JP2016080303A - 冷媒蒸発器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換コア部において液相冷媒の分布の偏りを抑制することができる冷媒蒸発器を提供する。【解決手段】冷媒が第２風上側コア部１１ｂの複数のチューブ１１ｃの下端部から流入するように分配する風上側分配タンク部１３は、その内部で且つ流入口１３ｂ１近傍の部位に、気相の冷媒を滞留させる気相冷媒滞留部１３ｅが形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、外部を流れる被冷却流体と、内部を流れる冷媒との間で熱交換を行う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、内部を流れる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、内部に液相冷媒及び気相冷媒（以下、両者を単に「冷媒」ともいう）を流す複数のチューブを積層して構成された熱交換コア部を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。当該熱交換コア部は、被冷却流体が流れる方向の寸法と比べて、積層方向の寸法が大きい幅広形状となっている。

この特許文献１の冷媒蒸発器は、熱交換コア部の端部に接続されるタンク部から、熱交換コア部に冷媒を流入させるように構成されている。つまり、当該タンク部は、その内部を流れる冷媒を分配し、熱交換コア部を構成する複数のチューブのそれぞれに冷媒を流入させている。当該タンク部の外形は、熱交換コア部を構成する全てのチューブに冷媒を流入させるため、熱交換コア部同様に幅広形状となっている。

特許第４１２４１３６号公報

特許文献１記載の冷媒蒸発器のように、タンク部で冷媒を分配し、幅広形状の熱交換コア部のチューブに流入させるように構成すると、当該熱交換コア部において液相冷媒の分布が不均一となるおそれがある。つまり、タンク部には外部から冷媒を流入させる流入口が設けられており、この流入口からタンク部の内部に流入した冷媒は、流入口近傍に位置するチューブに流入し易い傾向がある。このため、幅広形状の熱交換コア部において、流入口近傍の部位と、流入口から大きく離れた部位との間で、チューブに流入する液相冷媒の流量に差異が生じ、液相冷媒の分布が不均一となるおそれがある。

このような液相冷媒の分布の不均一は、流入口から流入する液相冷媒の流量が小さいほど顕著に表れる。熱交換コア部において液相冷媒の分布が不均一となると、被冷却流体と液相冷媒との熱交換が有効に行われない領域が生じ、冷媒蒸発器の冷却性能が低下するという問題がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換コア部において液相冷媒の分布の偏りを抑制することができる冷媒蒸発器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る冷媒蒸発器は、外部を流れる被冷却流体と、内部を流れる冷媒との間で熱交換を行う冷媒蒸発器（１）であって、上下方向に冷媒を流す複数のチューブ（１１ｃ）を水平方向に積層して構成された熱交換コア部（１１）と、内部に冷媒を流入させる流入口（１３ｂ１）を有し、内部を流れる冷媒が複数のチューブの下端部から流入するように分配する分配タンク部（１３）と、を備え、分配タンク部は、その内部で且つ流入口近傍の部位に、気相の冷媒を滞留させる気相冷媒滞留部（１３ｅ）が形成されていることを特徴とする。

本発明では、分配タンク部は、その内部で且つ流入口近傍の部位に、気相冷媒を滞留させる気相冷媒滞留部が形成されている。流入口から分配タンク部の内部に流入した液相冷媒は、流入口近傍の部位に滞留している気相冷媒の動圧によってその進行を妨げられる。このため、流入口から離れる方向へと指向する液相冷媒の流量が増加する。したがって、本発明によれば、流入口からタンク部の内部に流入する冷媒の流量が小さい場合においても、熱交換器コア部の、流入口近傍の部位から、流入口から大きく離れた部位にかけて、液相冷媒の分布が不均一となってしまうことを抑制することができる。

本発明によれば、熱交換コア部において液相冷媒の分布の偏りを抑制することができる冷媒蒸発器を提供することができる。

本発明の実施形態に係る冷媒蒸発器を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る冷媒蒸発器を示す分解斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図である。 図１のＹ方向に沿って見た、本発明の実施形態に係る冷媒蒸発器の冷媒の流れモデルを示す断面図である。 本発明の実施形態に係る冷媒蒸発器における冷媒の流れを示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る冷媒蒸発器における液相冷媒の分布を模式的に示す平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

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る。詳細には、冷媒蒸発器１は、車室内へ送風する空気から吸熱して冷媒（液相冷媒）を蒸発させることで、空気を冷却する冷却用熱交換器である。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）、膨張弁等を備えている。

まず、図１乃至図４を参照しながら、冷媒蒸発器１の構成について説明する。冷媒蒸発器１は、風上側蒸発部１０と、風下側蒸発部２０と、冷媒入替部３０と、を備えている。

風上側蒸発部１０は、風上側熱交換コア部１１と、風上側分配タンク部１３と、風上側集合タンク部１２と、を有している。

風上側熱交換コア部１１は、複数のチューブ１１ｃと、複数のフィン１１ｄとが水平方向に交互に積層された積層体によって構成されている。図２及び図４では、風上側熱交換コア部１１を構成する複数のチューブ１１ｃ及び複数のフィン１１ｄの図示が省略されている。チューブ１１ｃは、その断面が扁平状で上下方向に延びており、冷媒を流すための流路が内部に形成されている。フィン１１ｄは、コルゲートフィンであり、薄い金属板を屈曲させることで形成されている。フィン１１ｄは、隣り合うチューブ１１ｃの間に配置され、チューブ１１ｃの外側面のうち扁平面に接合されている。また、複数のチューブ１１ｃ及び複数のフィン１１ｄから構成される積層体の積層方向（以下、この方向を単に「積層方向」ともいう）の両端部には、サイドプレート１１ｅが配置され、風上側熱交換コア部１１を補強している。

図２に示されるように、風上側熱交換コア部１１は、第１風上側コア部１１ａ及び第２風上側コア部１１ｂを有している。第１風上側コア部１１ａは、複数のチューブ１１ｃの一部で、一つの列を成すように配列された一群のチューブ１１ｃによって構成されている。第２風上側コア部１１ｂは、複数のチューブ１１ｃの残部で、一つの列を成すように配列された一群のチューブ１１ｃによって構成されている。第１風上側コア部１１ａ及び第２風上側コア部１１ｂは、積層方向に並ぶように配置されている。空気が流れる方向であるＸ方向に沿って冷媒蒸発器１を見た場合に、第１風上側コア部１１ａは積層方向の右側に配置されたチューブ群で構成され、第２風上側コア部１１ｂは積層方向の左側に配置されたチューブ群で構成されている。第１風上側コア部１１ａ及び第２風上側コア部１１ｂは、いずれも、Ｘ方向の寸法に比べて積層方向の寸法が大きい幅広形状となっている。

風上側分配タンク部１３は、風上側熱交換コア部１１の下方に配置されている。風上側分配タンク部１３は、両端が閉塞された筒状体であり、冷媒を流す流路が内部に形成されている。図３に示されるように、風上側分配タンク部１３の天井部には、風上側熱交換コア部１１を構成する複数のチューブ１１ｃの下端部が挿入され接合される複数の貫通穴が形成されている。つまり、風上側分配タンク部１３は、その内部の流路が風上側熱交換コア部１１の複数のチューブ１１ｃに連通するように構成されている。これにより、風上側分配タンク部１３は、風上側熱交換コア部１１を構成する複数のチューブ１１ｃへ冷媒を分配するための分配部として機能する。

図２乃至図４に示されるように、風上側分配タンク部１３の内部であって、長手方向の中央位置には、仕切板１３ｃが配置されている。仕切板１３ｃは、風上側分配タンク部１３の内部流路を、第１分配部１３ａと第２分配部１３ｂとに区画している。第１分配部１３ａは、第１風上側コア部１１ａを構成する複数のチューブ１１ｃに連通する空間である。第１分配部１３ａは、第１風上側コア部１１ａを構成する複数のチューブ１１ｃに冷媒を分配する。第２分配部１３ｂは、第２風上側コア部１１ｂを構成する複数のチューブ１１ｃに連通する空間である。第２分配部１３ｂは、第２風上側コア部１１ｂを構成する複数のチューブ１１ｃに冷媒を分配する。

風上側分配タンク部１３の第２分配部１３ｂには、半仕切板１３ｄが配置されている。半仕切板１３ｄは、風上側分配タンク部１３の内壁の上部から下方に向けて突出した板状の部材である。半仕切板１３ｄの下端部は、略水平な直線となっている。後述するように、半仕切板１３ｄは、第２分配部１３ｂにおいて気相冷媒滞留部１３ｅを区画形成している。

風上側集合タンク部１２は、風上側熱交換コア部１１の上方に配置されている。風上側集合タンク部１２は、筒状体であり、冷媒を流す流路が内部に形成されている。風上側集合タンク部１２は、Ｘ方向に沿って見た場合に、左端が閉塞され、右端に冷媒出口１２ａが形成されている。冷媒出口１２ａは、風上側集合タンク部１２の内部から、図示されない圧縮機の吸入側に冷媒を導出する。風上側集合タンク部１２の底部には、複数のチューブ１１ｃの上端部が挿入され接合される複数の貫通穴が形成されている。つまり、風上側集合タンク部１２は、その内部の流路が風上側熱交換コア部１１の複数のチューブ１１ｃに連通するように構成されている。これにより、風上側集合タンク部１２は、風上側熱交換コア部１１の複数のチューブ１１ｃから流出した冷媒を集めるための集合部として機能する。

風下側蒸発部２０は、Ｘ方向に沿って見た場合に風上側蒸発部１０と重合するように配置されている。風下側蒸発部２０は、風下側熱交換コア部２１と、風下側分配タンク部２２と、風下側集合タンク部２３と、を有している。

風下側熱交換コア部２１は、複数のチューブ２１ｃと、複数のフィン２１ｄとが水平方向に交互に積層された積層体によって構成されている。図２及び図４では、風下側熱交換コア部２１を構成する複数のチューブ２１ｃ及び複数のフィン２１ｄの図示が省略されている。チューブ２１ｃは、その断面が扁平状で上下方向に延びており、冷媒を流すための流路が内部に形成されている。フィン２１ｄは、コルゲートフィンであり、薄い金属板を屈曲させることで形成されている。フィン２１ｄは、隣り合うチューブ２１ｃの間に配置され、チューブ２１ｃの外側面のうち平坦な面に接合されている。また、複数のチューブ２１ｃ及び複数のフィン２１ｄから構成される積層体の積層方向の両端部には、サイドプレート２１ｅが配置され、風下側熱交換コア部２１を補強している。

図２に示されるように、風下側熱交換コア部２１は、第１風下側コア部２１ａ及び第２風下側コア部２１ｂを有している。第１風下側コア部２１ａは、複数のチューブ２１ｃの一部で、一つの列を成すように配列された一群のチューブ２１ｃによって構成されている。第２風下側コア部２１ｂは、複数のチューブ２１ｃの残部で、一つの列を成すように配列された一群のチューブ２１ｃによって構成されている。第１風下側コア部２１ａ及び第２風下側コア部２１ｂは、積層方向に並ぶように配置されている。空気が流れるＸ方向に沿って冷媒蒸発器１を見た場合に、第１風下側コア部２１ａは積層方向の右側に配置されたチューブ群で構成され、第２風下側コア部２１ｂは積層方向の左側に配置されたチューブ群で構成されている。第１風下側コア部２１ａ及び第２風下側コア部２１ｂは、いずれも、Ｘ方向の寸法に比べて積層方向の寸法が大きい幅広形状となっている。

風下側分配タンク部２２は、風下側熱交換コア部２１の上方に配置されている。風下側分配タンク部２２は、筒状体であり、冷媒を流す流路が内部に形成されている。風下側分配タンク部２２は、Ｘ方向に沿って見た場合に、左端が閉塞され、右端に冷媒入口２２ａが形成されている。冷媒入口２２ａは、図示されない膨張弁によって減圧された低圧冷媒を導入する。風下側分配タンク部２２の底部には、複数のチューブ２１ｃの上端部が挿入され接合される複数の貫通穴が形成されている。つまり、風下側分配タンク部２２は、その内部の流路が風下側熱交換コア部２１の複数のチューブ２１ｃに連通するように構成されている。これにより、風下側分配タンク部２２は、風下側熱交換コア部２１の複数のチューブ２１ｃへ冷媒を分配するための分配部として機能する。

風下側集合タンク部２３は、風下側熱交換コア部２１の下方に配置されている。風下側集合タンク部２３は、両端が閉塞された筒状体であり、冷媒を流す流路が内部に形成されている。風下側集合タンク部２３の天井部には、複数のチューブ２１ｃの下端部が挿入され接合される複数の貫通穴が形成されている。つまり、風下側集合タンク部２３は、その内部の流路が複数のチューブ２１ｃに連通するように構成されている。

風下側集合タンク部２３の内部には、長手方向の中央位置に仕切板２３ｃが配置されている。仕切板２３ｃは、風下側集合タンク部２３の内部流路を、第１集合部２３ａと、第２集合部２３ｂとに区画している。第１集合部２３ａは、第１風下側コア部２１ａを構成する複数のチューブ２１ｃに連通する空間である。第１集合部２３ａは、第１風下側コア部２１ａを構成する複数のチューブ２１ｃから流出した冷媒を集める。第２集合部２３ｂは、第２風下側コア部２１ｂを構成する複数のチューブ２１ｃに連通する空間である。第２集合部２３ｂは、第２風下側コア部２１ｂを構成する複数のチューブ２１ｃから流出した冷媒を集める。すなわち、風下側集合タンク部２３は、第１風下側コア部２１ａから流出する冷媒と、第２風下側コア部２１ｂから流出する冷媒とを別々に集める集合部として機能する。

冷媒入替部３０は、風上側蒸発部１０の風上側分配タンク部１３と、風下側蒸発部２０の風下側集合タンク部２３との間に設けられている。図２に示されるように、冷媒入替部３０は、第１集合部連通部３１ａと、第２集合部連通部３１ｂと、第１分配部連通部３２ａと、第２分配部連通部３２ｂと、中間タンク部３３と、を備える。

第１集合部連通部３１ａ及び第２集合部連通部３１ｂは、いずれも冷媒が流れる流路が内部に形成された断面が矩形の筒状体であり、それらの一端が風下側集合タンク部２３に接続され、それらの他端が中間タンク部３３に接続されている。これにより、第１集合部連通部３１ａは、その一端において風下側集合タンク部２３の第１集合部２３ａと連通し、その他端において後述する中間タンク部３３の第１流路３３ａと連通している。また、第２集合部連通部３１ｂは、その一端において風下側集合タンク部２３の第２集合部２３ｂと連通し、その他端において後述する中間タンク部３３の第２流路３３ｂと連通している。

第１分配部連通部３２ａ及び第２分配部連通部３２ｂは、いずれも冷媒が流れる流路が内部に形成された断面が矩形の筒状体であり、それらの一端が中間タンク部３３に接続され、それらの他端が風上側分配タンク部１３に接続されている。これにより、第１分配部連通部３２ａは、その一端において後述する中間タンク部３３の第２流路３３ｂと連通し、その他端において風上側分配タンク部１３の第１分配部１３ａと連通している。また、第２分配部連通部３２ｂは、その一端において後述する中間タンク部３３の第１流路３３ａと連通し、その他端において風上側分配タンク部１３の第２分配部１３ｂと連通している。

図３に示されるように、第１分配部連通部３２ａの他端は、風上側分配タンク部１３の外周壁面に開設された流入口１３ａ１に接続されている。この流入口１３ａ１は、図１のＹ方向（Ｘ方向と逆方向）に沿って見た場合に、風上側分配タンク部１３の左端寄りの位置に開設されている。

また、第２分配部連通部３２ｂの他端は、風上側分配タンク部１３の外周壁面に開設された流入口１３ｂ１に接続されている。この流入口１３ｂ１は、風上側分配タンク部１３の仕切板１３ｃ寄りの位置に開設されている。

中間タンク部３３は、冷媒が流れる流路が内部に形成された筒状体である。中間タンク部３３は、風下側集合タンク部２３側に第１集合部連通部３１ａ及び第２集合部連通部３１ｂが接続され、風上側分配タンク部１３側に第１分配部連通部３２ａ及び第２分配部連通部３２ｂが接続される。

図４に示されるように、中間タンク部３３は、その内部に仕切部材３３ｃが設けられている。仕切部材３３ｃは、中間タンク部３３内の上部に設けられ、中間タンク部３３内を第１流路３３ａと第２流路３３ｂとに区画している。

図４に示されるように、第２流路３３ｂは、絞り流路３３ｋを有する。絞り流路３３ｋは、中間タンク部３３の上部に設けられた仕切部材３３ｃによって、中間タンク部３３の下部に区画形成されている。また、絞り流路３３ｋの上流側には端部流路３３ｍが設けられ、下流側には端部流路３３ｎが設けられている。端部流路３３ｍ，３３ｎは、いずれも絞り流路３３ｋよりも流路断面積が大きい。図２に示されるように、第２集合部連通部３１ｂは、絞り流路３３ｋの上流側の端部流路３３ｍと連通している。第１分配部連通部３２ａは、絞り流路３３ｋの下流側の端部流路３３ｎと連通している。

次に、図４及び図５を参照しながら、以上のように構成された冷媒蒸発器１における冷媒の流れと、それによる空気の冷却について説明する。

図示されない膨張弁によって減圧された低圧冷媒は、冷媒蒸発器１に供給される。冷媒は、図５に矢印Ａで示されるように、冷媒入口２２ａから風下側分配タンク部２２の内部に導入される。この冷媒は、風下側分配タンク部２２の内部において分配され、矢印Ｂ及び矢印Ｃで示されるように、風下側熱交換コア部２１の第１風下側コア部２１ａ及び第２風下側コア部２１ｂに流入する。

第１風下側コア部２１ａ及び第２風下側コア部２１ｂに流入した冷媒は、それぞれを構成する複数のチューブ１１ｃの内部を下方に向かって流れる。このとき、複数のチューブ１１ｃの内部を流れる冷媒が、複数のチューブ１１ｃの間をＸ方向に通過する空気と熱交換を行う。これにより、液相の冷媒の一部が蒸発して空気から吸熱し、空気の冷却が行われる。

第１風下側コア部２１ａの下端部から流出した冷媒は、矢印Ｄで示されるように、風下側集合タンク部２３の第１集合部２３ａに流入して集められる。また、第２風下側コア部２１ｂの下端部から流出した冷媒は、矢印Ｅで示されるように、風下側集合タンク部２３の第２集合部２３ｂに流入して集められる。

第１集合部２３ａに集められた冷媒は、矢印Ｆで示されるように、第１集合部連通部３１ａの内部に流入する。この冷媒は、第１集合部連通部３１ａの内部を流れ、中間タンク部３３の第１流路３３ａに流入する。また、第２集合部２３ｂに集められた冷媒は、矢印Ｇで示されるように、第２集合部連通部３１ｂの内部に流入する。この冷媒は、第２集合部連通部３１ｂの内部を流れ、中間タンク部３３の端部流路３３ｍに流入する。

図４に矢印Ｐで示されるように、中間タンク部３３の端部流路３３ｍを流れた冷媒は、第１流路３３ａの下方に回り込むようにして絞り流路３３ｋに流入する。絞り流路３３ｋは端部流路３３ｍよりも流路断面積が小さいため、絞り流路３３ｋに流入した冷媒は流速が上昇する。絞り流路３３ｋを高速で流れた冷媒は、その下流側の端部流路３３ｎに流入する。この冷媒は、図４に矢印Ｑで示されるように、中間タンク部３３の壁面３３ｐに沿って流れる方向を変え、第１分配部連通部３２ａ側に向かって流れる。

一方、中間タンク部３３の第１流路３３ａの内部を流れた冷媒は、図５に矢印Ｈで示されるように、第２分配部連通部３２ｂの内部に流入する。この冷媒は、第２分配部連通部３２ｂの内部を風上側分配タンク部１３側に向かって流れ、流入口１３ｂ１から第２分配部１３ｂに流入する。

中間タンク部３３の第２流路３３ｂの内部を流れた冷媒は、図５に矢印Ｉで示されるように、第１分配部連通部３２ａの内部に流入する。この冷媒は、第１分配部連通部３２ａの内部を風上側分配タンク部１３側に向かって流れ、流入口１３ａ１から第１分配部１３ａに流入する。

第１分配部１３ａに流入した冷媒は、図５に矢印Ｋで示されるように、第１風上側コア部１１ａの下端部から第１風上側コア部１１ａに流入する。詳細には、第１分配部１３ａの冷媒は、第１風上側コア部１１ａを構成する複数のチューブ１１ｃに分配される。

第２分配部１３ｂに流入した冷媒は、図５に矢印Ｊで示されるように、第２風上側コア部１１ｂの下端部から第２風上側コア部１１ｂに流入する。詳細には、第２分配部１３ｂの冷媒は、第２風上側コア部１１ｂを構成する複数のチューブ１１ｃに分配される。

第１風上側コア部１１ａ及び第２風上側コア部１１ｂに流入した冷媒は、それぞれを構成する複数のチューブ１１ｃの内部を上方に向かって流れる。このとき、複数のチューブ１１ｃの内部を流れる冷媒が、複数のチューブ１１ｃの間をＸ方向に通過する空気と熱交換を行う。これにより、液相の冷媒の一部が蒸発して空気から吸熱し、空気の冷却が行われる。

第１風上側コア部１１ａ及び第２風上側コア部１１ｂの上端部から流出した冷媒は、図５に矢印Ｍ及び矢印Ｌで示されるように、いずれも風上側集合タンク部１２の内部に流入して合流する。この冷媒は、図５に矢印Ｎで示されるように、風上側集合タンク部１２の内部を流れ、冷媒出口１２ａから冷媒蒸発器１の外部に流出する。この後、冷媒は、図示されない圧縮機の吸入側に供給される。

以上のように、風下側集合タンク部２３の第１集合部２３ａ内の冷媒は、冷媒入替部３０によって風上側分配タンク部１３の第２分配部１３ｂに導かれる。また、風下側集合タンク部２３の第２集合部２３ｂ内の冷媒は、冷媒入替部３０によって風上側分配タンク部１３の第１分配部１３ａに導かれる。すなわち、冷媒入替部３０は、風下側集合タンク部２３から風上側分配タンク部１３へ向かう冷媒を、Ｘ方向に対して交差するように入れ替える。

このように、冷媒をＸ方向に対して交差するように入れ替えることにより、風上側分配タンク部１３の第１分配部１３ａ、第２分配部１３ｂから、風上側熱交換コア部１１の第１風上側コア部１１ａ、第２風上側コア部１１ｂへの液相冷媒の分布の偏りをある程度抑制することが可能となる。

しかしながら、冷媒蒸発器１に導入される冷媒の流量が小さい場合、上記のように冷媒を入れ替えて流すのみでは、液相冷媒の分布の偏りを抑制することが困難となる。風上側分配タンク部１３の第２分配部１３ｂについてみると、図３に示されるように、風上側分配タンク部１３は、内部に冷媒を流入させる流入口１３ｂ１が、積層方向において第２分配部１３ｂの一側に偏った位置に開設されている。したがって、流入口１３ｂ１から流入する冷媒の流量が小さい場合、冷媒は流入口１３ｂ１から大きく離れた他側まで到達し難い。このため、流入口１３ｂ１から流入した冷媒は、第２風上側コア部１１ｂのうち流入口１３ｂ１近傍の部位に流入し易く、流入口１３ｂ１から大きく離れた部位に流入し難くなる傾向がある。すなわち、すなわち、第２風上側コア部１１ｂにおいて、積層方向における液相冷媒の分布が不均一となるおそれがある。

また、本実施形態のように、風下側集合タンク部２３から風上側分配タンク部１３へ向かう冷媒を、Ｘ方向に対して交差するように入れ替えるものでは、冷媒の流量が大きい場合に、その入れ替えに伴って、冷媒の流れに乱れが生じ易いという特性がある。このため、冷媒蒸発器１に導入される冷媒の流量が小さい場合と大きい場合とでは、液相冷媒の分布に大きな差異が生じうる。したがって、冷媒蒸発器１の構成を、冷媒の流量が大きい場合に適したものとすると、冷媒の流量が小さい場合に、液相冷媒の分布がさらに不均一となるおそれがある。

本発明の実施形態に係る冷媒蒸発器１では、このように第２風上側コア部１１ｂにおいて液相冷媒の分布が不均一となるという課題を解決するために、前述した半仕切板１３ｄが設けられている。以下、図４及び図６を参照しながら、半仕切板１３ｄによる作用について説明する。

図４に示されるように、風上側分配タンク部１３の第２分配部１３ｂの上部は、積層方向において半仕切板１３ｄによって２つに区画されている。すなわち、半仕切板１３ｄは隔壁として機能しており、風上側分配タンク部１３の流入口１３ａ１寄りの部分には、半円柱形状を呈する空間である気相冷媒滞留部１３ｅが区画形成されている。

この気相冷媒滞留部１３ｅは、積層方向において流入口１３ｂ１と対応する部位に形成されている。換言すれば、流入口１３ｂ１は、風上側分配タンク部１３のうち、水平方向において気相冷媒滞留部１３ｅと対応する部位に開設されている。

流入口１３ｂ１から第２分配部１３ｂに流入する冷媒は、風下側熱交換コア部２１における蒸発によって生成された気相冷媒を含んでいる。この気相冷媒は、流入口１３ａ１から流入すると、図４に矢印Ｒで示されるように、その浮力によって上方に向かって流れ、気相冷媒滞留部１３ｅに供給される。

気相冷媒滞留部１３ｅに流入した気相冷媒は、上方の第２風上側コア部１１ｂを構成する複数のチューブ１１ｃの下端部に至る。しかしながら、チューブ１１ｃの入口は狭く、また、気相冷媒とチューブ１１ｃとの間に作用する表面張力のため、気相冷媒はチューブ１１ｃの内部の流路にスムーズに流入することができない。このため、気相冷媒滞留部１３ｅからチューブ１１ｃの内部に流入する気相冷媒の流量よりも、流入口１３ｂ１から気相冷媒滞留部１３ｅに供給される気相冷媒の流量が大きくなり、気相冷媒滞留部１３ｅに気相冷媒が滞留する。

流入口１３ｂ１から第２分配部１３ｂに流入する液相冷媒は、この気相冷媒滞留部１３ｅに滞留している気相冷媒の動圧の作用を受ける。これにより、当該液相冷媒の一部は、気相冷媒滞留部１３ｅを通過して第２風上側コア部１１ｂに流入するものの、当該液相冷媒の他部は、図４に矢印Ｓで示されるように、気相冷媒滞留部１３ｅを迂回して半仕切板１３ｄの下方を通過するように流れる。したがって、第２風上側コア部１１ｂのうち、流入口１３ｂ１から大きく離れた部位のチューブ１１ｃにも液相冷媒が分配されることになる。

この結果、冷媒蒸発器１の風上側熱交換コア部１１及び風下側熱交換コア部２１における液相冷媒の分布は、図６に示されるものとなる。ここで、図６（ａ）〜図６（ｃ）のいずれも、液相冷媒の分布は温度分布によって示されており、冷媒蒸発器１を図１のＹ方向から見た場合の液相冷媒の分布が示されている。図中の斜線で示される箇所が、液相冷媒が存在する部分を示す。図６（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ている。図６（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ている。図６（ｃ）は、風上側熱交換コア部１１、風下側熱交換コア部２１を流れる液相冷媒の分布の合成を示している。

図６（ｂ）に示されるように、風下側熱交換コア部２１では、第１風下側コア部２１ａにおいて液相冷媒が均一に分布している一方で、第２風下側コア部２１ｂにおいて液相冷媒が流れ難い箇所が生じている。これは、風下側分配タンク部２２の冷媒入口２２ａから流入する冷媒の流量が小さいため、冷媒入口２２ａに近い第１風下側コア部２１ａに液相冷媒が流入し易くなり、それ伴って冷媒入口２２ａから大きく離れた第２風下側コア部２１ｂには液相冷媒が流入し難くなることが原因である。

図６（ａ）に示されるように、風上側熱交換コア部１１では、第１風上側コア部１１ａに存在している液相冷媒の量が、第２風上側コア部１１ｂに存在している液相冷媒の量に比べて極端に少なくなっている。これは、前述した冷媒入替部３０により、第２風上側コア部１１ｂには、液相冷媒が十分に供給されていた第１風下側コア部２１ａから冷媒が導かれるのに対して、風上側熱交換コア部１１には、液相冷媒が流れ難い箇所が生じていた第２風下側コア部２１ｂから冷媒が導かれることが原因である。

ここで、図６（ａ）の第２風上側コア部１１ｂにおける液相冷媒の分布をみると、半仕切板１３ｄが配置されている部位を境にして、液相冷媒の分布の傾向が異なっていることがわかる。つまり、第２風上側コア部１１ｂのうち、流入口１３ｂ１から大きく離れた部位にも、十分な流量の液相冷媒が流入していることがわかる。すなわち、流入口１３ｂ１から流入した液相冷媒が、半仕切板１３ｄによって区画形成された気相冷媒滞留部１３ｅによって、流入口１３ｂ１から大きく離れた部位への指向性を高められていることがわかる。

したがって、流入口１３ｂ１から流入する冷媒の流量が小さい場合においても、第２風上側コア部１１ｂの、流入口近傍の部位から、流入口から大きく離れた部位にかけて、液相冷媒を均一に分布させることができ、液相冷媒の分布の偏りを抑制することができる。

また、気相冷媒滞留部１３ｅは、風上側分配タンク部１３の内壁の上部から下方に向けて突出した半仕切板１３ｄによって区画形成されている。したがって、簡便な構成によって気相冷媒を滞留させ、液相冷媒の指向性を変化させることが可能となる。

また、流入口１３ｂ１は、風上側分配タンク部１３のうち、水平方向において気相冷媒滞留部１３ｅと対応する部位に設けられている。さらに、流入口１３ｂ１から流入した気相冷媒は、上方に向かって流れることで気相冷媒滞留部１３ｅに供給されるように構成されている。したがって、流入口１３ｂ１から流入した冷媒のうち、浮力で上方に向かって流れる気相冷媒を気相冷媒滞留部１３ｅに供給し、液相冷媒の指向性を確実に変化させることができる量の気相冷媒を、気相冷媒滞留部１３ｅに滞留させることができる。

以上のように液相冷媒が分布する風上側蒸発部１０及び風下側蒸発部２０は、空気が流れるＸ方向に重合するように配置されている。したがって、第２風下側コア部２１ｂにおいて液相冷媒が流れ難くなっていた部位の風上側（Ｘ方向上流側）に、第２風上側コア部１１ｂの液相冷媒の指向性が高められた部位を配置することが可能となる。したがって、冷媒蒸発器１をＸ方向に通過して冷却される空気において、温度分布に偏りが生じることが抑制される。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１ ：冷媒蒸発器
１０ ：風上側蒸発部（第２蒸発部）
１１ ：風上側熱交換コア部（熱交換コア部、第２熱交換コア部）
１１ｃ：チューブ
１３ ：風上側分配タンク部（分配タンク部、第２分配タンク部）
１３ｂ１：流入口
１３ｄ：半仕切板（隔壁）
１３ｅ：気相冷媒滞留部

Claims (4)

1. 外部を流れる被冷却流体と、内部を流れる冷媒との間で熱交換を行う冷媒蒸発器（１）であって、
   上下方向に冷媒を流す複数のチューブ（１１ｃ）を水平方向に積層して構成された熱交換コア部（１１）と、
   内部に冷媒を流入させる流入口（１３ｂ１）を有し、内部を流れる冷媒が前記複数のチューブの下端部から流入するように分配する分配タンク部（１３）と、を備え、
   前記分配タンク部は、その内部で且つ前記流入口近傍の部位に、気相の冷媒を滞留させる気相冷媒滞留部（１３ｅ）が形成されていることを特徴とする冷媒蒸発器。
2. 前記分配タンク部は、その内壁の上部から下方に向けて突出する隔壁（１３ｄ）を有し、
   前記気相冷媒滞留部は、前記隔壁によって区画形成され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. 前記流入口は、前記分配タンク部のうち、水平方向において前記気相冷媒滞留部と対応する部位に設けられ、
   前記流入口から流入した気相の冷媒は、上方に向かって流れることで前記気相冷媒滞留部に供給されるように構成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。
4. 被冷却流体が流れる方向に重合するように配置された第１蒸発部（２０）及び第２蒸発部（１０）を備え、
   前記第１蒸発部は、前記複数のチューブを水平方向に積層して構成された第１熱交換コア部（２１）と、内部を流れる冷媒が前記第１熱交換コア部を構成する前記複数のチューブの上端部から流入するように分配する第１分配タンク部（２２）と、前記第１熱交換コア部を構成する前記複数のチューブの下端部から流出した冷媒を集合させる第１集合タンク部（２３）と、を有し、
   前記第２蒸発部は、前記複数のチューブを水平方向に積層して構成された第２熱交換コア部（１１）と、内部を流れる冷媒が前記第２熱交換コア部を構成する前記複数のチューブの下端部から流入するように分配する第２分配タンク部（１３）と、前記第２熱交換コア部を構成する前記複数のチューブの上端部から流出した冷媒を集合させる第２集合タンク部（１２）と、を有し、
   前記第１熱交換コア部は、前記複数のチューブのうち、一部のチューブ群で構成される第１コア部（２１ａ）、及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熱交換コア部は、前記複数のチューブのうち、被冷却流体の流れ方向において前記第１コア部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）、及び前記被冷却流体の流れ方向において前記第２コア部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集合タンク部は、前記第１コア部から流出した冷媒を集合させる第１冷媒集合部（２３ａ）と、前記第２コア部から流出した冷媒を集合させる第２冷媒集合部（２３ｂ）とを有し、
   前記第２分配タンク部は、前記第３コア部に冷媒を分配する第１冷媒分配部（１３ａ）と、前記第４コア部に冷媒を分配する第２冷媒分配部（１３ｂ）とを有し、
   前記第１蒸発部及び前記第２蒸発部は、前記第１冷媒集合部の冷媒を前記第２冷媒分配部に導くとともに、前記第２冷媒集合部の冷媒を前記第１冷媒分配部に導く冷媒入替部（３０）を介して連結され、
   前記第２分配タンク部は、その前記第１冷媒分配部及び前記第２冷媒分配部の少なくとも一方に、前記気相冷媒滞留部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷媒蒸発器。

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