JP2017083101A

JP2017083101A - 熱交換器

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Publication number: JP2017083101A
Application number: JP2015213748A
Authority: JP
Inventors: 直久東山; Naohisa Higashiyama; 基之 ▲高▼木; Motoyuki Takagi
Original assignee: Keihin Thermal Technology Corp
Current assignee: Mahle Behr Thermal Systems Japan Ltd
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2035-10-30
Also published as: JP6617003B2

Abstract

【課題】下側分流区画内での液相冷媒の偏流を防止しうる熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器を適用したエバポレータ１は、複数の熱交換チューブ２からなる風下側チューブ列３および風上側チューブ列４と、両チューブ列3,4の熱交換チューブ２が通じる上下両ヘッダ部5,6,7,8を備えている。両チューブ列3,4にそれぞれ２つのチューブ群13,14および15,16を設け、全ヘッダ部5,6,7,8に各チューブ群13〜16の熱交換チューブ２が通じる区画20〜27を設ける。風上側下ヘッダ部8の第７区画26の下壁における通風方向の中間部に、熱交換チューブ２側に向かって突出した突出壁33を設ける。突出壁33に、風上側に突出した複数の分流制御部材32Aと風下側に突出した複数の分流制御部材32Bとを、第７区画26内での冷媒流れ方向に間隔をおいて交互に設ける。【選択図】図２

Description

この発明は、たとえば車両用空調装置のエバポレータとして用いら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、図１〜図４、図８〜図１１の上下、左右を上下、左右というものとする。

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用いられるエバポレータとして、長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置された複数の熱交換チューブからなり、かつ通風方向に並んだ２つのチューブ列と、各チューブ列の熱交換チューブの上下両側に長手方向を左右方向に向けて配置され、かつ各チューブ列の全熱交換チューブが接続された上ヘッダ部および下ヘッダ部とを備えており、両チューブ列に、連続して並んだ複数の熱交換チューブからなる２つのチューブ群が設けられ、上下ヘッダ部に、それぞれチューブ列のチューブ群と同数の２つの区画が長手方向に並んで設けられるとともに、各区画に１つのチューブ群の熱交換チューブが通じさせられ、風下側チューブ列の一方のチューブ群が、冷媒が上から下に流れる下降流チューブ群であるとともに、同他方のチューブ群が、冷媒が下から上に流れる上昇流チューブ群であり、風上側チューブ列における風下側チューブ列の下降流チューブ群の風上側に位置するチューブ群が、冷媒が下から上に流れる上昇流チューブ群であるとともに、風上側チューブ列における風下側チューブ列の上昇流チューブ群の風上側に位置するチューブ群が、冷媒が上から下に流れる下降流チューブ群であり、風下側上ヘッダ部における下降流チューブ群の熱交換チューブが通じる区画が冷媒が流入する入口区画であるとともに、風上側上ヘッダ部における上昇流チューブ群の熱交換チューブが通じる区画が冷媒が流出する出口区画であり、残りの区画が中間区画であり、入口区画に流入した冷媒が、各チューブ群毎に同方向に流れて全熱交換チューブおよび全中間区画を通過して出口区画内に入り、出口区画から流出するようになされたものが周知である。

上述した周知エバポレータにおいて、風上側下ヘッダ部における上昇流チューブ群の熱交換チューブが通じる区画が、冷媒をその長手方向に流すとともに当該上昇流チューブ群の熱交換チューブに冷媒を分流させる下側分流区画であり、当該下側分流区画の冷媒流れ方向下流端部が閉鎖され、風上側下ヘッダ部における下降流チューブ群の熱交換チューブに通じる区画が、当該下降流チューブ群の熱交換チューブから流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を当該区画の長手方向に流す下側合流区画であり、当該下側合流区画が、冷媒を前記一方の下ヘッダ部の下側分流区画と同方向に流すとともに冷媒流れ方向上流端部が閉鎖され、前記下降流チューブ群の熱交換チューブから流出した冷媒が、下側合流区画内をを流れて下側分流区画内に入り、下側分流区画内を長手方向に流れながら上昇流チューブ群の熱交換チューブに分流するようになっている。

しかしながら、上述した周知エバポレータの場合、次のような問題が生じる。すなわち、気液２相冷媒が、下側合流区画から下側分流区画に流入する際に、液相冷媒が、慣性力により下側分流区画の冷媒流れ方向下流側に偏流することになり、風上側上昇流チューブ群の全熱交換チューブを流れる液相冷媒量が風下側下ヘッダ部の長手方向に不均一になる。したがって、これらの熱交換チューブ間の通風間隙を通過してきた吹き出し空気の温度である吐気温が風上側下ヘッダ部の長手方向に不均一になる。

そこで、このような問題を解決したエバポレータとして、下側分流区画内に絞り穴を有する複数の絞り板が配置されたものが提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１記載のエバポレータによれば、絞り穴を通過した冷媒の流速が速くなり、却って下側分流区画内の冷媒流れ方向下流側に偏流する冷媒量が増大するおそれがある。また、下側分流区画内の冷媒流れ方向下流側に偏流する冷媒量の増大を抑制するために絞り穴を小さくすると、下側分流区画内の通路抵抗が増大し、冷媒循環量が減少して熱交換性能が低下する。

特開２００１−７４３８８号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、分流区画内での液相冷媒の偏流を防止することができ、しかも通路抵抗の増大を防止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)長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置された複数の熱交換チューブからなる少なくとも１つのチューブ列と、チューブ列の熱交換チューブの上下両側に長手方向を左右方向に向けて配置され、かつ当該チューブ列の全熱交換チューブが接続された上ヘッダ部および下ヘッダ部とを備えており、チューブ列に、連続して並んだ複数の熱交換チューブからなる２以上のチューブ群が設けられ、上下両ヘッダ部に、それぞれチューブ列のチューブ群と同数の区画が設けられるとともに、各区画に１つのチューブ群の熱交換チューブが通じさせられ、下ヘッダ部に設けられた全区画のうち少なくとも１つの区画に通じる熱交換チューブからなるチューブ群が、冷媒が下から上に流れる上昇流チューブ群であり、当該上昇流チューブ群の熱交換チューブが通じる下ヘッダ部の区画が、冷媒を当該区画の長手方向に流しながら前記上昇流チューブ群の熱交換チューブに冷媒を分流させる下側分流区画であり、当該下側分流区画の冷媒流れ方向下流端部が閉鎖され、上ヘッダ部に設けられた全区画のうち少なくとも１つの区画に通じる熱交換チューブからなるチューブ群が、冷媒が上から下に流れる下降流チューブ群であり、当該下降流チューブ群の熱交換チューブが通じる上ヘッダ部の区画が、冷媒を当該区画の長手方向に流しながら前記下降流チューブ群の熱交換チューブに冷媒を分流させる上側分流区画であり、当該上側分流区画の冷媒流れ方向下流端部が閉鎖されている熱交換器において、
下側分流区画内および上側分流区画内のうち少なくともいずれか１つに、当該分流区画内の高さよりも低くかつ冷媒の流れに抵抗を付与する複数の分流制御部材が、当該分流区画内での冷媒流れ方向に間隔をおいて設けられている熱交換器。

2)分流制御部材が設けられられた分流区画における熱交換チューブとは反対側の壁における通風方向の中間部に、熱交換チューブ側に向かって突出した突出壁が設けられており、当該突出壁に、複数の分流制御部材が突出壁から突出するように設けられている上記1)記載の熱交換器。

3)前記突出壁に、風上側に突出した複数の分流制御部材と風下側に突出した複数の分流制御部材とが当該分流区画内での冷媒流れ方向に交互に設けられている上記3)記載の熱交換器。

4)前記突出壁に、複数の方形貫通穴が分流区画内での冷媒流れ方向に間隔をおいて形成されており、各方形貫通穴の前記冷媒流れ方向上流側縁部に、板状の分流制御部材が設けられている上記2)または3)記載の熱交換器。

5)前記突出壁に、横断面Ｖ字状屈曲部からなる分流制御部材が設けられている上記2)または3)記載の熱交換器。

6)分流制御部材が設けられた分流区画の風下側壁および風上側壁のうちの少なくともいずれか一方に、複数の分流制御部材が当該分流区画内での冷媒流れ方向に間隔をおいて前記側壁から分流区画内に突出するように設けられている上記1)記載の熱交換器。

7)前記分流区画の風下側壁に、風上側に突出した複数の分流制御部材が設けられ、同じく風上側壁に、風下側に突出した複数の分流制御部材が設けられ、風下側壁の分流制御部材と、風上側壁の分流制御部材とが分流区画での冷媒流れ方向に交互に配置されている上記6)記載の熱交換器。

8)分流制御部材の突出端に、前記分流区画内での冷媒流れ方向上流側に突出した突出部が設けられている上記6)または7)記載の熱交換器。

9)分流制御部材が、分流区画の風下側壁および風上側壁のうちの少なくともいずれか一方と直角をなす垂直板状であり、突出部が、分流制御部材と直角をなす垂直板状である上記8)記載の熱交換器。

10)分流制御部材が、分流区画の風下側壁および風上側壁のうちの少なくともいずれか一方と直角をなす垂直板状であり、突出部が、分流制御部材と鈍角をなす垂直板状である上記8)記載の熱交換器。

11)２つのチューブ列が通風方向に並んで設けられ、両チューブ列の熱交換チューブの上下両側の上ヘッダ部および下ヘッダ部がそれぞれ通風方向に並んで配置され、両チューブ列に、連続して並んだ複数の熱交換チューブからなる２以上のチューブ群が設けられ、上下両ヘッダ部に、チューブ列のチューブ群と同数の区画が設けられるとともに、各区画に１つのチューブ群の熱交換チューブが通じさせられ、一方の下ヘッダ部の１つの区画が前記下側分流区画であるとともに、当該下側分流区画に通じるチューブ群が前記上昇流チューブ群であり、
他方の下ヘッダ部に、前記下側分流区画と通風方向に並んだ区画が設けられ、当該区画に通じる熱交換チューブからなるチューブ群が、冷媒が上から下に流れる下降流チューブ群であり、当該下降流チューブ群の熱交換チューブが通じる上ヘッダ部の区画が、冷媒を当該区画の長手方向に流しながら前記下降流チューブ群の熱交換チューブに冷媒を分流させる上側分流区画である上記1)〜10)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

12)前記下降流チューブ群の熱交換チューブが通じる上ヘッダ部の上側分流区画における冷媒流れ方向上流端部に冷媒入口が設けられ、前記上昇流チューブ群の熱交換チューブが通じる上ヘッダ部の区画が、前記上昇流チューブ群の熱交換チューブから流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を当該区画の長手方向に流す上側合流区画であり、当該上側合流区画が、冷媒を前記下側分流区画とは逆方向に流すとともに冷媒流れ方向上流端部が閉鎖されており、前記上側合流区画における冷媒流れ方向下流端部に冷媒出口が設けられている上記11)記載の熱交換器。

13)下側分流区画内に、当該下側分流区画内の高さよりも低くかつ冷媒の流れに抵抗を付与する複数の分流制御部材が、当該分流区画内での冷媒流れ方向に間隔をおいて設けられている上記1)〜12)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

上記1)〜12)の熱交換器によれば、下側分流区画内および上側分流区画内のうち少なくともいずれか１つに、当該分流区画内の高さよりも低くかつ冷媒の流れに抵抗を付与する複数の分流制御部材が、当該分流区画内での冷媒流れ方向に間隔をおいて設けられているので、分流区画内を流れながら上昇流チューブ群の熱交換チューブに分流する冷媒の流れ、および／または分流区画内を流れながら下降流チューブ群の熱交換チューブに分流する冷媒の流れに抵抗が付与される。したがって、当該熱交換器を適用したエバポレータにおいては、分流区画内に流入した気液２相冷媒中の液相冷媒が、慣性力により分流区画の冷媒流れ方向下流側に偏流することが防止され、分流区画に通じるチューブ群の全熱交換チューブを流れる液相冷媒量が均一化される。その結果、熱交換チューブ間の通風間隙を通過してきた吹き出し空気の温度である吐気温が、ヘッダ部の長手方向に均一化される。しかも、絞り穴を有する複数の絞り板が配置された特許文献１記載の熱交換器に比較して通路抵抗は小さくなり、性能低下が防止される。

上記3)の熱交換器によれば、風上側に突出した分流制御部材が設けられている部分、および風下側に突出した分流制御部材が設けられている部分において、分流区画内の流路断面積の減少を最小限にすることができ、流路抵抗の増大を抑制することが可能になる。

上記4)の熱交換器を適用したエバポレータによれば、分流区画内において、冷媒が貫通穴を通って蛇行状に流れるので、気相冷媒と液相冷媒とのミキシングが可能になり、分流区画に通じるチューブ群の全熱交換チューブに流入する冷媒の乾き度が均一化される。

上記5)の熱交換器によれば、分流制御部材が設けられている部分において、分流区画での流路断面積を徐々に小さくすることができ、通路抵抗の急激な上昇を抑制することが可能になる。

上記7)の熱交換器を適用したエバポレータによれば、分流区画内において、冷媒が蛇行状に流れるので、気相冷媒と液相冷媒とのミキシングが可能になり、分流区画に通じるチューブ群の全熱交換チューブに流入する冷媒の乾き度が均一化される。

上記8)〜10)の熱交換器によれば、分流区画内を、冷媒流れ方向の上流端から下流端に流れる冷媒が、分流制御部材と突出部とにより囲まれた部分に入った後に、分流区画に通じるチューブ群の熱交換チューブに流入する。したがって、当該熱交換器を適用したエバポレータにおいては、分流区画内に流入した気液２相冷媒中の液相冷媒が、慣性力により分流区画の冷媒流れ方向下流側に偏流することが防止され、分流区画に通じるチューブ群の全熱交換チューブを流れる液相冷媒量が均一化される。その結果、熱交換チューブ間の通風間隙を通過してきた吹き出し空気の温度である吐気温が、ヘッダ部の長手方向に均一化される。しかも、絞り穴を有する複数の絞り板が配置された特許文献１記載の熱交換器に比較して通路抵抗は小さくなり、性能低下が防止される。

上記10)の熱交換器によれば、分流区画の風下側壁および風上側壁のうちの分流制御部材が設けられた側壁と、突出部の先端との最短直線距離を、上記9)の熱交換器の場合と等しくした場合に比べて、分流区画の通路断面積を大きくすることができ、通路抵抗の増加を抑制することができる。

上記13)の熱交換器によれば、下側分流区画内に、当該下側分流区画内の高さよりも低くかつ冷媒の流れに抵抗を付与する複数の分流制御部材が、当該下側分流区画内での冷媒流れ方向に間隔をおいて設けられているので、下側分流区画内を流れながら上昇流チューブ群の熱交換チューブに分流する冷媒の流れに抵抗が付与される。したがって、当該熱交換器を適用したエバポレータにおいては、下側分流区画内に流入した気液２相冷媒中の液相冷媒が、慣性力により下側分流区画の冷媒流れ方向下流側に偏流することが防止され、上昇流チューブ群の全熱交換チューブを流れる液相冷媒量が均一化される。その結果、熱交換チューブ間の通風間隙を通過してきた吹き出し空気の温度である吐気温が、下ヘッダ部の長手方向に均一化される。しかも、絞り穴を有する複数の絞り板が配置された特許文献１記載の熱交換器に比較して通路抵抗は小さくなり、性能低下が防止される。

この発明の熱交換器を適用した実施形態１のエバポレータの全体構成を示す一部分を省略した斜視図である。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。図１のＡ−Ａ線断面図である。図１のＢ−Ｂ線断面図である。図４のＣ−Ｃ線断面図である。図１のエバポレータに設けられる分流制御部材を示す一部切り欠き斜視図である。図１のエバポレータに用いられる分流制御部材の変形例を示す一部切り欠き斜視図である。この発明の熱交換器を適用した実施形態２のエバポレータの全体構成を示す一部分を省略した斜視図である。図８のエバポレータにおける冷媒の流れを示す図である。図８のＤ−Ｄ線断面図である。図８のＥ−Ｅ線断面図である。図１１のＦ−Ｆ線断面図である。図８のエバポレータに用いられる分流制御部材の変形例を示す斜視図である。

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カーエアコンのエバポレータに適用したものであり、当該エバポレータにおいては、空気は図１、図２、図５、図８、図９および図１１に矢印Ｘで示す方向に流れるようになっている。

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。

また、以下の説明において、全図面を通じて同一物および同一部分には同一符号を付す。
実施形態１
この実施形態は図１〜図６に示すものである。

図１は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し、図２は図１のエバポレータにおける冷媒の流れを示す。また、図３〜図６は図１のエバポレータの要部の構成を示す。

図１〜図５において、エバポレータ(1)は、幅方向を図１、図２および図５に矢印Ｘで示す通風方向に向けるとともに長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に等間隔で配置された複数のアルミニウム製熱交換チューブ(2)からなる風下側チューブ列(3)および風上側チューブ列(4)と、風下側チューブ列(3)の熱交換チューブ(2)の上下両側に長手方向を左右方向に向けて配置され、かつ風下側チューブ列(3)の全熱交換チューブ(2)が接続されたアルミニウム製風下側上ヘッダ部(5)およびアルミニウム製風下側下ヘッダ部(6)と、風上側チューブ列(4)の熱交換チューブ(2)の上下両側に長手方向を左右方向に向けて配置され、かつ風上側チューブ列(4)の全熱交換チューブ(2)が接続されたアルミニウム製風上側上ヘッダ部(7)および風上側下ヘッダ部(8)とを備えている。風下側チューブ列(3)および風上側チューブ列(4)における熱交換チューブ(2)の数と、隣り合う熱交換チューブ(2)間の間隔は等しくなっている。

両チューブ列(3)(4)の隣接する熱交換チューブ(2)どうしの間の通風間隙(9)および左右両端の熱交換チューブ(2)の外側に、それぞれ両チューブ列(3)(4)の熱交換チューブ(2)に跨って共有されるようにアルミニウム製コルゲートフィン(11)が配置されて両熱交換チューブ(2)にろう付され、左右両端のコルゲートフィン(11)の外側にそれぞれアルミニウム製サイドプレート(12)が配置されてコルゲートフィン(11)にろう付されている。左右両端の熱交換チューブ(2)とサイドプレート(12)との間も通風間隙(9)となっている。両チューブ列(3)(4)の隣接する熱交換チューブ(2)どうしの間の通風間隙(9)を通過した空気は、車両用空調装置が搭載されている車両の車室内に送り込まれる。

風下側チューブ列(3)に、連続して並んだ複数の熱交換チューブ(2)からなる２以上、ここでは第１〜第２の２つのチューブ群(13)(14)が設けられ、風上側チューブ列(4)に、連続して並んだ複数の熱交換チューブ(2)からなりかつ風下側チューブ列(3)のチューブ群(13)(14)と同数の第３〜第４のチューブ群(15)(16)が設けられている。

風下側チューブ列(3)においては、第１および第２チューブ群(13)(14)は右端部から順に並んで設けられ、風上側チューブ列(4)においては、第３および第４チューブ群(15)(16)は左端部から順に並んで設けられている。第１チューブ群(13)および第４チューブ群(16)の左右方向の幅と、両チューブ群(13)(16)に含まれる熱交換チューブ(2)の数とは同一であることが好ましく、第２チューブ群(14)および第３チューブ群(15)の左右方向の幅と、両チューブ群(14)(15)に含まれる熱交換チューブ(2)の数とは同一であることが好ましい。

風下側上ヘッダ部(5)と風上側上ヘッダ部(7)、および風下側下ヘッダ部(6)と風上側下ヘッダ部(8)とは、たとえば１つのアルミニウム製ヘッダタンク(17)(18)内を左右方向にのびる垂直板状のアルミニウム製仕切部(17a)(18a)により通風方向に２つの空間に分割することにより設けられている。

風下側の上下両ヘッダ部(5)(6)に風下側チューブ列(3)のチューブ群(13)(14)と同数の区画(20)(23)および(21)(22)が左右方向に並んで設けられ、風上側の上下両ヘッダ部(7)(8)に風上側チューブ列(4)のチューブ群と同数の区画(24)(27)および(25)(26)が左右方向に並んで設けられている。風下側上ヘッダ部(5)の右側の第１区画(20)および風下側下ヘッダ部(6)の右側の第２区画(21)に風下側チューブ列(3)の第１チューブ群(13)の熱交換チューブ(2)が通じ、風下側下ヘッダ部(6)の左側の第３区画(22)および風下側上ヘッダ部(5)の左側の第４区画(23)に風下側チューブ列(3)の第２チューブ群(14)の熱交換チューブ(2)が通じ、風上側上ヘッダ部(7)の左側の第５区画(24)および風上側下ヘッダ部(8)の左側の第６区画(25)に風上側チューブ列(4)の第３チューブ群(15)の熱交換チューブ(2)が通じ、風上側下ヘッダ部(8)の右側の第７区画(26)および風上側上ヘッダ部(7)の右側の第８区画(27)に風上側チューブ列(4)の第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)が通じている。第１区画(20)の右端部に冷媒入口(28)が設けられ、第８区画(27)の右端部に冷媒出口(29)が設けられている。また、第４区画(23)と第５区画(24)とが、仕切部(17a)に設けられた連通部(31)を介して通じさせられている。さらに、第２区画(21)の左端部と第３区画(22)の右端部とが通じ、第６区画(25)の右端部と第７区画(26)の左端部とが通じている。

上述したようにして第１〜第４チューブ群(13)(14)(15)(16)、第１〜第８区画(20)〜(27)、冷媒入口(28)、冷媒出口(29)および連通部(31)が設けられることによって、第１チューブ群(13)および第３チューブ群(15)が、熱交換チューブ(2)内を冷媒が上から下に流れる下降流チューブ群となっているとともに、第２チューブ群(14)および第４チューブ群(16)が、熱交換チューブ(2)内を冷媒が下から上に流れる上昇流チューブ群となっている。

したがって、風下側上ヘッダ部(5)の第１区画(20)が、冷媒を右から左に第１区画(20)の長手方向に流しながら下降流チューブ群である第１チューブ群(13)の熱交換チューブ(2)に冷媒を分流させる上側分流区画であり、第１区画(20)の冷媒流れ方向下流端部、すなわち左端部は閉鎖されている。第２区画(21)が、下降流チューブ群である第１チューブ群(13)の熱交換チューブ(2)から流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を右から左に第２区画(21)の長手方向に流す下側合流区画であり、第２区画(21)の冷媒流れ方向上流端部、すなわち右端部は閉鎖されるとともに左端部が第３区画(22)に通じている。第３区画(22)が、冷媒を右から左に第３区画(22)の長手方向に流しながら上昇流チューブ群である第２チューブ群(14)の熱交換チューブ(2)に分流させる下側分流区画であり、第３区画(22)の冷媒流れ方向下流端部、すなわち左端部は閉鎖されているとともに右端部が第２区画(21)に通じている。第４区画(23)が、上昇流チューブ群である第２チューブ群(14)の熱交換チューブ(2)から流出した冷媒を合流させる上側合流区画である。第５区画(24)が、連通部(31)を通って第４区画(23)から流入した冷媒を、下降流チューブ群である第３チューブ群(15)の熱交換チューブ(2)に分流させる上側分流区画である。第６区画(25)が、下降流チューブ群である第３チューブ群(15)の熱交換チューブ(2)から流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を左から右に第６区画(25)の長手方向に流す下側合流区画であり、第６区画(25)の冷媒流れ方向上流端部、すなわち左端部は閉鎖されているとともに右端部は第７区画(26)に通じている。第７区画(26)が、冷媒を左から右に第７区画(26)の長手方向に流しながら上昇流チューブ群である第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)に冷媒を分流させる下側分流区画であり、第７区画(26)の冷媒流れ方向下流端部、すなわち右端部は閉鎖されているとともに左端部は第６区画(25)に通じている。第８区画(27)が、上昇流チューブ群である第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)から流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を左から右に第８区画(27)の長手方向に流す上側合流区画であり、第８区画(27)の冷媒流れ方向上流端部、すなわち左端部は閉鎖されている。

下側分流区画の１つである第７区画(26)内に、第７区画(26)内の高さよりも低くかつ冷媒の流れに抵抗を付与する複数の分流制御部材(32A)(32B)が、第７区画(26)内での冷媒流れ方向(左右方向)に間隔をおいて設けられている。すなわち、第７区画(26)の下壁（熱交換チューブ(2)とは反対側の壁）における通風方向の中間部に、上方（熱交換チューブ(2)側）に向かって突出しかつ第７区画(26)のほぼ全長にわたる突出壁(33)が固定されており、突出壁(33)に、風上側に突出した複数の垂直板状分流制御部材(32A)と風下側に突出した複数の垂直板状分流制御部材(32B)とが左右方向に交互に設けられている。図６に示すように、突出壁(33)には、複数の方形貫通穴(34)が左右方向に間隔をおいて形成されており、各方形貫通穴(34)の冷媒流れ方向上流側縁部(左側縁部)に、垂直板状分流制御部材(32A)(32B)が設けられている。貫通穴(34)および分流制御部材(32A)(32B)は、突出壁(33)に切り曲げ加工を施すことにより形成される。

上述したエバポレータ(1)は、圧縮機、冷媒冷却器としてのコンデンサおよび減圧器としての膨張弁とともに冷凍サイクルを構成し、車両用空調装置として車両、たとえば自動車に搭載される。

圧縮機のオン時には、圧縮機、コンデンサおよび膨張弁を通過した冷媒が、冷媒入口(28)から風下側上ヘッダ部(5)の第１区画(20)に流入し、第１区画(20)内を左方に流れながら第１チューブ群(13)の熱交換チューブ(2)に分流し、当該熱交換チューブ(2)内を下方に流れて第２区画(21)に入って合流した後、第２区画(21)内を左方に流れて第３区画(22)内に入る。第３区画(22)内に入った冷媒は、第３区画(22)内を左方に流れながら第２チューブ群(14)の熱交換チューブ(2)に分流し、当該熱交換チューブ(2)内を上方に流れて第４区画(23)に入って合流する。第４区画(23)内に入った冷媒は、連通部(31)を通って風上側上ヘッダ部(7)の第５区画(24)内に入り、第３チューブ群(15)の熱交換チューブ(2)に分流して当該熱交換チューブ(2)内を下方に流れて第６区画(25)内に入って合流した後、第６区画(25)内を右方に流れて第７区画(26)内に入る。第７区画(26)内に入った冷媒は、第７区画(26)内を右方に流れながら第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)に分流し、当該熱交換チューブ(2)内を上方に流れて第８区画(27)に入って合流した後、第８区画(27)内を右方に流れて冷媒出口(29)から流出する。

冷媒が第７区画(26)内を右方に流れる際に、分流制御部材(32A)(32B)によって冷媒の流れに抵抗が付与される。したがって、エバポレータ(1)においては、第６区画(25)から第７区画(26)内に流入した気液２相冷媒中の液相冷媒が、慣性力により第７区画(26)の冷媒流れ方向下流側(右側)に偏流することが防止され、第４チューブ群(16)の全熱交換チューブ(2)を流れる液相冷媒量が均一化される。その結果、第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)間の通風間隙を通過してきた吹き出し空気の温度である吐気温が、風上側下ヘッダ部(8)の長手方向(左右方向)に均一化される。

しかも、第７区画(26)内において、冷媒が突出壁(33)の貫通穴(34)を通って平面から見て蛇行状に流れるので、気相冷媒と液相冷媒とのミキシングが可能になり、第７区画(26)に通じる第４チューブ群(16)の全熱交換チューブ(2)に流入する冷媒の乾き度が均一化される。その結果、第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)間の通風間隙を通過してきた吹き出し空気の温度である吐気温が、風上側下ヘッダ部(8)の長手方向(左右方向)に均一化される。

図７は、第７区画(26)内に設けられる分流制御部材の変形例を示す。

図７において、突出壁(33)には、風上側に突出した複数の分流制御部材(35A)と風下側に突出した複数の分流制御部材(35B)とが、左右方向に間隔をおいて交互に設けられている。分流制御部材(35A)(35B)は、長手方向を上下方向に向けた横断面Ｖ字状屈曲部からなる。
実施形態２
この実施形態は図８〜図１２に示すものである。

図８は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し、図９は図８のエバポレータにおける冷媒の流れを示す。また、図１０〜図１２は図８のエバポレータの要部の構成を示す。

図８〜図１２において、エバポレータ(40)の下側分流区画の１つである第７区画(26)内に、第７区画(26)内の高さよりも低くかつ冷媒の流れに抵抗を付与する複数の分流制御部材(41A)(41B)が、第７区画(26)内での冷媒流れ方向(左右方向)に間隔をおいて設けられている。すなわち、第７区画(26)の風下側壁(仕切部(18a))および風上側壁のうちの少なくともいずれか一方、ここでは両方に、両側壁と直角をなす複数の垂直板状分流制御部材(41A)(41B)が左右方向に間隔をおいて両側壁から第７区画(26)内方に突出するように設けられている。第７区画(26)の風下側壁に、風上側に突出した複数の分流制御部材(41A)が設けられ、同じく風上側壁に、風下側に突出した複数の分流制御部材(41B)が設けられ、風下側壁の分流制御部材(41A)と、風上側壁の分流制御部材(41B)とが左右方向に交互に配置されている。また、分流制御部材(41A)(41B)の突出端に、第７区画(26)内での冷媒流れ方向上流側(左側)に突出した垂直板状突出部(42A)(42B)が、分流制御部材(41A)(41B)と直角をなすように設けられている。

上述したエバポレータ(40)において、冷媒が第７区画(26)内を右方に流れる際に、分流制御部材(41A)(41B)によって冷媒の流れに抵抗が付与され、さらに分流制御部材(41A)(41B)と突出部(42A)(42B)とにより囲まれた部分に入った後に、第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)に流入する。したがって、エバポレータ(40)においては、第６区画(25)から第７区画(26)内に流入した気液２相冷媒中の液相冷媒が、慣性力により第７区画(26)の冷媒流れ方向下流側(右側)に偏流することが防止され、第４チューブ群(16)の全熱交換チューブ(2)を流れる液相冷媒量が均一化される。その結果、第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)間の通風間隙を通過してきた吹き出し空気の温度である吐気温が、風上側下ヘッダ部(8)の長手方向(左右方向)に均一化される。

図１３は、第７区画(26)内に設けられる分流制御部材の変形例を示す。

図１３において、分流制御部材(41A)(41B)の突出端に、第７区画(26)内での冷媒流れ方向上流側(左側)に突出した垂直板状突出部(45A)(45B)が、分流制御部材(41A)(41B)と鈍角をなすように設けられている。すなわち、突出部(45A)(45B)は、分流制御部材(41A)(41B)に対し、先端に向かって分流制御部材(41A)(41B)が設けられた側壁から遠ざかるように傾斜している。第７区画(26)の風下側壁および風上側壁のうちの分流制御部材(41A)(41B)が設けられた側壁と、突出部(45A)(45B)の先端との最短直線距離は、図１２に示す場合と等しくなっている。したがって、第７区画(26)の通路断面積を図１２に示す場合に比べて大きくすることができ、通路抵抗の増加を抑制することができる。

上記実施形態１および２においては、下側分流区画の１つである第７区画(26)内に分流制御部材(32A)(32B)(35A)(35B)(41A)(41B)が設けられているが、これに代えて、あるいはこれに加えて、同じく下側分流区画である第３区画(22)内や、冷媒を区画の長手方向に流しながら下降流チューブ群の熱交換チューブ(2)に冷媒を分流させる上側分流区画内、すなわち第１チューブ群(13)の熱交換チューブ(2)に冷媒を分流させる第１区画(20)内に分流制御部材(32A)(32B)(35A)(35B)(41A)(41B)が設けられていてもよい。

この発明による熱交換器は、車両用空調装置を構成する冷凍サイクルのエバポレータに好適に用いられる。

(1)(40)：エバポレータ
(2)：熱交換チューブ
(3)：風下側チューブ列
(4)：風上側チューブ列
(5)：風下側上ヘッダ部
(6)：風下側下ヘッダ部
(7)：風上側上ヘッダ部
(8)：風上側下ヘッダ部
(13)：第１チューブ群(下降流チューブ群)
(14)：第２チューブ群(上昇流チューブ群）
(15)：第３チューブ群（下降流チューブ群）
(16)：第４チューブ群(上昇流チューブ群）
(17)(18)：ヘッダタンク
(20)：第１区画(上側分流区画)
(21)：第２区画
(22)：第３区画（下側分流区画）
(23)(24)(25)：第４〜第６区画
(26)：第７区画（下側分流区画）
(27)：第８区画(上側合流区画)
(28)：冷媒入口
(29)：冷媒出口
(32A)(32B)(35A)(35B)：分流制御部材
(33)：突出壁
(34)：貫通穴
(41A)(41B)：分流制御部材
(42A)(42B)(45A)(45B)：突出部

Claims

長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置された複数の熱交換チューブからなる少なくとも１つのチューブ列と、チューブ列の熱交換チューブの上下両側に長手方向を左右方向に向けて配置され、かつ当該チューブ列の全熱交換チューブが接続された上ヘッダ部および下ヘッダ部とを備えており、チューブ列に、連続して並んだ複数の熱交換チューブからなる２以上のチューブ群が設けられ、上下両ヘッダ部に、それぞれチューブ列のチューブ群と同数の区画が設けられるとともに、各区画に１つのチューブ群の熱交換チューブが通じさせられ、下ヘッダ部に設けられた全区画のうち少なくとも１つの区画に通じる熱交換チューブからなるチューブ群が、冷媒が下から上に流れる上昇流チューブ群であり、当該上昇流チューブ群の熱交換チューブが通じる下ヘッダ部の区画が、冷媒を当該区画の長手方向に流しながら前記上昇流チューブ群の熱交換チューブに冷媒を分流させる下側分流区画であり、当該下側分流区画の冷媒流れ方向下流端部が閉鎖され、上ヘッダ部に設けられた全区画のうち少なくとも１つの区画に通じる熱交換チューブからなるチューブ群が、冷媒が上から下に流れる下降流チューブ群であり、当該下降流チューブ群の熱交換チューブが通じる上ヘッダ部の区画が、冷媒を当該区画の長手方向に流しながら前記下降流チューブ群の熱交換チューブに冷媒を分流させる上側分流区画であり、当該上側分流区画の冷媒流れ方向下流端部が閉鎖されている熱交換器において、
下側分流区画内および上側分流区画内のうち少なくともいずれか１つに、当該分流区画内の高さよりも低くかつ冷媒の流れに抵抗を付与する複数の分流制御部材が、当該分流区画内での冷媒流れ方向に間隔をおいて設けられている熱交換器。
分流制御部材が設けられた分流区画における熱交換チューブとは反対側の壁における通風方向の中間部に、熱交換チューブ側に向かって突出した突出壁が設けられており、当該突出壁に、複数の分流制御部材が突出壁から突出するように設けられている請求項１記載の熱交換器。
前記突出壁に、風上側に突出した複数の分流制御部材と風下側に突出した複数の分流制御部材とが当該分流区画内での冷媒流れ方向に交互に設けられている請求項３記載の熱交換器。
前記突出壁に、複数の方形貫通穴が分流区画内での冷媒流れ方向に間隔をおいて形成されており、各方形貫通穴の前記冷媒流れ方向上流側縁部に、板状の分流制御部材が設けられている請求項２または３記載の熱交換器。
前記突出壁に、横断面Ｖ字状屈曲部からなる分流制御部材が設けられている請求項２または３記載の熱交換器。
分流制御部材が設けられた分流区画の風下側壁および風上側壁のうちの少なくともいずれか一方に、複数の分流制御部材が当該分流区画内での冷媒流れ方向に間隔をおいて前記側壁から分流区画内に突出するように設けられている請求項１記載の熱交換器。
前記分流区画の風下側壁に、風上側に突出した複数の分流制御部材が設けられ、同じく風上側壁に、風下側に突出した複数の分流制御部材が設けられ、風下側壁の分流制御部材と、風上側壁の分流制御部材とが分流区画での冷媒流れ方向に交互に配置されている請求項６記載の熱交換器。
分流制御部材の突出端に、前記分流区画内での冷媒流れ方向上流側に突出した突出部が設けられている請求項６または７記載の熱交換器。
分流制御部材が、分流区画の風下側壁および風上側壁のうちの少なくともいずれか一方と直角をなす垂直板状であり、突出部が、分流制御部材と直角をなす垂直板状である請求項８記載の熱交換器。
分流制御部材が、分流区画の風下側壁および風上側壁のうちの少なくともいずれか一方と直角をなす垂直板状であり、突出部が、分流制御部材と鈍角をなす垂直板状である請求項８記載の熱交換器。
２つのチューブ列が通風方向に並んで設けられ、両チューブ列の熱交換チューブの上下両側の上ヘッダ部および下ヘッダ部がそれぞれ通風方向に並んで配置され、両チューブ列に、連続して並んだ複数の熱交換チューブからなる２以上のチューブ群が設けられ、上下両ヘッダ部に、チューブ列のチューブ群と同数の区画が設けられるとともに、各区画に１つのチューブ群の熱交換チューブが通じさせられ、一方の下ヘッダ部の１つの区画が前記下側分流区画であるとともに、当該下側分流区画に通じるチューブ群が前記上昇流チューブ群であり、
他方の下ヘッダ部に、前記下側分流区画と通風方向に並んだ区画が設けられ、当該区画に通じる熱交換チューブからなるチューブ群が、冷媒が上から下に流れる下降流チューブ群であり、当該下降流チューブ群の熱交換チューブが通じる上ヘッダ部の区画が、冷媒を当該区画の長手方向に流しながら前記下降流チューブ群の熱交換チューブに冷媒を分流させる上側分流区画である請求項１〜１０のうちのいずれかに記載の熱交換器。
前記下降流チューブ群の熱交換チューブが通じる上ヘッダ部の上側分流区画における冷媒流れ方向上流端部に冷媒入口が設けられ、前記上昇流チューブ群の熱交換チューブが通じる上ヘッダ部の区画が、前記上昇流チューブ群の熱交換チューブから流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を当該区画の長手方向に流す上側合流区画であり、当該上側合流区画が、冷媒を前記下側分流区画とは逆方向に流すとともに冷媒流れ方向上流端部が閉鎖されており、前記上側合流区画における冷媒流れ方向下流端部に冷媒出口が設けられている請求項１１記載の熱交換器。
下側分流区画内に、当該分流区画内の高さよりも低くかつ冷媒の流れに抵抗を付与する複数の分流制御部材が、当該分流区画内での冷媒流れ方向に間隔をおいて設けられている請求項１〜１２のうちのいずれかに記載の熱交換器。