下側タンク部２３は、両端側が閉塞された筒状の部材で構成されている。この第２風下側タンク部２３は、天井部に各チューブ２１１の他端側（下端側）が挿入接合される貫通穴（図示略）が形成されている。つまり、第２風下側タンク部２３は、その内部空間が各チューブ２１１に連通するように構成されている。

第２風下側タンク部２３の内部には、チューブ２１１の長手方向端部よりも風下側熱交換コア部２１と反対側の部位に第２仕切部材２３１が配置されており、この第２仕切部材２３１によって、タンク内部空間がチューブ長手方向に二つに仕切られている。第２仕切部材２３１には、第１風下側チューブ２１１ａが挿入接合される貫通穴（図示略）が形成されている。本実施形態では、第２仕切部材２３１は、第２風下側タンク部２３の内部におけるチューブ長手方向の中央位置に配置されている。

第２仕切部材２３１によって仕切られた二つのタンク内部空間のうち、第１風下側タンク部２２に近い側（図１における上側）の空間に第２風下側チューブ２１１ｂが連通しており、第１風下側タンク部２２から遠い側（図１における下側）の空間に第１風下側チューブ２１１ａが連通している。

ここで、第２風下側タンク部２３の内部のうち、第１風下側熱交換コア部２１ａを構成する各チューブ２１１に連通する空間が、第１風下側熱交換コア部２１ａからの冷媒を集合させる第１冷媒集合部２３ａを構成し、第２風下側熱交換コア部２１ｂを構成する各チューブ２１１が連通する空間が、第２風下側熱交換コア部２１ｂからの冷媒を集合させる第２冷媒集合部２３ｂを構成する。

したがって、本実施形態では、第１冷媒集合部２３ａが、特許請求の範囲に記載の「第２タンク内空間」を構成している。また、第２冷媒集合部２３ｂが、特許請求の範囲に記載の「第１タンク内空間」を構成している。

第２風上側タンク部１３、および第２風下側タンク部２３それぞれは、冷媒入替部３０を介して連結されている。この冷媒入替部３０は、第２風下側タンク部２３における第１冷媒集合部２３ａ内の冷媒を第２風上側タンク部１３における第２冷媒分配部１３ｂに導くと共に、第２風下側タンク部２３における第２冷媒集合部２３ｂ内の冷媒を第２風上側タンク部１３における第１冷媒分配部１３ａに導くように構成されている。すなわち、冷媒入替部３０は、冷媒の流れを各熱交換コア部１１、２１においてコア幅方向に入れ替えるように構成されている。

具体的には、冷媒入替部３０は、第２風下側タンク部２３における第１冷媒集合部２３ａと第２風上側タンク部１３における第２冷媒分配部１３ｂとを連通させる第１連結部材３０ａと、第２風下側タンク部２３における第２冷媒集合部２３ｂと第２風上側タンク部１３における第１冷媒分配部１３ａとを連通させる第２連結部材３０ｂと、を有して構成されている。

第１連結部材３０ａおよび第２連結部材３０ｂのそれぞれは、内部に冷媒が流通する冷媒流通路が形成された筒状の部材で構成されており、その一端側が第２風下側タンク部２３に接続されると共に、他端側が中間タンク部３３に接続されている。

本実施形態では、第１連結部材３０ａの一端側が、第１冷媒集合部２３ａのうち、チューブ２１１の積層方向における冷媒導入部２２ａから遠い側に接続され、第２連結部材３０ｂの一端側が、第２冷媒集合部２３ｂのうち、チューブ２１１の積層方向における冷媒導入部２２ａに近い側に接続されている。また、第１連結部材３０ａの他端側が、第２冷媒分配部１３ｂのうち、チューブ１１１の積層方向における冷媒導出部１２ａから遠い側に接続され、第２連結部材３０ｂの他端側が、第１冷媒分配部１３ａのうち、チューブ１１１の積層方向における冷媒導出部１２ａに近い側に接続されている。

ここで、本実施形態では、第１連結部材３０ａが、特許請求の範囲に記載の「第１連通部」を構成している。また、第２連結部材３０ｂが、特許請求の範囲に記載の「第２連通部」を構成している。

次に、本実施形態に係る冷媒蒸発器１における冷媒の流れについて図３を用いて説明する。

図３に示すように、膨張弁（図示略）にて減圧された低圧冷媒は、矢印Ａの如く第１風下側タンク部２２の一端側に形成された冷媒導入部２２ａからタンク内部に導入される。第１風下側タンク部２２の内部に導入された冷媒は、矢印Ｂの如く風下側熱交換コア部２１の第１風下側熱交換コア部２１ａを下降すると共に、矢印Ｃの如く風下側熱交換コア部２１の第２風下側熱交換コア部２１ｂを下降する。

第１風下側熱交換コア部２１ａを下降した冷媒は、矢印Ｄの如く第２風下側タンク部２３の第１冷媒集合部２３ａに流入する。一方、第２風下側熱交換コア部２１ｂを下降した冷媒は、矢印Ｅの如く第２風下側タンク部２３の第２冷媒集合部２３ｂに流入する。

第１冷媒集合部２３ａに流入した冷媒は、矢印Ｆの如く第１連結部材３０ａを介して第２風上側タンク部１３の第２冷媒分配部１３ｂに流入する。また、第２冷媒集合部２３ｂに流入した冷媒は、矢印Ｇの如く第２連結部材３０ｂを介して第２風上側タンク部１３の第１冷媒分配部１３ａに流入する。

第２風上側タンク部１３の第２冷媒分配部１３ｂに流入した冷媒は、矢印Ｈの如く風上側熱交換コア部１１の第２風上側熱交換コア部１１ｂを上昇する。一方、第１冷媒分配部１３ａに流入した冷媒は、矢印Ｉの如く風上側熱交換コア部１１の第１風上側熱交換コア部１１ａを上昇する。

第２風上側熱交換コア部１１ｂを上昇した冷媒、および第１風上側熱交換コア部１１ａを上昇した冷媒は、それぞれ矢印Ｊ、Ｋの如く第１風上側タンク部１２のタンク内部に流入し、矢印Ｌの如く第１風上側タンク部１２の一端側に形成された冷媒導出部１２ａから圧縮機（図示略）吸入側に導出される。

ここで、図４は、比較例に係る冷媒蒸発器１、つまり第２風下側タンク部２３および第２風上側タンク部１３のタンク内空間が、それぞれチューブ１１１、２１１１の積層方向に二つに仕切られている冷媒蒸発器１の各熱交換コア部１１、２１を流れる液相冷媒の分布を説明するための説明図であり、図５は、本実施形態に係る冷媒蒸発器１の各熱交換コア部１１、２１を流れる液相冷媒の分布を説明するための説明図である。

図４（ａ）および図５（ａ）は、風上側熱交換コア部１１を流れる液相冷媒の分布を示し、図４（ｂ）および図５（ｂ）は、風下側熱交換コア部２１を流れる液相冷媒の分布を示し、図４（ｃ）および図５（ｃ）は、各熱交換コア部１１、２１を流れる液相冷媒の分布の合成を示している。なお、図４および図５は、冷媒蒸発器１を図１の矢印Ｙ方向（送風空気の流れ方向Ｙの逆方向）から見たときの液相冷媒の分布を示すもので、図中の網掛部分で示す箇所が、液相冷媒が存する部分を示す。

まず、風下側熱交換コア部２１を流れる液相冷媒の分布については、図４（ｂ）および図５（ｂ）で示すように、比較例に係る冷媒蒸発器１と本実施形態に係る冷媒蒸発器１とで同様であり、それぞれ第２風下側熱交換コア部２１ｂにおける一部に液相冷媒が流れ難い箇所（図中右下方側の白抜き箇所）が生ずる。

また、比較例に係る冷媒蒸発器１における風上側熱交換コア部１１を流れる液相冷媒の分布については、図４（ａ）に示すように、風上側熱交換コア部１１の第１風上側熱交換コア部１１ａでは、第２風上側熱交換コア部１１ｂよりも液相冷媒が流れ難くなっている。一方、本実施形態に係る冷媒蒸発器１では、図５（ａ）に示すように、比較例に係る冷媒蒸発器１と比較して、風上側熱交換コア部１１の第１風上側熱交換コア部１１ａに液相冷媒が流れ易くなっている。

また、図４（ｃ）および図５（ｃ）に示すように、比較例に係る冷媒蒸発器１および本実施形態に係る冷媒蒸発器１を送風空気の流れ方向Ｘから見たときに、それぞれ第２風上側熱交換コア部１１ｂおよび第２風下側熱交換コア部２１ｂにおける重合する部位の全域に液相冷媒が流れる。

以上説明した本実施形態に係る冷媒蒸発器１では、第２風下側タンク部２３のタンク内空間を、チューブ２１１の長手方向に二つに仕切ることにより、第１冷媒集合部２３ａおよび第２冷媒集合部２３ｂを形成するとともに、第２風上側タンク部１３のタンク内空間を、チューブ１１の長手方向に二つに仕切ることにより、第１冷媒分配部１３ａおよび第２冷媒分配部１３ｂを形成している。

このため、第１風下側熱交換コア部２１ａからの冷媒を第２風上側熱交換コア部１１ｂへ導く冷媒流路と、第２風下側熱交換コア部２１ｂからの冷媒を第１風上側熱交換コア部１１ａへ導く冷媒流路との長さを変えて、これら二つの冷媒流路を流れる冷媒の圧力損失を調整することができる。これにより、二つの冷媒流路を流れる冷媒の圧力損失を均一にすることで、第２蒸発部１０において各冷媒分配部１３ａ、１３ｂから熱交換コア部１１への液相冷媒の分配の偏りを抑制することができる。

したがって、各蒸発部１０、２０の一方のタンク部同士を連結する冷媒入替部３０にて冷媒の流れ方向を入れ替える構成において、冷媒の分配性の悪化を抑制することができ、冷媒蒸発器１における送風空気の冷却性能の低下を抑制することが可能となる。

また、本実施形態では、第１風下側チューブ２１１ａの長手方向の長さを、第２風下側チューブ２１１ｂの長手方向の長さよりも長くするとともに、第２風上側チューブ１１１ｂの長手方向の長さを、第１風上側チューブ１１１ａの長手方向の長さよりも長くしている。このため、チューブ１１１、２１１の長さによって、第１風下側熱交換コア部２１ａからの冷媒を第２風上側熱交換コア部１１ｂへ導く冷媒流路と、第２風下側熱交換コア部２１ｂからの冷媒を第１風上側熱交換コア部１１ａへ導く冷媒流路との長さを変えて、これら二つの冷媒流路を流れる冷媒の圧力損失を調整することができる。

ところで、本実施形態では、冷媒導入部２２ａを、第１風下側熱交換コア部２１ａおよび第２風下側熱交換コア部２１ｂのうち第１風下側熱交換コア部２１ａに近い位置に配置している。このとき、第１風下側チューブ２１１ａに流入する冷媒流量は、第２風下側チューブ２１１ｂに流入する冷媒流量よりも多くなる。 また、第１風上側チューブ１１１ａには気相冷媒が多く存在することになり、第１風上側チューブ１１１ａを流れる液相冷媒の圧力損失が大きくなる。

このため、第１風下側熱交換コア部２１ａからの冷媒を第２風上側熱交換コア部１１ｂへ導く冷媒流路を流れる冷媒流量が、第２風下側熱交換コア部２１ｂからの冷媒を第１風上側熱交換コア部１１ａへ導く冷媒流路を流れる冷媒流量より多くなり、冷媒の分配性が悪化する。

このとき、本実施形態のように、第１風下側チューブ２１１ａの長手方向の長さを、第２風下側チューブ２１１ｂの長手方向の長さよりも長くするとともに、第２風上側チューブ１１１ｂの長手方向の長さを、第１風上側チューブ１１１ａの長手方向の長さよりも長くすることで、第１風下側チューブ２１１ａおよび第２風上側チューブ１１１ｂを流通する冷媒の圧力損失が、第２風下側チューブ２１１ｂおよび第１風上側チューブ１１１ａを流通する冷媒の圧力損失より大きくなる。

これにより、第１風下側熱交換コア部２１ａからの冷媒を第２風上側熱交換コア部１１ｂへ導く冷媒流路を流れる冷媒の圧力損失が大きくなる。このため、第１風下側熱交換コア部２１ａからの冷媒を第２風上側熱交換コア部１１ｂへ導く冷媒流路を流れる冷媒の圧力損失と、第２風下側熱交換コア部２１ｂからの冷媒を第１風上側熱交換コア部１１ａへ導く冷媒流路を流れる冷媒の圧力損失とを均一化できる。

したがって、第１風下側熱交換コア部２１ａからの冷媒を第２風上側熱交換コア部１１ｂへ導く冷媒流路を流れる冷媒流量と、第２風下側熱交換コア部２１ｂからの冷媒を第１風上側熱交換コア部１１ａへ導く冷媒流路を流れる冷媒流量との差が小さくなり、冷媒の分配性の悪化を抑制できる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、冷媒蒸発器１として、送風空気の流れ方向から見たときに、第１風上側熱交換コア部１１ａおよび第１風下側熱交換コア部２１ａが重合するように配置されると共に、第２風上側熱交換コア部１１ｂおよび第２風下側熱交換コア部２１ｂが重合するように配置される例について説明したが、これに限られない。冷媒蒸発器１としては、送風空気の流れ方向から見たときに、第１風上側熱交換コア部１１ａおよび第１風下側熱交換コア部２１ａの少なくとも一部が重合するように配置したり、第２風上側熱交換コア部１１ｂおよび第２風下側熱交換コア部２１ｂの少なくとも一部が重合するように配置したりしてもよい。

（２）上述の実施形態の如く、冷媒蒸発器１における風上側蒸発部１０を風下側蒸発部２０よりも送風空気の流れ方向Ｘにおける上流側に配置することが望ましいが、これに限らず、風上側蒸発部１０を風下側蒸発部２０よりも送風空気の流れ方向Ｘにおける下流側に配置するようにしてもよい。

（３）上述の実施形態では、各熱交換コア部１１、２１を複数のチューブ１１１、２１１とフィン１１２、２１２で構成する例を説明したが、これに限らず、複数のチューブ１１１、２１１だけで各熱交換コア部１１、２１を構成するようにしてもよい。また、各熱交換コア部１１、２１を複数のチューブ１１１、２１１とフィン１１２、２１２で構成する場合、フィン１１２、２１２は、コルゲートフィンに限らずプレートフィンを採用してもよい。

（４）上述の実施形態では、冷媒蒸発器１を車両用空調装置の冷凍サイクルに適用する例について説明したが、これに限らず、例えば、給湯機等に用いられる冷凍サイクルに適用してもよい。

（５）上述の実施形態では、熱交換コア部１１、２１の上下両側に配置された一対のタンク部１２、１３、２２、２３を略円筒状に形成した例について説明したが、これに限らず、四角筒状等の中空筒状に形成してもよい。

（６）上述の実施形態では、第１仕切部材１３１を、第２風上側タンク部１３の内部におけるチューブ長手方向の中央位置に配置した例について説明したが、これに限らず、チューブ１１１の長手方向端部よりも風上側熱交換コア部１１と反対側の部位における任意の位置に配置してもよい。

また、上述の実施形態では、第２仕切部材２３１を、第２風下側タンク部２３の内部におけるチューブ長手方向の中央位置に配置した例について説明したが、これに限らず、チューブ２１１の長手方向端部よりも風下側熱交換コア部２１と反対側の部位における任意の位置に配置してもよい。

１１ 風上側熱交換コア部（熱交換コア部）
１３ 第２風上側タンク部（タンク部）
１３ａ 第１冷媒分配部（第３タンク内空間）
１３ｂ 第２冷媒分配部（第４タンク内空間）
２１ 風下側熱交換コア部（熱交換コア部）
２３ 第２風下側タンク部（タンク部）
２３ａ 第１冷媒集合部（第２タンク内空間）
２３ｂ 第２冷媒集合部（第１タンク内空間）

Claims (3)

1. 外部を流れる被冷却流体と冷媒との間で熱交換を行う冷媒蒸発器であって、
   前記被冷却流体の流れ方向に対して直列に配置された第１蒸発部（２０）および第２蒸発部（１０）を備え、
   前記第１蒸発部（２０）および前記第２蒸発部（１０）それぞれは、
   冷媒が流れる複数のチューブ（１１１、２１１）を積層して構成された熱交換コア部（１１、２１）と、
   前記複数のチューブ（１１１、２１１）の両端部に接続され、前記複数のチューブ（１１１、２１１）を流れる冷媒の集合あるいは分配を行う一対のタンク部（１２、１３、２２、２３）と、を有し、
   前記第１蒸発部（２０）における前記熱交換コア部（２１）は、前記複数のチューブ（２１１）のうち、一部のチューブ群で構成される第１コア部（２１ａ）、および残部のチューブ群で構成される第２コア部（２１ｂ）を有し、
   前記第２蒸発部（１０）における前記熱交換コア部（１１）は、前記複数のチューブ（１１１）のうち、前記被冷却流体の流れ方向において前記第１コア部（２１ａ）の少なくとも一部と対向するチューブ群で構成される第３コア部（１１ａ）、および前記被冷却流体の流れ方向において前記第２コア部（２１ｂ）の少なくとも一部と対向するチューブ群で構成される第４コア部（１１ｂ）を有し、
   前記第１蒸発部（２０）における前記一対のタンク部（２２、２３）のうち、一方のタンク部（２３）は、前記第１コア部（２１ａ）からの冷媒を集合させる第１冷媒集合部（２３ａ）、前記第２コア部（２１ｂ）からの冷媒を集合させる第２冷媒集合部（２３ｂ）を含んで構成され、
   前記第２蒸発部（１０）における前記一対のタンク部（１２、１３）のうち、一方のタンク部（１３）は、前記第３コア部（１１ａ）に冷媒を分配させる第１冷媒分配部（１３ａ）、前記第４コア部（１１ｂ）に冷媒を分配させる第２冷媒分配部（１３ｂ）を含んで構成され、
   前記第１蒸発部（２０）および前記第２蒸発部（１０）は、前記第１冷媒集合部（２３ａ）の冷媒を前記第２冷媒分配部（１３ｂ）に導く第１連通部（３０ａ）、および前記第２冷媒集合部（２３ｂ）の冷媒を前記第１冷媒分配部（１３ａ）に導く第２連通部（３０ｂ）を有する冷媒入替部（３０）を介して連結されており、
   前記第１蒸発部（２０）における前記一方のタンク部（２３）のタンク内空間は、前記チューブ（２１１）の長手方向に、第１タンク内空間（２３ｂ）と第２タンク内空間（２３ａ）とに仕切られており、
   前記第１タンク内空間（２３ｂ）は、前記第２タンク内空間（２３ａ）よりも、前記第１蒸発部（２０）における前記一対のタンク部（２２、２３）のうち他方のタンク部（２２）に近い側に配置されており、
   前記第２蒸発部（１０）における前記一方のタンク部（１３）のタンク内空間は、前記チューブ（１１１）の長手方向に、第３タンク内空間（１３ａ）と第４タンク内空間（１３ｂ）とに仕切られており、
   前記第３タンク内空間（１３ａ）は、前記第４タンク内空間（１３ｂ）よりも、前記第２蒸発部（１０）における前記一対のタンク部（１２、１３）のうち他方のタンク部（１２）に近い側に配置されており、
   前記第１タンク内空間が前記第２冷媒集合部（２３ｂ）を形成するとともに、前記第２タンク内空間が前記第１冷媒集合部（２３ａ）を形成しており、
   前記第３タンク内空間が前記第１冷媒分配部（１３ａ）を形成するとともに、前記第４タンク内空間が前記第２冷媒分配部（１３ｂ）を形成していることを特徴とする冷媒蒸発器。
2. 前記第１蒸発部（２０）の前記他方のタンク部（２２）における、前記第２コア部（２１ｂ）よりも前記第１コア部（２１ａ）に近い側には、当該他方のタンク部（２２）内部に冷媒を導入するための冷媒導入部（２２ａ）が接続されており、
   前記第２蒸発部（１０）の前記他方のタンク部（１２）における、前記第４コア部（１１ｂ）よりも前記第３コア部（１１ａ）に近い側には、当該他方のタンク部（１１ｂ）内部から前記冷媒を導出するための冷媒導出部（１２ａ）が接続されており、
   前記第１コア部（２１ａ）を構成する前記チューブ（２１１）は、前記第２コア部（２１ｂ）を構成する前記チューブ（２１１）よりも長手方向の長さが長くなっており、
   前記第４コア部（１１ｂ）を構成する前記チューブ（１１１）は、前記第３コア部（１１ａ）を構成する前記チューブ（１１１）よりも長手方向の長さが長くなっていることを特徴とする請求項１に記載の冷媒蒸発器。
3. 前記第２蒸発部（２０）の前記一対のタンク部（２２、２３）のうち他方のタンク部（２２）には、前記他方のタンク部（２２）内部に冷媒を導入するための冷媒導入部（２２ａ）が接続されており、
   前記冷媒導入部（２２ａ）は、前記第１コア部（２１ａ）および前記第２コア部（２１ｂ）のうち前記第１コア部（２１ａ）に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の冷媒蒸発器。

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