JP2018179367A - 熱交換器および車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のチューブに対する流体の分配性を向上可能な熱交換器を提供する。
【解決手段】蒸発器１は、複数のチューブ１１と、第１タンク部３１と、第２タンク部とを有する。複数のチューブ１１は、所定の並び方向に並んで配置されている。第１タンク部３１は、複数のチューブ１１の一端に連通する。第２タンク部は、複数のチューブ１１の他端に連通する。第１タンク部３１および第２タンク部は並び方向に延びる細長状の外形である。第１タンク部３１は、流入部３１ｃとパイプ部３１ａとを有する。流入部３１ｃは、第１タンク部３１に対して冷媒を導入する。パイプ部３１ａは、第１タンク部３１の内部において流入部３１ｃと連通して並び方向に延びるように設けられている。パイプ部３１ａには、流入部３１ｃからパイプ部３１ａの内部に流入した冷媒が第１タンク部３１の内部に流出する際に通過する複数の連通穴３１ｂが形成されている。
【選択図】図４

Description

この明細書における開示は、熱交換器および熱交換器を蒸発器として有する車両用空調装置に関する。

特許文献１には、冷媒が内部を流通する冷媒蒸発器が開示されている。この冷媒蒸発器は、複数のチューブと、複数のチューブの両端部に接続される一対のタンクとを有する。冷媒の流れの上流側のタンクには、内部を長手方向に直交する方向に２つの空間に仕切る仕切部材が設けられている。仕切部材には、２つの空間を連通する連通穴が設けられている。冷媒蒸発器は、この仕切部材によって複数のチューブに対する冷媒の分配性を向上させている。

特開２０１４−２２８２３３号公報

特許文献１の技術では、冷媒導入部からタンクに流入した流体は、タンクの内部において長手方向に交差する方向に拡散する。これにより、タンク内部において、冷媒導入部から長手方向に遠ざかる方向へ進む流体の慣性力が小さくなり、冷媒導入部から長手方向に遠ざかるにつれて到達する冷媒の量が小さくなる。したがって、タンクの冷媒導入部からより遠いチューブほど流入する冷媒の量が小さくなる。この点において、特許文献１の技術には複数のチューブに対する流体の分配性に向上の余地がある。

開示される目的は、複数のチューブに対する流体の分配性を向上可能な熱交換器を提供することである。

この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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一例であって、技術的範囲を限定するものではない。

開示された熱交換器のひとつは、所定の並び方向に並んで配置され、内部に流体が流通する複数のチューブ（１１）と、並び方向に延びて複数のチューブの一端に連通し、流体を複数のチューブに対して分配する分配タンク（３１）と、分配タンクに設けられ、分配タンクに対して流体を導入する流入部（３１ｃ）と、分配タンクの内部に設けられ、流入部と連通して並び方向に延びるパイプ部（３１ａ）と、パイプ部に設けられ、パイプ部の内部から分配タンクの内部に流出する流体が通過するパイプ開口部（３１ｂ、２３１ｂ、３３１ｂ、４３１ｂ）と、を備える。

この開示によれば、熱交換器に流入した流体は、複数のチューブの並ぶ方向に延びるパイプ部を介してタンクの内部に流出する。すなわち流体は、パイプ部の内部を流通することでタンクの長手方向に交差する方向への拡散を抑制される。これにより、流入部からパイプ部の内部に流入した流体は慣性力の低下が抑制されて流速が大きくなるため、パイプ部の内部で流入部から遠ざかるにつれて到達する流体の量が低下することを抑制できる。したがって、パイプ部の内部を流通する流体は、流入部から比較的遠い位置にも届き、パイプ開口部を通過して分配タンクの内部に流出する際の流速も大きくなる。このため、流入部からより遠いチューブに流入する流体の量が小さくなることを抑制できる。以上により、複数のチューブに対する流体の分配性を向上可能な熱交換器を提供することができる。

第１実施形態の車両用空調装置の概略図である。 第１実施形態に係る熱交換器の外観図である。 第１実施形態に係る熱交換器の側面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。 第１実施形態の熱交換器の下端側のタンクの構造を示す模式図である。 第２実施形態に係る熱交換器の一部断面図である。 第３実施形態に係る熱交換器の一部断面図である。 第４実施形態に係る熱交換器の一部断面図である。 第５実施形態に係る熱交換器の外観図である。 第５実施形態に係る熱交換器の側面図である。 第６実施形態に係る熱交換器の外観図である。 第６実施形態において制御装置が実行する制御のフローチャートである。

（第１実施形態）
第１実施形態では、熱交換器を冷凍サイクル７０の蒸発器１に適用した場合について、図１〜図５を参照して説明する。冷凍サイクル７０は、例えば車両用空調装置１００において車室内に吹き出す送風空気を冷却するための熱源として適用される。車両用空調装置１００は、送風空気を蒸発器１およびヒータコア等の加熱用熱交換器によって温度調節して空調風として車室内に吹き出す。冷凍サイクル７０は、冷媒を圧送する圧縮機２と、圧送された高温高圧の冷媒が流通する凝縮器３と、凝縮器３を通過した低温高圧の冷媒を減圧する減圧装置である膨張弁４と、膨張弁４を通過した低温低圧の冷媒が通過する蒸発器１とを少なくとも有する。冷凍サイクル７０は、蒸発器１、圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４が配管によって環状に接続され、冷媒が循環可能になっている。

車両用空調装置１００は、制御装置５０を有する。制御装置５０は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータを主なハードウェア要素として備える。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能な所定のプログラムを非一時的に記憶する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置５０が提供する手段および／または機能は、記憶媒体に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置５０がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。

制御装置５０は、例えば車両用空調装置１００を制御するエアコンＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって提供される。制御装置５０は、エアミックスドア８の開度、ブロワ７の送風量、圧縮機２の吐出量等を制御する。制御装置５０は、複数のセンサと接続され、各センサからの検出信号を受け取ることが可能となっている。複数のセンサとは、例えば、内気温センサ、外気温センサ、日射センサ、吐出温度センサ、吐出圧力センサ、蒸発器の温度を検出するサーミスタ６１等である。制御装置５０は、これら検出信号と記憶された空調制御プログラムとを用いて各種演算、処理を行い、車室内空調に寄与する各種の空調機能部品を制御する制御信号を出力する。空調機能部品には、圧縮機２、ブロワ７、内外気切替ドア６、エアミックスドア８、吹出モードドア等が含まれる。

制御装置５０は、圧縮機２の吐出量を制御することで蒸発器１に流入する冷媒の流量を調整する。例えば制御装置５０は、サーミスタ６１の温度が所定温度を上回るか否かを判定し、上回ると判定されると、吐出量を大きくするように圧縮機２を制御する。これにより制御装置５０は、蒸発器１に流入する冷媒の流量を大きくし、蒸発器１の温度を低下させる。制御装置５０は、圧縮機２の吐出容量を変化させる、圧縮機２の回転数を変化させる等の制御を実行することで、圧縮機２の吐出量を調整する。

蒸発器１は、車両用空調装置１００の空調ケース８０の内部に設けられる。蒸発器１は、ブロワ７によって送風された送風空気と内部を流通する冷媒との間の熱交換を提供する熱交換器である。換言すれば、蒸発器１は、送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。蒸発器１は、タンクから冷媒を複数のチューブに対して分配して流通させる所謂パラレルフロー型の熱交換器である。

一般的に蒸発器は、タンクから各チューブに分配される冷媒の量が均一に近いことが望ましい。換言すれば、コア部の温度分布が均一に近いことが望ましい。各チューブに分配される冷媒の量のばらつきが大きいと、コア部の温度分布がより不均一となる。例えば、冷凍サイクルを流れる冷媒の量が比較的小さい低流量時を考えると、冷媒の流速が小さくなる。この点で、タンクに流入する冷媒は、重力の影響を受けやすくなる。したがって、タンクの流入部に近いチューブと流入部から遠いチューブとでは、流入部に近いチューブの方が冷媒の流入量が大きくなる。

また、低流量時には、タンクに流入した冷媒はタンクの流入部から遠い側の端部に到達するまでに揮発してしまう。これにより、タンクにおける流入部から遠い側の端部へと向かう冷媒の慣性力が小さくなり、流入部からより遠いチューブに到達する冷媒の量が小さくなる。この点でも、タンクの流入部に近いチューブと流入部から遠いチューブとでは、流入部に近いチューブの方が冷媒の流入量が大きくなる。この場合、コア部の幅方向において流入部に近い部分よりも流入部から遠い部分の温度が相対的に高い状態となる。すなわち、コア部の温度分布が不均一となる。コア部の温度分布が不均一であると、以下のような問題が発生する。

すなわち、蒸発器に流入する冷媒の流量は、コア部の所定の位置に設けられたサーミスタが検出する温度が目標温度まで低下するように調整される。このとき、コア部の温度分布が不均一であると、サーミスタが設けられた部分よりも流入部に近いコア部の部分の温度が過度に低下する。これにより、過度に温度が低下したコア部の部分にフロストが発生してしまう。蒸発器にフロストが発生すると、車両用空調装置の冷房能力が低下する等の問題が発生する。第１実施形態の蒸発器１は、流入部からより遠いチューブまでコア部の温度分布を均一に近づける構成を提供する。以下に蒸発器１の各構成要素について説明する。

蒸発器１は、第１コア部１０と第２コア部２０の２つのコア部を有する熱交換器である。第１コア部１０と第２コア部２０は、送風空気の風流れ方向に並んで構成されている。蒸発器１は、第１コア部１０の上端に接続された第１タンク部３１と下端に接続された第２タンク部３２とを有する。蒸発器１は、第２コア部２０の上端に接続された第４タンク部３４と下端に接続された第３タンク部３３とを有する。蒸発器１は、第２タンク部３２および第３タンク部３３と連通する中間タンク部４０を有する。

なお図２においては、第１タンク部３１、第１コア部１０、第２タンク部３２は、それぞれ第４タンク部３４、第２コア部２０、第３タンク部３３の紙面奥側に位置している。蒸発器１は、第２コア部２０において冷媒の流れ方向の一端に接続された第３タンク部３３と他端に接続された第４タンク部３４とを有する。ここで第３タンク部３３は冷媒の流れの上流側のタンク部であり、第４タンク部３４は下流側のタンク部である。各タンク部の外形は細長状である。

以下において、複数のチューブ１１の並び方向を蒸発器１の幅方向と表現することがある。蒸発器１において、複数のチューブ１１の並び方向、蒸発器１の幅方向、各タンク部の長手方向は一致している。これらの方向は蒸発器１を通過する送風空気の風流れ方向と直交する方向である。

第１タンク部３１は、複数のチューブ１１の並び方向に延びる形状に形成されている。第１タンク部３１は、水平方向に延びている。第１タンク部３１は、複数のチューブ１１と連結されている。第１タンク部３１の内部は、複数のチューブ１１の内部と連通している。第１タンク部３１は、蒸発器１に流入した冷媒を第１コア部１０の複数のチューブ１１に対して分配する部分である。第１タンク部３１は、特許請求の範囲における分配タンクに相当する。第１タンク部３１の詳細な構成については後述する。

第１コア部１０は、所定の並び方向に並ぶ複数のチューブ１１と、複数のチューブ１１間に設けられた複数のフィンと、幅方向の両端で第１コア部１０を補強するサイドプレート１３とを有する。チューブ１１は、例えば蒸発器１の幅方向に扁平な筒形状に形成されている。チューブ１１は例えばアルミニウムや銅、ステンレス等の金属製である。複数のチューブ１１は、第１タンク部３１および第２タンク部３２の長手方向に一致した並び方向に略等間隔で並んでいる。複数のチューブ１１の並び方向は、送風空気の流通する方向に交差する方向である。なお図２において、複数のチューブ１１は第２コア部２０の複数のチューブ１２の紙面奥側に位置しており、図示されていない。

複数のチューブ１１は、上端が第１タンク部３１の下部に接続されている。複数のチューブ１１は、下端が第２タンク部３２の上部に接続されている。複数のチューブ１１は、例えばろう付け接合によって第１タンク部３１および第２タンク部３２に対して固定されている。複数のチューブ１１の内部には冷媒が上方から下方へと流下する。

フィンは、チューブ１１と熱的に接合されて隣り合うチューブ１１の間に設けられた金属製の薄板である。なお図２において、第１コア部１０のフィンは第２コア部２０のフィン２２の紙面奥側に位置しており、図示されていない。フィンは、例えば薄板を交互に屈曲させて形成された所謂コルゲートフィンである。チューブ１１およびフィンは、チューブ１１を流通する冷媒と第１コア部１０を通過する送風空気との間の熱交換を提供する。

第２タンク部３２は、第１タンク部３１と平行に延びるタンク部である。第２タンク部３２の内部は、複数のチューブ１１の内部と連通している。第２タンク部３２は、複数のチューブ１１を流通した冷媒が流入する冷媒の集合部分である。第２タンク部３２は、特許請求の範囲における合流タンクに相当する。第２タンク部３２の内部は中間タンク部４０の内部と連通している。第２タンク部３２には、第２タンク部３２の内部を長手方向に半分に仕切る仕切部３２ｃが設けられている。ここで、第２タンク部３２の仕切部３２ｃによって仕切られた空間の一方と他方のうち、図２における紙面右側の空間を右側空間３２ａ、左側の空間を左側空間３２ｂとする。

中間タンク部４０は、第２タンク部３２と第３タンク部３３との間に設けられている。中間タンク部４０は、例えば第１コア部１０から第２コア部２０へと向かう方向において、第２タンク部３２と第３タンク部３３の間で、第２タンク部３２および第３タンク部３３と部分的に重なる位置に位置している。中間タンク部４０は、例えば図３に示すように上部が上下方向において第２タンク部３２および第３タンク部３３の下部と重なる位置で、下部が上下方向において第２タンク部３２および第３タンク部３３よりも下方に位置している。

図５は、中間タンク部４０、第２タンク部３２および第３タンク部３３の連通状態を模式的に示している。中間タンク部４０の内部は、第２タンク部３２の内部および第３タンク部３３の内部に連通している。中間タンク部４０は、第２タンク部３２に流入した冷媒が第３タンク部３３に流入する際に通過するタンク部分である。中間タンク部４０の内部は、第２タンク部３２の右側空間３２ａと連通する第１内部空間４０ａと、第２タンク部３２の左側空間３２ｂと連通する第２内部空間４０ｂとに区画されている。第１内部空間４０ａは、第２タンク部３２の右側空間３２ａおよび第３タンク部３３の左側空間３３ｂと連通している。第２内部空間４０ｂは、第２タンク部３２の左側空間３２ｂおよび第３タンク部３３の右側空間３３ａと連通している。

第３タンク部３３は、中間タンク部４０および第２タンク部３２と隣接している。第３タンク部３３の内部は、中間タンク部４０の内部と連通している。第３タンク部３３は、複数のチューブ２１の並び方向に延びるように形成されている。第３タンク部３３の内部は、第２コア部２０における複数のチューブ２１の内部と連通している。第３タンク部３３は、中間タンク部４０から流入した冷媒を複数のチューブ２１のそれぞれに分配する分配部分である。

第３タンク部３３は、第２タンク部３２と同様に、第３タンク部３３の内部を長手方向に半分に仕切る仕切部３３ｃが設けられている。ここで第３タンク部３３の仕切部３３ｃによって仕切られた空間の一方と他方のうち、図２における紙面右側の空間を右側空間３３ａ、左側の空間を左側空間３３ｂとする。

第２タンク部３２の右側空間３２ａに流入した冷媒は、中間タンク部４０の第１内部空間４０ａを介して第３タンク部３３の左側空間３３ｂに流入する。一方、第２タンク部３２の左側空間３２ｂに流入した冷媒は、中間タンク部４０の第２内部空間４０ｂを介して第３タンク部３３の右側空間３３ａに流入する。換言すれば、第２タンク部３２に流入した冷媒は、中間タンク部４０を介して第３タンク部３３に流入する際に、幅方向に入れ替わって流入する。換言すれば、第１コア部１０を流通する冷媒と、第２コア部２０を流通する冷媒は、幅方向において入れ替わる。

第２コア部２０は、第１コア部１０と同様に、複数のチューブ２１と各チューブ２１の間に設けられた複数のフィン２２と、幅方向の両端で第２コア部２０を補強するサイドプレート２３とを有する。複数のチューブ２１は、第１コア部１０における複数のチューブ１１と同じ方向に並んでいる。複数のチューブ２１およびフィン２２は、第１コア部１０の複数のチューブ１１およびフィンと同様の構成を有するため、説明を省略する。複数のチューブ２１は、上端が第４タンク部３４の下部に接続されている。複数のチューブ２１は、下端が第３タンク部３３の上部に接続されている。複数のチューブ２１の内部には、冷媒が下方から上方へと流通する。

第４タンク部３４は、第１コア部１０から第２コア部２０へと向かう方向において第１タンク部３１と隣接するタンク部である。第４タンク部３４の内部は、複数のチューブ２１の内部と連通している。第４タンク部３４は、複数のチューブ２１を流通した冷媒が流入する冷媒の集合部分である。第４タンク部３４は、第４タンク部３４の内部に流入した冷媒が蒸発器１の外部へと流出する際に通過する流出部５２と連通している。

流出部５２には、流出した冷媒をコンプレッサへと導くための配管またはボックス型膨張弁の低圧側流路が接続される。流出部５２は、幅方向において導入部５１と同じ側の端部に形成されている。流出部５２は導入部５１と隣接して蒸発器１に形成されている。

次に、第１タンク部３１における複数のチューブ１１に対して冷媒を分配するための構成について図４を参照して説明する。第１タンク部３１は、流入部３１ｃを有する。流入部３１ｃは、第１タンク部３１の長手方向における一方の端部に設けられている。流入部３１ｃは、導入部５１と連通している。流入部３１ｃは、導入部５１を通過した冷媒を第１タンク部３１に対して導入するための流路部分である。第１タンク部３１は、内部にパイプ部３１ａを有する。パイプ部３１ａの内部空間は、流入部３１ｃに連通している。パイプ部３１ａの内部空間は、流入部３１ｃを介して導入部５１と連通している。すなわち、第１タンク部３１の内部は、導入部５１を通過した冷媒が流入部３１ｃを通過してまずパイプ部３１ａに流入する構成になっている。流入部３１ｃは、例えばパイプ部３１ａ側の通路断面積が導入部５１側の通路断面積よりも小さくなるように形成されている。すなわち、流入部３１ｃを通過してパイプ部３１ａに流入する冷媒は、導入部５１に流入する直前よりも流速が大きくなる。導入部５１は、上下方向において第１タンク部３１よりも下方で、第１コア部１０から第２コア部２０へと向かう方向において第１タンク部３１と第４タンク部３４との間に位置するように設けられている。

パイプ部３１ａは、複数のチューブ１１の並び方向に延びる形状である。換言すれば、パイプ部３１ａは第１タンク部３１と同じ方向に延びる形状である。パイプ部３１ａは、第１タンク部３１の内径よりも小さい外径を有する筒状である。パイプ部３１ａは、流入部３１ｃから第１タンク部３１の流入部３１ｃ側の端部と反対側の端部に近接する位置まで延びている。パイプ部３１ａは、流入部３１ｃから最も遠いチューブ１１の位置まで延びている。換言すれば、パイプ部３１ａは並び方向において最も端に配置されたチューブ１１の位置まで延びている。

パイプ部３１ａは、第１タンク部３１の内部と連通する複数の連通穴３１ｂを有する。複数の連通穴３１ｂは、パイプ部３１ａを流通した冷媒が第１タンク部３１の内部に流出する際に通過する開口部である。複数の連通穴３１ｂは、特許請求の範囲におけるパイプ開口部に相当する。連通穴３１ｂは、チューブ１１と対向するように開口する。複数の連通穴３１ｂは、複数のチューブ１１のそれぞれと並び方向において同じ位置に形成されている。連通穴３１ｂは、例えば第１コア部１０におけるチューブ１１の本数と同数だけ形成されている。複数の連通穴３１ｂのうち、流入部３１ｃから最も遠い連通穴３１ｂは、流入部３１ｃから最も遠いチューブ１１と並び方向において同じ位置に形成されている。全ての連通穴３１ｂのそれぞれは、全てのチューブ１１のそれぞれと並び方向において同じ位置に形成されている。すなわち、全ての連通穴３１ｂは、それぞれから流出する冷媒が、全てのチューブ１１のそれぞれに直接流入することができるように形成されている。

または、複数の連通穴３１ｂは、並び方向においてチューブ１１とずれた位置に形成されていてもよい。複数の連通穴３１ｂは、それぞれのチューブ１１の付近に対して冷媒を供給することができれば、複数のチューブ１１のそれぞれの開口に対して直接冷媒を流入させる構成でなくてもよい。

次に、第１実施形態の蒸発器１に流通する冷媒の流れについて説明する。配管を流通して蒸発器１に対して流れてきた冷媒は、まず導入部５１を通過し、流入部３１ｃからパイプ部３１ａの内部へと流入する。パイプ部３１ａの内部へと流入した冷媒は、パイプ部３１ａによって第１タンク部３１の内部で拡散することを抑制される。さらに冷媒は、拡散を抑制されることで第１タンク部３１の内部で揮発することが抑制される。また、第１タンク部３１よりも通過断面積の小さいパイプ部３１ａを流通することにより、冷媒は流速が大きくなる。以上により冷媒は、パイプ部３１ａの流入部３１ｃから流入部３１ｃ反対側の端部に向かう流れを維持しつつ各連通穴３１ｂへと向かい、各連通穴３１ｂから第１タンク部３１の内部に流出する。第１タンク部３１の内部に流出した冷媒は、各チューブ１１に流入する。

各連通穴３１ｂは、複数のチューブ１１のそれぞれに対して冷媒を供給する。したがって、流入部３１ｃからより遠いチューブ１１ほど分配される冷媒の量が少なくなることが抑制される。このため、複数のチューブ１１のそれぞれに分配される冷媒の量がより均一に近づく。すなわち、複数のチューブ１１に対する冷媒の分配性が向上する。

特に第１実施形態における蒸発器１では、複数の連通穴３１ｂが複数のチューブ１１のそれぞれと並び方向において同じ位置に形成されているため、各連通穴３１ｂから流出した冷媒は、直接各チューブ１１へと流入する。したがって、各連通穴３１ｂから流出した冷媒がより確実に各チューブ１１へと分配される。

各チューブ１１へと分配された冷媒は、第１コア部１０を流下して第２タンク部３２へと向かう。このとき、各チューブ１１を流通する冷媒の量は比較的均一に近い状態であるため、第１コア部１０における温度分布もより均一に近づく。第２タンク部３２へと流入した冷媒は、中間タンク部４０を流通し、第３タンク部３３へと流入する。

このとき、中間タンク部４０によって、第２タンク部３２の右側空間３２ａを通過した冷媒は第３タンク部３３の左側空間３３ｂに流入し、第２タンク部３２の左側空間３２ｂを通過した冷媒は、第３タンク部３３の右側空間３３ａに流入する。

第２タンク部３２の右側空間３２ａに流入する冷媒の量と、左側空間３２ｂに流入する冷媒の量は、パイプ部３１ａによって各チューブ１１への分配性が向上されたことにより、より均一に近い状態となっている。このため、第３タンク部３３の左側空間３３ｂに流入する冷媒の量と、右側空間３３ａに流入する冷媒の量も、より均一に近い状態となっている。したがって、第１コア部１０だけでなく、第２コア部２０の各チューブ２１に対する分配性も向上され、ひいては第２コア部２０の温度分布もより均一に近づく。

蒸発器１は、中間タンク部４０によって第１コア部１０を流通する冷媒と第２コア部２０を流通する冷媒とを幅方向において入れ替える構成となっているため、コア部全体の温度分布を均一に近づけることが可能である。これに加えて、パイプ部３１ａによって第１コア部１０の各チューブ１１に対する分配性を向上しているため、コア部全体の温度分布をさらに均一に近づけることが可能となっている。これは、パイプ部３１ａによる各チューブ１１に対する分配性の向上に加えて、冷媒を幅方向に入れ替えて流す構成によってコア部全体の温度分布をより均一に近づけていると言うこともできる。

第２コア部２０の各チューブ２１に分配されて流通した冷媒は、第４タンク部３４に流入して第４タンク部３４の内部にて合流し、流出部５２から蒸発器１の外部へと流出する。

次に第１実施形態の蒸発器１がもたらす作用効果について説明する。蒸発器１は、並び方向に並んで配置され、内部に流体である冷媒が流通する複数のチューブ１１と、複数のチューブ１１と連通し、流体が流入する第１タンク部３１とを備える。蒸発器１は、第１タンク部３１に設けられ、第１タンク部３１に対して流体を導入する流入部３１ｃを備える。蒸発器１は、流入部３１ｃと連通して第１タンク部３１の内部に設けられ、第１タンク部３１の内部で並び方向に延びるパイプ部３１ａと、パイプ部３１ａに設けられ、パイプ部３１ａから第１タンク部３１の内部に流出する冷媒が通過する複数の連通穴３１ｂとを備える。

これによれば、蒸発器１に流入した流体は、複数のチューブ１１の並ぶ方向に延びるパイプ部３１ａを介して第１タンク部３１の内部に流出する。すなわち流体は、パイプ部３１ａの内部を流通することで第１タンク部３１の長手方向に交差する方向への拡散を抑制される。これにより、流入部３１ｃからパイプ部３１ａの内部に流入した流体は慣性力の低下を抑制されて流速が大きくなるため、パイプ部３１ａの内部で流入部３１ｃから遠ざかるにつれて到達する流体の量が低下することを抑制できる。したがって、パイプ部３１ａの内部を流通する流体は、流入部３１ｃから比較的遠い位置にも届き、複数の連通穴３１ｂを通過して第１タンク部３１の内部に流出する際の流速も大きくなる。このため、流入部３１ｃからより遠いチューブ１１に流入する流体の量が小さくなることが抑制される。以上により、複数のチューブ１１に対する流体の分配性を向上可能な熱交換器を提供することができる。第１実施形態では、熱交換器として内部に冷凍サイクル７０の冷媒が流通する蒸発器１を説明したが、冷媒に限らず内部に流体が流通する熱交換器であれば、同様の作用効果を奏することができる。

複数の連通穴３１ｂは、複数のチューブ１１のそれぞれと並び方向において同じ位置に形成される。これによれば、各連通穴３１ｂから第１タンク部３１の内部に流出した冷媒は、各チューブ１１に対して直接流入する。したがって、より確実に各チューブ１１に対して冷媒を分配することができる。

パイプ部３１ａは、複数のチューブ１１のうち並び方向における端部のチューブ１１と同じ位置まで延びるように形成され、複数の連通穴３１ｂは、複数のチューブ１１のうち並び方向における端部のチューブ１１と同じ位置まで形成されている。これによれば、複数のチューブ１１が並ぶ範囲の全部にわたって第１タンク部３１の内部に冷媒を流出させることができる。したがって、複数のチューブ１１に対する冷媒の分配性をより向上させることができる。

第１実施形態の熱交換器を冷凍サイクル７０における蒸発器１に適用することによれば、蒸発器１のコア部１０、２０における温度分布をより均一に近づけることができる。したがって、蒸発器１にフロストが発生することを抑制できる。

第１実施形態の蒸発器１を有する車両用空調装置１００によれば、蒸発器１にフロストが発生することを抑制できるため、蒸発器１における送風空気の冷却能力が低下することを抑制できる。したがって、車両用空調装置１００において空調性能が低下することを抑制することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態における蒸発器１の変形例について説明する。図６において第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、同様の構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。

第２実施形態の蒸発器１におけるパイプ部３１ａにおいて、複数の連通穴２３１ｂは長手方向、すなわちチューブ１１の並び方向におけるチューブ１１が設けられている範囲に間隔を設けて複数形成されている。複数の連通穴２３１ｂは、例えば複数のチューブ１１の本数よりも少ない数だけ形成されている。複数の連通穴２３１ｂのひとつひとつは、例えば複数のチューブ１１のうちの少なくとも１つ以上のチューブ１１と長手方向で対応する位置に設けられている。複数の連通穴２３１ｂは、必ずしも全てのチューブ１１と対応する位置に設けられていなくてよい。第２実施形態の蒸発器１においても、複数の連通穴２３１ｂは、第１タンク部３１の内部に、長手方向において複数のチューブ１１が設けられている範囲に間隔を設けて冷媒を流出させることができる。したがって、複数のチューブ１１に対する冷媒の分配性を向上することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態における蒸発器１の変形例について説明する。図７において第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、同様の構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。

第３実施形態の蒸発器１におけるパイプ部３１ａにおいて、第１タンク部３１の内部と連通するパイプ開口部として、複数の連通穴の代わりに１つのスリット３３１ｂが設けられている。スリット３３１ｂは、パイプ部３１ａの長手方向に延びるように形成されている。スリット３３１ｂは、複数のチューブ１１が設けられている並び方向の範囲に対応するパイプ部３１ａの範囲に設けられている。スリット３３１ｂは、例えば全てのチューブ１１の並び方向における範囲に対応するパイプ部３１ａの範囲に設けられている。または、スリット３３１ｂは、必ずしも全てのチューブ１１の並び方向に対応するパイプ部３１ａの範囲に設けられていなくてもよい。スリット３３１ｂは、例えば複数のチューブ１１のうち並び方向において流入部３１ｃから遠い側の半分の範囲に配置されたチューブ１１まで延びていればよい。スリット３３１ｂは、流入部３１ｃから流入した冷媒がパイプ部３１ａの内部を流通するにつれて徐々に流出するようにその幅の大きさが決定されている。すなわち、流入部３１ｃからより遠い側のチューブ１１に対しても十分に冷媒を供給できるようにスリット３３１ｂの幅の大きさが決定されている。ここでスリット３３１ｂの幅とは、スリット３３１ｂの延びる方向である長手方向に直交する方向のスリット３３１ｂの寸法である。

（第４実施形態）
第４実施形態では、第１実施形態における蒸発器１の変形例について説明する。図８において第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、同様の構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。

第４実施形態の蒸発器１におけるパイプ部３１ａにおいて、開口面積の異なる複数の連通穴４３１ｂが形成されている。複数の連通穴４３１ｂは、例えば開口面積の異なる２種類の連通穴である。複数の連通穴４３１ｂは、並び方向において流入部３１ｃ側に位置する連通穴４３１ｂよりも流入部３１ｃと反対側に位置する連通穴４３１ｂの開口面積が大きくなるように形成されている。ここで並び方向において流入部３１ｃ側に位置するとは、並び方向における複数のチューブ１１が設けられた範囲のうち、流入部３１ｃ側の半分の範囲に位置することを意味する。並び方向において流入部３１ｃと反対側に位置するとは、並び方向における複数のチューブ１１が設けられた範囲のうち、流入部３１ｃと反対側の半分の範囲に位置することを意味する。複数の連通穴４３１ｂは、複数のチューブ１１が設けられた範囲のうち、長手方向において半分から流入部３１ｃと反対側の連通穴３１ｂが、半分から流入部３１ｃ側の連通穴３１ｂよりも開口面積が大きい。換言すれば、複数の連通穴３１ｂは、流入部３１ｃから遠い側の連通穴３１ｂの開口面積が大きくなるように形成されている。

すなわち、流入部３１ｃから遠い側の連通穴３１ｂは、流入部３１ｃに近い側の連通穴３１ｂよりも通過する冷媒の流量が大きくなるように形成されている。これにより、流入部３１ｃに近い側の連通穴３１ｂよりも流入部３１ｃから遠い側の連通穴３１ｂの方が冷媒が流出しやすくなる。したがって、この構成によって流入部３１ｃからより遠いチューブに流入する流体の量が小さくなることをさらに抑制することができる。開口面積の異なる複数の連通穴４３１ｂのそれぞれの大きさは、例えば複数のチューブ１１のそれぞれに流入する冷媒の量が略均一になるように適宜決定すればよい。

（第５実施形態）
第５実施形態では、第１実施形態における蒸発器１の変形例について説明する。図９および図１０において第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、同様の構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。

第５実施形態の蒸発器１は、下部タンク２３１と上部タンク２３２とを有する。蒸発器１は、導入部５１と下部タンク２３１とを連絡する連絡通路５３を有する。連絡通路５３は、導入部５１を通過した冷媒を下部タンク２３１へと導く。下部タンク２３１は、複数のチューブ１１、２１に対して冷媒を分配するタンクである。下部タンク２３１は、特許請求の範囲における分配タンクに相当する。連絡通路５３は、例えばサイドプレート２３の外側に設けられる。連絡通路５３を有するため、第２実施形態の蒸発器１は、導入部５１から上部のタンクに冷媒が流入する蒸発器と同様に、上部に導入部５１を有する構成である。したがって、第５実施形態の蒸発器１は、蒸発器の上部に導入部を有することを前提としている車両用空調装置に対しても適用することができる。

下部タンク２３１は、内部にパイプ部３１ａを有する。パイプ部３１ａは、連絡通路５３を介して導入部５１と連通している。パイプ部３１ａは、例えば並び方向において複数のチューブ１１、２１のうち導入部５１から最も遠いチューブまで延びている。パイプ部３１ａは、内部に流入した冷媒が流出するための複数の連通穴３１ｂを有する。複数の連通穴３１ｂは、上方に向かって開口している。すなわち、複数の連通穴３１ｂは、下部タンク２３１の内部においてチューブ１１、２１が連結している側に向かって開口している。

第１コア部１０と第２コア部２０はそれぞれの下端が下部タンク２３１と連通し、それぞれの上端が上部タンク２３２と連通している。第１コア部１０と第２コア部２０は下端において下部タンク２３１の仕切られていない共通の空間に連通する。第１コア部１０と第２コア部２０は、上端において上部タンク２３２の仕切られていない共通の空間に連通する。すなわち第５実施形態の蒸発器１においては、第１コア部１０と第２コア部２０はそれぞれ別々に冷媒が流通するコア部である。換言すれば、第１コア部１０と第２コア部２０は冷媒の流れについて並列に接続されている。上部タンク２３２は、複数のチューブ１１、２１を流通した冷媒が合流するタンクである。上部タンク２３２は、特許請求の範囲における合流タンクに相当する。

次に、第５実施形態の蒸発器１における冷媒の流れについて説明する。導入部５１から蒸発器１に流入した冷媒は、連絡通路５３を通って下部タンク２３１に向かって流下する。連絡通路５３を流通した冷媒は、パイプ部３１ａに流入する。パイプ部３１ａに流入した冷媒は、複数の連通穴３１ｂのそれぞれから下部タンク２３１の内部に流出する。すなわち、冷媒は各連通穴３１ｂから上方に向かって吹き出す。下部タンク２３１の内部に流出した冷媒は、第１コア部１０のチューブ１１および第２コア部２０のチューブ２１のそれぞれに対して流入し、各コア部１０、２０を流通して上部タンク２３２で流入して合流する。その後冷媒は、流出部５２から蒸発器１の外部に流出する。

第５実施形態の蒸発器１によれば、パイプ部３１ａは複数のチューブ１１、２１の下端と連通する下部タンク２３１の内部に設けられており、複数の連通穴３１ｂは上方に向かって開口している。したがって、重力によってパイプ部３１ａ内部の冷媒がパイプ部３１ａ内部の下方に溜まり、流入部３１ｃにより近い側の連通穴３１ｂから流出することが抑制されてパイプ部３１ａの長手方向の全体により行き渡りやすくなる。このため、流入部３１ｃからより遠いチューブ１１、２１に対して分配される冷媒の量が少なくなることをさらに抑制することができる。すなわち、分配性をより向上することができる。

（第６実施形態）
第６実施形態では、第１実施形態における蒸発器１および車両用空調装置１００の変形例について説明する。図１１において第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、同様の構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。

第６実施形態において、蒸発器１はコア部１０、２０の温度を検出する温度センサを２つ有する。温度センサは、第２コア部２０において幅方向に異なる位置に２つ設けられている。換言すれば、温度センサはチューブの並び方向において異なる位置に２つ設けられている。２つの温度センサのうちの１つの第１サーミスタ６１は、例えば第２コア部２０の幅方向における中央に設けられる。第１サーミスタ６１は、特許請求の範囲の第１温度センサに相当する。

２つの温度センサのうちのもう１つの第２サーミスタ６２は、例えば並び方向において第１サーミスタ６１よりも流入部３１ｃに近い側に設けられる。換言すれば、第２サーミスタ６２は、第１コア部１０において流入部３１ｃから遠い側を流通した冷媒が流通する第２コア部２０の部分に設けられる。さらに換言すれば、第２サーミスタ６２は、第１サーミスタ６１が設けられた位置よりもより冷媒の流量が小さくなりうる位置に設けられる。第２サーミスタ６２は、特許請求の範囲における第２温度センサに相当する。

第１サーミスタ６１および第２サーミスタ６２は、例えば第２コア部２０のフィン２２にそれぞれ取り付けられる。第１サーミスタ６１および第２サーミスタ６２は、検出した温度情報を制御装置５０に出力するように制御装置５０と接続されている。

制御装置５０は、第１サーミスタ６１および第２サーミスタ６２からの温度情報をもとに、蒸発器１に流入する冷媒の流量制御を実行する。制御装置５０が実行する流量制御の一例について、図１２のフローチャートを参照しながら説明する。制御装置５０は、車両用空調装置１００が運転中の場合に図１２の制御を実行する。

制御装置５０は、まずステップＳ１０で、第１サーミスタ６１および第２サーミスタ６２から温度情報を取得する。第２サーミスタ６２の検出した温度Ｔ２が第１サーミスタ６１の検出した温度Ｔ１に対して所定値以上高いか否かを判定する。換言すれば、ステップＳ１０では、温度Ｔ２と温度Ｔ１の温度差が所定温度差以上であるか否かを判定する。

ステップＳ１０で、第２サーミスタ６２の検出した温度Ｔ２が第１サーミスタ６１の検出した温度Ｔ１に対して所定値以上高いと判定されると、ステップＳ２０へと進む。ステップＳ２０では、蒸発器１に流入する冷媒の流量を大きくするように圧縮機２を制御する。換言すれば、冷凍サイクル７０をより高負荷で運転する状態に制御する。

温度Ｔ２が温度Ｔ１に対して所定値以上高い場合、第２コア部２０において第２サーミスタ６２が取り付けられた付近のチューブを流通する冷媒の流量が、第１サーミスタ６１が取り付けられた付近のチューブを流通する冷媒の流量よりも少ない状態である。換言すれば、流入部３１ｃからより遠い側のチューブに対して冷媒が十分に分配されていない状態である。したがって、ステップＳ２０で蒸発器１に流入する冷媒の流量を大きくすることで、流入部３１ｃからより遠い側のチューブまで十分に冷媒が行き渡る状態に制御する。

所定値は、例えばあらかじめ設定されて制御装置５０に記憶された値である。所定値は、例えば第１コア部１０の温度分布が、蒸発器１の機能を十分に発揮できない程度に不均一であるとみなせる値が設定されている。ステップＳ２０における冷媒の流量の増分は、あらかじめ設定された値である。

ステップＳ２０で冷媒の流量を大きくする制御を実行すると、所定時間経過後に、ステップＳ１０へと戻る。ここでの所定時間は、冷媒の流量を大きくする制御によるコア部の温度変化が、第１サーミスタ６１および第２サーミスタ６２によって検出される温度情報に反映されたとみなせる時間である。

次に第３実施形態の車両用空調装置１００がもたらす作用効果について説明する。車両用空調装置１００は、蒸発器１に対して流体を圧送する圧縮機２と、圧縮機２の流体吐出量を制御する制御装置５０と、蒸発器１に設置された第１サーミスタ６１と、第１サーミスタ６１と並び方向において離間して設置された第２サーミスタ６２とを有する。制御装置５０は、第１サーミスタ６１が検出した温度Ｔ１と第２サーミスタ６２が検出した温度Ｔ２の温度差が所定値以上である場合に流体の吐出量を所定量増加させるように圧縮機２を制御する。

これによれば、コア部１０、２０の温度が不均一である場合に、蒸発器１に流入する冷媒の流量を大きくすることができる。したがって、流入部３１ｃからより遠いチューブ１１に対する冷媒の流量が小さい場合に、流入する冷媒の流量を大きくすることで流入部３１ｃからより遠いチューブ１１まで冷媒が行き渡らせることができ、複数のチューブ１１に対する冷媒の分配性をより向上させることができる。

（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

上述の実施形態において、蒸発器１は、２つのコア部１０、２０を有する構成である。これに代えて、１つのコア部を有する構成であってもよい。

上述の実施形態において、流入部３１ｃは第１タンク部３１の長手方向における端部に設けられる。これに代えて、第１タンク部３１の長手方向における端部以外の部分、例えば中央部分に流入部が設けられていてもよい。この構成の場合、パイプ部は、流入部から第１タンク部３１の長手方向における両端に対して延びる形状となる。

上述の実施形態において、パイプ開口部はパイプ部３１ａにおいて複数のチューブ１１に対向する位置に設けられるとしたが、パイプ開口部のパイプ部３１ａにおける周方向の位置はこれに限定されない。例えば、パイプ開口部は、パイプ部３１ａにおける複数のチューブ１１側と反対側に形成されていてもよい。パイプ開口部は、流入部３１ｃからより遠い側のチューブ１１の付近で第１タンク部３１の内部に冷媒を流出させることができれば、直接チューブ１１に向けて冷媒を流出させる構成でなくてもよい。 上述の実施形態において、熱交換器は車両用空調装置１００における蒸発器１に適用される。これに代えて、蒸発器以外の熱交換器に適用されてもよい。例えば、蒸発器１は車両用空調装置における凝縮器に適用されてもよい。または、車両用空調装置におけるヒータコアに適用されてもよい。または、車両用空調装置以外の車載用熱交換器、例えばラジエータ、インタークーラ等に適用されてもよい。さらに、蒸発器１は、パラレルフロー型の熱交換器として車載用に限らず種々の熱交換器に適用することができる。熱交換器は、複数のチューブに対する分配性が向上されているため、コア部を効率的に使用することができる。したがって、熱交換器を小型化することができる。

１ 蒸発器（熱交換器） １１ チューブ、 ２ 圧縮機、 ３１ 第１タンク部（分配タンク）、２３１ 下部タンク（分配タンク）、 ３１ａ パイプ部、 ３１ｂ、２３１ｂ、４３１ｂ 複数の連通穴（パイプ開口部）、 ３３１ｂ スリット（パイプ開口部）、 ３１ｃ 流入部、 ３２ 第２タンク部（合流タンク）、 ２３２ 上部タンク（合流タンク）、 ５０ 制御装置、 ６１ 第１サーミスタ（第１温度センサ）、 ６２ 第２サーミスタ（第２温度センサ）、 ７０ 冷凍サイクル。

Claims (13)

1. 所定の並び方向に並んで配置され、内部に流体が流通する複数のチューブ（１１）と、
   前記並び方向に延びて前記複数のチューブの一端に連通し、前記流体を前記複数のチューブに対して分配する分配タンク（３１）と、
   前記分配タンクに設けられ、前記分配タンクに対して前記流体を導入する流入部（３１ｃ）と、
   前記分配タンクの内部に設けられ、前記流入部と連通して前記並び方向に延びるパイプ部（３１ａ）と、
   前記パイプ部に設けられ、前記パイプ部の内部から前記分配タンクの内部に流出する前記流体が通過するパイプ開口部（３１ｂ、２３１ｂ、３３１ｂ、４３１ｂ）と、
   を備える熱交換器。
2. 前記パイプ開口部は、前記並び方向において前記複数のチューブが配置された範囲に間隔を設けて形成された複数の連通穴（３１ｂ、２３１ｂ、４３１ｂ）である請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記並び方向において前記流入部側に位置する前記連通穴（４３１ｂ）よりも前記流入部と反対側に位置する前記連通穴（４３１ｂ）の開口面積が大きい請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記複数の連通穴（３１ｂ）は、前記複数のチューブのそれぞれと前記並び方向において同じ位置に形成されている請求項２または請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記パイプ開口部は、前記並び方向において前記複数のチューブに対応するように設けられた前記並び方向に延びる１つのスリット（３３１ｂ）である請求項１に記載の熱交換器。
6. 前記複数のチューブは、上下方向に延びて形成され、水平方向に並んで配置されるチューブであって、
   前記分配タンクと平行に延びて前記複数のチューブの他端に連通し、前記複数のチューブを流通した冷媒が合流する合流タンク（３２）を有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱交換器。
7. 前記分配タンクは、前記複数のチューブの上端に連通し、前記合流タンクは前記複数のチューブの下端に連通する請求項６に記載の熱交換器。
8. 前記分配タンクは、前記複数のチューブの下端に連通し、前記合流タンクは前記複数のチューブの上端に連通し、
   前記パイプ開口部は上方に向かって開口している請求項６に記載の熱交換器。
9. 前記パイプ部は、前記複数のチューブのうち前記並び方向における端部に位置する前記チューブと同じ位置まで延びるように形成され、
   前記パイプ開口部は、前記複数のチューブのうち前記並び方向における端部の前記チューブと同じ位置まで形成されている請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の熱交換器。
10. 冷凍サイクル（７０）における蒸発器である請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の熱交換器。
11. 車両用空調装置における凝縮器である請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の熱交換器。
12. 請求項１０に記載の熱交換器を備える車両用空調装置。
13. 前記蒸発器に対して前記流体を圧送する圧縮機（２）と、
    前記圧縮機の流体吐出量を制御する制御装置（５０）と、
    前記蒸発器に設置された第１温度センサ（６１）と、
    前記第１温度センサと前記並び方向において離間して設置された第２温度センサ（６２）と、
    を有し、
    前記制御装置は、
    前記第１温度センサが検出した温度と前記第２温度センサが検出した温度の温度差が所定値以上である場合に前記流体の吐出量を増加させるように前記圧縮機を制御する請求項１２に記載の車両用空調装置。

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