以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図1〜図11に基づいて説明する。本実施形態は、本発明の熱交換器を、車両用空調装置の冷凍サイクルの内部熱交換器に適用している。
内部熱交換器は、冷凍サイクルの冷媒回路の放熱器と膨張弁との間に存在する高温高圧冷媒と、気液分離器と圧縮機との間に存在する低温低圧冷媒とを熱交換させる。この冷凍サイクルでは、冷媒として二酸化炭素を採用しており、冷凍サイクルの高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成している。以下、冷凍サイクルの高温高圧冷媒を高圧冷媒といい、低温低圧冷媒を低圧冷媒という。
図1、図2および図3に示すように、内部熱交換器は、低圧冷媒が流通する低圧コア部1と、高圧冷媒が流通する高圧コア部2と、を有する本体部3を備えている。なお、本実施形態の低圧冷媒が本発明の第一流体に相当し、本実施形態の高圧冷媒が本発明の第二流体に相当している。また、本実施形態の低圧コア部が本発明の第一コア部に相当し、本実施形態の高圧コア部が本発明の第二コア部に相当している。
低圧コア部1は、低圧チューブ11および低圧小径タンク12を有している。図4および図5に示すように、低圧チューブ11は、低圧冷媒が流れる低圧冷媒流路110を形成する。低圧チューブ11は、扁平板状(すなわち断面扁平形状)に形成された扁平チューブであり、両端にわたって直線状に延びている。より詳細には、低圧チューブ11は、その内部に断面扁平形状の長辺方向に並んだ複数の流通路を有する多穴チューブにより構成されている。低圧チューブ11は、押出成形により形成されている。
図1および図4に示すように、本実施形態では、低圧コア部1は、複数の低圧チューブ11を有している。複数の低圧チューブ11は、同一平面を形成している。より詳細には、複数の低圧チューブ11は、当該低圧チューブ11の両側の扁平面がそれぞれ同一平面上に配置されるように、一列に並んで配置されている。
図1に示すように、低圧小径タンク12は、複数の低圧チューブ11に対して低圧冷媒の集合または分配を行う。低圧小径タンク12は、円筒形状の筒状部13と、筒状部13の長手方向一端側の開口を閉塞するキャップ部材14とを有している。筒状部13は、その軸方向(すなわち長手向)が複数の低圧チューブ11の配置方向と平行になるように構成されている。筒状部13の軸方向他端側は、後述する低圧大径タンク15に接続されている。
なお、本実施形態の低圧チューブ11が本発明の第一チューブに相当し、本実施形態の低圧小径タンク12が本発明の第一小径タンクに相当している。また、本実施形態の低圧冷媒流路110が本発明の第一流体流路に相当している。
本実施形態では、低圧小径タンク12として、一端側低圧小径タンク121および他端側低圧小径タンク122が設けられている。一端側低圧小径タンク121は、低圧チューブ11の長手方向の一端側に接続されている。他端側低圧小径タンク122は、低圧チューブ11の長手方向の他端側に接続されている。
なお、本実施形態の一端側低圧小径タンク121が本発明の一端側第一小径タンクに相当し、本実施形態の他端側低圧小径タンク122が本発明の他端側第一小径タンクに相当している。
高圧コア部2は、高圧チューブ21および高圧小径タンク22を有している。図6および図7に示すように、高圧チューブ21は、高圧冷媒が流れる高圧冷媒流路210を形成する。高圧チューブ21は、扁平板状に形成された扁平チューブであり、両端にわたって直線状に延びている。より詳細には、高圧チューブ21は、その内部に断面扁平形状の長辺方向に並んだ複数の流通路を有する多穴チューブにより構成されている。高圧チューブ21は、押出成形により形成されている。
図1および図6に示すように、本実施形態では、高圧コア部2は、複数の高圧チューブ21を有している。複数の高圧チューブ21は、同一平面を形成している。より詳細には、複数の高圧チューブ21は、当該高圧チューブ21の両側の扁平面がそれぞれ同一平面上に配置されるように、一列に並んで配置されている。
図1に示すように、高圧小径タンク22は、複数の高圧チューブ21に対して高圧冷媒の集合または分配を行う。高圧小径タンク22は、円筒形状の筒状部23と、筒状部23の長手方向一端側の開口を閉塞するキャップ部材24とを有している。筒状部23は、その軸方向(すなわち長手方向向)が複数の高圧チューブ21の配置方向と平行になるように構成されている。筒状部23の軸方向他端側は、後述する高圧大径タンク25に接続されている。
なお、本実施形態の高圧チューブ21が本発明の第二チューブに相当し、本実施形態の高圧小径タンク22が本発明の第二小径タンクに相当している。また、本実施形態の高圧冷媒流路210が本発明の第二流体流路に相当している。
本実施形態では、高圧小径タンク22として、一端側高圧小径タンク221および他端側高圧小径タンク222が設けられている。一端側高圧小径タンク221は、高圧チューブ21の長手方向の一端側に接続されている。他端側高圧小径タンク222は、高圧チューブ21の長手方向の他端側に接続されている。
なお、本実施形態の一端側高圧小径タンク221が本発明の一端側第二小径タンクに相当し、本実施形態の他端側高圧小径タンク222が本発明の他端側第二小径タンクに相当している。
ところで、図1および図8に示すように、低圧コア部1と高圧コア部2とは、低圧冷媒流路110および高圧冷媒流路210が交差するように、複数交互に積層されている。すなわち、低圧コア部1と高圧コア部2とは、低圧チューブ11および高圧チューブ21が交差するように、複数交互に積層されている。本実施形態では、低圧コア部1と高圧コア部2とは、低圧チューブ11および高圧チューブ21が直交するように、複数交互に積層されている。以下、低圧コア部1および高圧コア部2の積層方向を、コア積層方向という。
本体部3において、低圧チューブ11は、高圧チューブ21に熱的に接触している。具体的には、低圧チューブ11および高圧チューブ21は、ろう付けにより互いに接合されている。
図1、図2および図3に示すように、本体部3は、さらに、低圧大径タンク15および高圧大径タンク25を備えている。低圧大径タンク15は、複数の低圧コア部1の低圧小径タンク12に対して低圧冷媒の集合または分配を行う。高圧大径タンク25は、複数の高圧コア部2の高圧小径タンク22に対して高圧冷媒の集合または分配を行う。
なお、本実施形態の低圧大径タンク15が本発明の第一大径タンクに相当し、本実施形態の高圧大径タンク25が本発明の第二大径タンクに相当している。
低圧大径タンク15は、筒形状の筒状部16と、筒状部16における軸方向(すなわち長手方向)一端側の開口を閉塞するキャップ部材17とを有している。筒状部16は、その軸方向がコア積層方向と平行になるように構成されている。筒状部16の軸方向他端側には、後述する低圧冷媒流入部181または低圧冷媒流出部182が接続されている。
本実施形態では、低圧大径タンク15として、一端側低圧大径タンク151および他端側低圧大径タンク152が設けられている。一端側低圧大径タンク151は、複数の低圧コア部1における一端側低圧小径タンク121に接続されている。他端側低圧大径タンク152は、複数の低圧コア部1における他端側低圧小径タンク122に接続されている。
一端側低圧大径タンク151には、当該一端側低圧大径タンク151のタンク内空間に低圧冷媒を流入させる低圧冷媒流入部181が接続されている。より詳細には、一端側低圧大径タンク151における筒状部16の軸方向他端側には、低圧冷媒流入部181が接続されている。このため、一端側低圧大径タンク151は、複数の一端側低圧小径タンク121に低圧冷媒を分配する機能を果たす。
他端側低圧大径タンク152には、当該他端側低圧大径タンク152のタンク内空間から低圧冷媒を流出させる低圧冷媒流出部182が接続されている。より詳細には、他端側低圧大径タンク152における筒状部16の軸方向他端側には、低圧冷媒流出部182が接続されている。このため、他端側低圧大径タンク152は、複数の他端側低圧小径タンク122から流出した低圧冷媒を集合させて内部熱交換器の外部へ流出させる機能を果たす。
なお、本実施形態の一端側低圧大径タンク151が本発明の一端側第一大径タンクに相当し、本実施形態の他端側低圧大径タンク152が本発明の他端側第一大径タンクに相当している。
ところで、高圧大径タンク25は、筒形状の筒状部26と、筒状部26における軸方向(すなわち長手方向)一端側の開口を閉塞するキャップ部材27とを有している。筒状部26は、その軸方向がコア積層方向と平行になるように構成されている。筒状部26の軸方向他端側には、後述する高圧冷媒流入部281または高圧冷媒流出部282が接続されている。
本実施形態では、高圧大径タンク25として、一端側高圧大径タンク251および他端側高圧大径タンク252が設けられている。一端側高圧大径タンク251は、複数の高圧コア部2における一端側高圧小径タンク221に接続されている。他端側高圧大径タンク252は、複数の高圧コア部2における他端側高圧小径タンク222に接続されている。
一端側高圧大径タンク251には、当該一端側高圧大径タンク251のタンク内空間に高圧冷媒を流入させる高圧冷媒流入部281が接続されている。より詳細には、一端側高圧大径タンク251における筒状部26の軸方向他端側には、高圧冷媒流入部281が接続されている。このため、一端側高圧大径タンク251は、複数の一端側高圧小径タンク221に高圧冷媒を分配する機能を果たす。
他端側高圧大径タンク252には、当該他端側高圧大径タンク252のタンク内空間から高圧冷媒を流出させる高圧冷媒流出部282が接続されている。より詳細には、他端側高圧大径タンク252における筒状部26の軸方向他端側には、高圧冷媒流出部282が接続されている。このため、他端側高圧大径タンク252は、複数の他端側高圧小径タンク222から流出した高圧冷媒を集合させて内部熱交換器の外部へ流出させる機能を果たす。
なお、本実施形態の一端側高圧大径タンク251が本発明の一端側第二大径タンクに相当し、本実施形態の他端側高圧大径タンク252が本発明の他端側第二大径タンクに相当している。
図4および図5に示すように、本例の本体部3では、コア積層方向から見たときに、コア積層方向に隣り合う一端側低圧小径タンク121同士が重ならないように(すなわち、重合しないように)配置されている。同様に、本例の本体部3では、コア積層方向から見たときに、コア積層方向に隣り合う他端側低圧小径タンク122同士が重ならないように配置されている。
図1に示すように、本体部3は、コア積層方向から見た外形が四角形状である。本実施形態では、本体部3は、コア積層方向から見た外形が大略正方形状である。
一端側低圧大径タンク151、他端側低圧大径タンク152、一端側高圧大径タンク251および他端側高圧大径タンク252は、本体部3の当該四角形状の四隅にそれぞれ配置されている。本実施形態では、本体部3の当該四角形状の四隅のうち対角線上にある2つの隅部に、一端側低圧大径タンク151および他端側低圧大径タンク152が設けられている。そして、当該四隅のうち残りの2つの隅部に、一端側高圧大径タンク251および他端側高圧大径タンク252が設けられている。
図1および図9に示すように、高圧小径タンク22における筒状部23の内部には、高圧小径タンク22内の空間を高圧チューブ21の配置方向に仕切る仕切部材231が設けられている。仕切部材231は、筒状部23の内壁面にろう付けにより接合されている。
本実施形態では、一端側高圧小径タンク221の内部には、仕切部材231が2つ設けられている。この2つの仕切部材231により、一端側高圧小径タンク221の内部空間は、第一空間22a、第二空間22bおよび第三空間22cに仕切られている。一端側高圧小径タンク221において、第一空間22a、第二空間22bおよび第三空間22cは、一端側高圧大径タンク251に近い側からこの順に配置されている。
また、他端側高圧小径タンク222の内部には、仕切部材231が2つ設けられている。この2つの仕切部材231により、他端側高圧小径タンク222の内部空間は、第四空間22d、第五空間22eおよび第六空間22fに仕切られている。他端側高圧小径タンク222において、第六空間22f、第五空間22eおよび第四空間22dは、他端側高圧大径タンク252に近い側からこの順に配置されている。他端側高圧小径タンク222内の2つの仕切部材231は、高圧チューブ21の長手方向から見たときに、一端側高圧小径タンク221内の2つの仕切部材231と重ならないように配置されている。
したがって、図9の実線矢印に示すように、高圧冷媒流入部281から流入した冷媒は、一端側高圧大径タンク251を介して、一端側高圧小径タンク221の第一空間22aに流入する。第一空間22aに流入した冷媒は、高圧チューブ21を一端側から他端側へ向かって流れた後、他端側高圧小径タンク222の第四空間22dへ流入する。第四空間22dに流入した冷媒は、高圧チューブ21を他端側から一端側へ向かって流れた後、一端側高小径タンク221の第二空間22bへ流入する。
第二空間22bに流入した冷媒は、高圧チューブ21を一端側から他端側へ向かって流れた後、他端側高圧小径タンク222の第五空間22eへ流入する。第五空間22eに流入した冷媒は、高圧チューブ21を他端側から一端側へ向かって流れた後、一端側高圧小径タンク221の第三空間22cへ流入する。
第三空間22cに流入した冷媒は、高圧チューブ21を一端側から他端側へ向かって流れた後、他端側高圧小径タンク222の第六空間22fへ流入する。第六空間22fへ流入した冷媒は、他端側高圧大径タンク252を介して、高圧冷媒流出部282から流出する。
上述したように、本実施形態の高圧コア部2は、高圧冷媒の流れが4回Uターンするように構成されている。このとき、仕切部材231が、高圧冷媒流路210を流通する高圧冷媒の流れをUターンさせる機能を果たしている。したがって、本実施形態の仕切部材231が、本発明のUターン部に相当している。
一方、低圧コア部1は、図9の破線矢印に示すように、低圧冷媒流路110内の低圧冷媒の流れが、低圧チューブ11の長手方向の一端側から他端側に向かって一方向に直線的に流れるように構成されている。
ここで、図9に示すように、高圧コア部2を構成する複数の高圧チューブ21のうち、第一空間22aおよび第四空間22dと連通する高圧チューブ21の高圧冷媒流路210を、第一高圧冷媒流路211という。第二空間22bおよび第四空間22dと連通する高圧チューブ21の高圧冷媒流路210を、第二高圧冷媒流路212という。第二空間22bおよび第五空間22eと連通する高圧チューブ21の高圧冷媒流路210を、第三高圧冷媒流路213という。第三空間22cおよび第五空間22eと連通する高圧チューブ21の高圧冷媒流路210を、第四高圧冷媒流路214という。第三空間22cおよび第六空間22fと連通する高圧チューブ21の高圧冷媒流路210を、第五高圧冷媒流路215という。
また、低圧コア部1のうち、第一高圧冷媒流路211に対向する部位を、第一低圧冷媒流路111という。換言すると、低圧コア部1のうち、コア積層方向から見たときに第一高圧冷媒流路211と重なる(すなわち、重合する)部位を、第一低圧冷媒流路111という。同様に、低圧コア部1のうち、第二高圧冷媒流路212に対向する部位を第二低圧冷媒流路112という。低圧コア部1のうち、第三高圧冷媒流路213に対向する部位を第三低圧冷媒流路113という。低圧コア部1のうち、第四高圧冷媒流路214に対向する部位を第四低圧冷媒流路114という。低圧コア部1のうち、第五高圧冷媒流路215に対向する部位を第五低圧冷媒流路115という。
低圧コア部1において、第五低圧冷媒流路115、第四低圧冷媒流路114、第三低圧冷媒流路113、第二低圧冷媒流路112および第一低圧冷媒流路111は、低圧冷媒流れ上流側からこの順に配置されている。
ここで、第一高圧冷媒流路211は、第五高圧冷媒流路215に対して、仕切部材231よりも上流側に配置されている。すなわち、高圧コア部2において、仕切部材231よりも上流側に第一高圧冷媒流路211が配置されており、仕切部材231よりも下流側に第五高圧冷媒流路215が配置されている。したがって、本実施形態の第一高圧冷媒流路211が、本発明の上流側第二流体流路に相当している。また、本実施形態の第五高圧冷媒流路215が、本発明の下流側第二流体流路に相当している。
そして、低圧コア部1のうち、上流側高圧冷媒流路である第一高圧冷媒流路211に対向する第一低圧冷媒流路111は、下流側高圧冷媒流路である第五高圧冷媒流路215に対向する第五低冷媒流路115よりも、低圧冷媒流路110内の低圧冷媒流れ下流側に配置されている。つまり、低圧コア部1のうち、第一高圧冷媒流路211に対向する部位である第一低圧冷媒流路111は、第五高圧冷媒流路215に対向する部位である第五低圧冷媒流路115よりも、低圧チューブ11の他端側に配置されている。
ここで、本実施形態の内部熱交換器の製造方法について説明する。まず、内部熱交換器の各種構成部品を仮固定する仮組み付け工程を行う。仮組み付け工程では、低圧チューブ11の両端部に低圧小径タンク12を仮固定して、低圧コア部1の仮組付体を作成する。同様に、高圧チューブ21の両端部に高圧小径タンク22を仮固定して、高圧コア部2の仮組付体を作成する。
そして、低圧コア部1の仮組付体と高圧コア部2の仮組付体とを交互に積層して、コア部1、2の積層体を作成する。その後、コア部1、2の積層体に対して、低圧大径タンク15および高圧大径タンク25を仮固定する。これにより、内部熱交換器の各種構成部品が仮固定された仮組み付け体が完成する。
この仮組み付け工程では、図10に示すように、コア積層方向に隣接する低圧チューブ11および高圧チューブ21の間に、ろう材シート4を設ける。ろう材シート4は、図11に示すように、シート状に形成された芯材41の両面にろう材層42がクラッドされたものである。
次に、上述した仮組み付け体を加熱炉内で加熱するろう付け工程を行う。このろう付け工程により、内部熱交換器の各種構成部品がろう付けにより接合され、内部熱交換器が完成する。
ところで、本実施形態における低圧小径タンク12におけるコア積層方向の長さ(以下、タンク高さ寸法Htkという)は、以下の数式F1および数式F2を満たすように設定されている。以下、「高さ寸法」および「厚み寸法」とは、ともにコア積層方向の長さを意味している。
Htk>P1’…(F1)
ただし、図10に示すように、xは低圧小径タンク12の半径である。また、図7に示すように、P1’はろう付け後における低圧チューブ11間ピッチである。なお、P2’はろう付け後における高圧チューブ21間のピッチである。
ここで、「低圧チューブ11間ピッチ」とは、コア積層方向に隣り合う低圧チューブ11における、コア積層方向一側の扁平面同士の間の距離(すなわち、コア積層方向の長さ)をいう。同様に、「高圧チューブ21間ピッチ」とは、コア積層方向に隣り合う高圧チューブ21における、コア積層方向一側の扁平面同士の間の距離をいう。
このように、数式F1および数式F2を満たすように低圧小径タンク12のタンク高さ寸法Htkを設定することで、ろう付け時にろう材シート4のろう材層42が溶融しても、コア積層方向に隣り合う低圧小径タンク12同士が干渉することを防止できる。
以上説明したように、本実施形態の内部熱交換器では、低圧コア部1と高圧コア部2とを交互に複数積層している。これにより、内部熱交換器における熱交換性能を向上させることができる。
さらに、本実施形態では、低圧冷媒の集合または分配を行うタンク部として、低圧小径タンク12および低圧大径タンク15を設けている。すなわち、低圧冷媒の集合または分配を行うタンク部を、低圧小径タンク12および低圧大径タンク15により構成している。これにより、低圧チューブ11に直接接続される低圧小径タンク12を小型化することができる。
同様に、本実施形態では、高圧冷媒の集合または分配を行うタンク部として、高圧小径タンク22および高圧大径タンク25を設けている。すなわち、高圧冷媒の集合または分配を行うタンク部を、高圧小径タンク22および高圧大径タンク25により構成している。これにより、高圧チューブ21に直接接続される高圧小径タンク22を小型化することができる。
このように、本実施形態では、低圧小径タンク12および高圧小径タンク22を小型化できるので、低圧コア部1および高圧コア部2を複数積層した場合に、コア積層方向に隣り合う低圧小径タンク12同士および高圧小径タンク22同士が干渉することを抑制できる。これにより、低圧チューブ11および高圧チューブ21の間の隙間を無くすことができるので、内部熱交換器の大型化を抑制できる。
さらに、本実施形態では、本体部3をコア積層方向から見たときに、コア積層方向に隣り合う低圧小径タンク12同士を、互いに重ならないように配置している。これによれば、コア積層方向に隣り合う低圧小径タンク12同士が干渉することを効果的に抑制できるので、低圧小径タンク12の径を大きくすることができる。
さらに、本実施形態では、二つの低圧大径タンク15および二つの高圧大径タンク25を、本体部3における四角形状の四隅にそれぞれ配置している。これにより、内部熱交換器の搭載スペースの最小化を図ることができる。
さらに、本実施形態では、低圧コア部1のうち、第一高圧冷媒流路211に対向する第一低圧冷媒流路111を、第五高圧冷媒流路215に対向する第五低圧冷媒流路115よりも、低圧冷媒流路110内の低圧冷媒流れ下流側に配置している。これにより、高圧コア部2における高圧冷媒流れ上流側部位と、低圧コア部1における低圧冷媒流れ下流側部位とを、熱的に接触させることができる。さらに、高圧コア部2における高圧冷媒流れ下流側部位と、低圧コア部1における低圧冷媒流れ上流側部位とを、熱的に接触させることができる。
したがって、本実施形態の内部熱交換器では、高圧冷媒流路210の入口側の高圧冷媒と低圧冷媒流路110の出口側の低圧冷媒とを熱交換させるとともに、高圧冷媒流路210の出口側の高圧冷媒と低圧冷媒流路110の入口側の低圧冷媒とを熱交換させることができる。このため、熱交換領域の全域に亘って高圧冷媒と低圧冷媒との温度差を確保して熱交換効率を向上させることができる。
ここで、本実施形態の内部熱交換器に対して、コア積層方向に多段積層した低圧チューブ11を1つの低圧タンクに接続するとともに、コア積層方向に多段積層した高圧チューブ21を1つの高圧タンクに接続した内部熱交換器を、比較例の内部熱交換という。
この比較例の内部熱交換器では、製造時に、1つの低圧タンクに多段積層した低圧チューブ11を一度に挿入するとともに、1つの高圧タンクに多段積層した高圧チューブ21を一度に挿入する必要があるため、内部熱交換器の製造の難易度が高くなる。
これに対し、本実施形態の内部熱交換器では、低圧チューブ11の両端部に低圧小径タンク12を仮固定して低圧コア部1の仮組付体を作成するとともに、高圧チューブ21の両端部に高圧小径タンク22を仮固定して高圧コア部2の仮組付体を作成している。その後、低圧コア部1と高圧コア部2とを積層した積層体に対して、低圧大径タンク15および高圧大径タンク25を仮固定している。このため、本実施形態では、1つのタンクに対してコア積層方向に多段積層したチューブを一度に挿入する必要はないので、内部熱交換器の仮組み付けを容易に行うことができる。したがって、内部熱交換器を容易に製造することが可能となる。
さらに、本実施形態では、コア積層方向に隣り合う低圧チューブ11および高圧チューブ21間にろう材シート4を積層することにより、低圧チューブ11および高圧チューブ21間のろう付けを行っている。これにより、低圧チューブ11および高圧チューブ21間を安定的にろう付けすることが可能となる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図12〜図14に基づいて説明する。本第2実施形態は、上記第1実施形態と比較して、本体部3のコア積層方向において、冷媒がUターンしている点が異なるものである。
図12に示すように、本実施形態では、高圧小径タンク22の内部に、仕切部材231が設けられていない。すなわち、本実施形態の高圧コア部2は、高圧冷媒流路210内の高圧冷媒の流れが、高圧チューブ21の長手方向の一端側から他端側に向かって一方向に直線的に流れるように構成されている。
図13に示すように、高圧大径タンク25における筒状部26の内部には、高圧大径タンク25内の空間をコア積層方向に仕切る仕切部材261が設けられている。仕切部材261は、筒状部26の内壁面にろう付けにより接合されている。
本実施形態では、一端側高圧大径タンク251の内部には、仕切部材261が1つ設けられている。この仕切部材261により、一端側高圧大径タンク251の内部空間は、第一空間25aおよび第二空間25bに仕切られている。第一空間25aは、高圧冷媒流入部281と連通している。
また、他端側高圧大径タンク252の内部には、仕切部材261が1つ設けられている。この仕切部材261により、他端側高圧大径タンク252の内部空間は、第三空間25cおよび第四空間25dに仕切られている。第四空間25dは、高圧冷媒流出部282と連通している。他端側高圧大径タンク252内の仕切部材261は、高圧チューブ21の長手方向(すなわち、図13の紙面上下方向)から見たときに、一端側高圧大径タンク251内の仕切部材261と重ならないように配置されている。
そして、本実施形態の高圧コア部2としては、第一高圧コア部2a、第二高圧コア部2bおよび第三高圧コア部2cを有している。第一高圧コア部2aは、一端側高圧大径タンク251の第一空間25aおよび他端側高圧大径タンク252の第三空間25cと連通する。第二高圧コア部2bは、一端側高圧大径タンク251の第二空間25bおよび他端側高圧大径タンク252の第三空間25cと連通する。第三高圧コア部2cは、一端側高圧大径タンク251の第二空間25bおよび他端側高圧大径タンク252の第四空間25dと連通する。
したがって、図12および図13の実線矢印に示すように、高圧冷媒流入部281から流入した冷媒は、一端側高圧大径タンク251の第一空間25aを介して、第一高圧コア部2aの一端側高圧小径タンク221に流入する。当該一端側高圧小径タンク221に流入した冷媒は、第一高圧コア部2aの高圧チューブ21を一端側から他端側へ向かって流れた後、第一高圧コア部2aの他端側高圧小径タンク222に流入する。
第一高圧コア部2aの他端側高圧小径タンク222に流入した冷媒は、他端側高圧大径タンク252の第三空間25cを介して、第二高圧コア部2bの他端側高圧小径タンク222に流入する。当該他端側高圧小径タンク222に流入した冷媒は、第二高圧コア部2bの高圧チューブ21を他端側から一端側へ向かって流れた後、第二高圧コア部2bの一端側高圧小径タンク221に流入する。
第二高圧コア部2bの一端側高圧小径タンク221に流入した冷媒は、一端側高圧大径タンク251の第二空間25bを介して、第三高圧コア部2cの一端側高圧小径タンク221に流入する。当該一端側高圧小径タンク221に流入した冷媒は、第三高圧コア部2cの高圧チューブ21を一端側から他端側へ向かって流れた後、第三高圧コア部2cの他端側高圧小径タンク222に流入する。
第三高圧コア部2cの他端側高圧小径タンク222に流入した冷媒は、他端側高圧大径タンク252の第三空間25cを介して、高圧冷媒流出部282から流出する。
上述したように、本実施形態の本体部3は、コア積層方向(すなわち、コア積層方向に平行な平面)において、高圧冷媒の流れが2回Uターンするように構成されている。このとき、仕切部材261が、複数の高圧コア部2を流通する高圧冷媒の流れをUターンさせる機能を果たしている。
図14に示すように、低圧大径タンク15における筒状部16の内部には、低圧大径タンク15内の空間をコア積層方向に仕切る仕切部材161が設けられている。仕切部材261は、筒状部16の内壁面にろう付けにより接合されている。
本実施形態では、一端側低圧大径タンク151の内部には、仕切部材161が1つ設けられている。この仕切部材161により、一端側低圧大径タンク151の内部空間は、第一空間15aおよび第二空間15bに仕切られている。第一空間15a、は、低圧冷媒流入部181と連通している。
また、他端側低圧大径タンク152の内部には、仕切部材161が1つ設けられている。この仕切部材161により、他端側低圧大径タンク152の内部空間は、第三空間15cおよび第四空間15dに仕切られている。第四空間15dは、低圧冷媒流出部182と連通している。他端側低圧大径タンク152内の仕切部材161は、低圧チューブ11の長手方向(すなわち、図14の紙面左右方向)から見たときに、一端側低圧大径タンク151内の仕切部材161と重ならないように配置されている。
そして、本実施形態の低圧コア部1としては、第一低圧コア部1a、第二低圧コア部1bおよび第三低圧コア部1cを有している。第一低圧コア部1aは、一端側低圧大径タンク151の第一空間15aおよび他端側低圧大径タンク152の第三空間15cと連通する。第二低圧コア部1bは、一端側低圧大径タンク151の第二空間15bおよび他端側低圧大径タンク152の第三空間15cと連通する。第三低圧コア部1cは、一端側低圧大径タンク151の第二空間15bおよび他端側低圧大径タンク152の第四空間15dと連通する。
したがって、図12および図14の破線矢印に示すように、低圧冷媒流入部181から流入した冷媒は、一端側低圧大径タンク151の第一空間15aを介して、第一低圧コア部1aの一端側低圧小径タンク121に流入する。当該一端側低圧小径タンク121に流入した冷媒は、第一低圧コア部1aの低圧チューブ11を一端側から他端側へ向かって流れた後、第一低圧コア部1aの他端側低圧小径タンク122に流入する。
第一低圧コア部1aの他端側低圧小径タンク122に流入した冷媒は、他端側低圧大径タンク152の第三空間15cを介して、第二低圧コア部1bの他端側低圧小径タンク122に流入する。当該他端側低圧小径タンク122に流入した冷媒は、第二低圧コア部1bの低圧チューブ11を他端側から一端側へ向かって流れた後、第二低圧コア部1bの一端側低圧小径タンク121に流入する。
第二低圧コア部1bの一端側低圧小径タンク121に流入した冷媒は、一端側低圧大径タンク151の第二空間15bを介して、第三低圧コア部1cの一端側低圧小径タンク121に流入する。当該一端側低圧小径タンク121に流入した冷媒は、第三低圧コア部1cの低圧チューブ11を一端側から他端側へ向かって流れた後、第三低圧コア部1cの他端側低圧小径タンク122に流入する。
第三低圧コア部1cの他端側低圧小径タンク122に流入した冷媒は、他端側低圧大径タンク152の第三空間15cを介して、低圧冷媒流出部182から流出する。
上述したように、本実施形態の本体部3は、コア積層方向(すなわち、コア積層方向に平行な平面)において、低圧冷媒の流れが2回Uターンするように構成されている。このとき、仕切部材161が、複数の低圧コア部1を流通する低圧冷媒の流れをUターンさせる機能を果たしている。
その他の内部熱交換器の構成は、第1実施形態と同様である。したがって、本実施形態の内部熱交換器においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図15に基づいて説明する。本第3実施形態は、上記第1実施形態と比較して、各コア部1、2がそれぞれ1本のチューブ11、21で構成されている点が異なるものである。
図15に示すように、低圧コア部1は、1本の低圧チューブ11を有している。高圧コア部2は、1本の高圧チューブ21を有している。低圧チューブ11および高圧チューブ21は、それぞれの扁平面がコア積層方向に直交するように配置されている。
その他の内部熱交換器の構成は、第1実施形態と同様である。したがって、本実施形態の内部熱交換器においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について図16に基づいて説明する。本第4実施形態は、上記第1実施形態と比較して、大径タンク15、25の配置が異なるものである。
図16に示すように、本実施形態では、コア積層方向から見た本体部3の四角形状の四隅のうち、対角線上にある2つの隅部に、一端側低圧大径タンク151および一端側高圧大径タンク251が設けられている。そして、当該四隅のうち残りの2つの隅部に、他端側低圧大径タンク152および他端側高圧大径タンク252が設けられている。
具体的には、低圧コア部1において、低圧チューブ11における長手方向の一端側に、一端側低圧大径タンク151および他端側低圧大径タンク152の双方が配置されている。すなわち、一端側低圧小径タンク121の長手方向の一端側に一端側低圧大径タンク151が接続されているとともに、一端側低圧小径タンク121の長手方向の他端側に他端側低圧大径タンク152が接続されている。なお、他端側低圧小径タンク122の長手方向の両端部には、キャップ部材14がそれぞれ設けられている。
また、一端側高圧大径タンク251は、一端側高圧小径タンク221の長手方向一端側に配置されている。同様に、他端側高圧大径タンク252は、他端側高圧小径タンク222の長手方向の一端側に配置されている。換言すると、一端側高圧大径タンク251および他端側高圧大径タンク252は、高圧小径タンク22の長手方向の同一側端部に配置されている。
より詳細には、一端側高圧大径タンク251および他端側高圧大径タンク252は、高圧チューブ21の長手方向(すなわち、図16の紙面上下方向)から見たときに、他端側低圧小径タンク122と少なくとも一部が重なるようにそれぞれ配置されている。換言すると、一端側高圧大径タンク251、他端側低圧小径タンク122および他端側高圧大径タンク252は、高圧チューブ21の長手方向の一端側から他端側に向かってこの順に配置されている。
さらに、本実施形態では、一端側低圧小径タンク121の内部には、仕切部材131が2つ設けられている。他端側低圧小径タンク122の内部には、仕切部材131が1つ設けられている。他端側低圧小径タンク122内の1つの仕切部材131は、低圧チューブ11の長手方向(すなわち、図16の紙面左右方向)から見たときに、一端側低圧小径タンク121内の2つの仕切部材131と重ならないように配置されている。これにより、本実施形態の低圧コア部1では、低圧冷媒の流れが3回Uターンする。
その他の内部熱交換器の構成は、第1実施形態と同様である。したがって、本実施形態の内部熱交換器においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について図17に基づいて説明する。本第3実施形態は、上記第1実施形態と比較して、低圧小径タンク12のタンク高さ寸法Htkが異なるものである。
本実施形態の低圧小径タンク12のタンク高さ寸法Htkは、ろう付け後における低圧チューブ11間ピッチP1’より小さい。さらに、本実施形態の低圧小径タンク12のタンク高さ寸法Htkは、下記の数式F3を満たすように設定されている。
P1’=P2’=Ht1+Ht2+2tb−2tbb=Ht1+Ht2+2tb−2(tb・2xb)…(F3)
ただし、図17に示すように、Ht1は低圧チューブ11の高さ寸法、Ht2は高圧チューブ21の高さ寸法である。また、上述した図11に示すように、tbはろう材シート4の厚み寸法、tbbは1枚のろう材シート4中におけるろう材層42の厚み寸法の合計である。
また、xbはろう材シート4のろう材クラッド率である。なお、「ろう材クラッド率」とは、ろう材シート4全体の厚み寸法に対する片面のろう材層42の厚み寸法の割合をいう。
本実施形態によれば、ろう付け時にろう材シート4のろう材層42が溶融しても、コア積層方向に隣り合う低圧小径タンク12同士が干渉することを防止できる。その他の内部熱交換器の構成は、第1実施形態と同様である。したがって、本実施形態の内部熱交換器においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(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、例えば以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
(1)上記第1実施形態では、高圧コア部2を、高圧冷媒の流れが4回Uターンするように構成した例について説明したが、高圧コア部2の構成はこれに限定されない。例えば、高圧コア部2を、高圧冷媒流れがUターンしないように構成してもよい。また、高圧コア部2を、高圧冷媒流れが1〜3回または5回以上Uターンするように構成してもよい。
(2)上記第2実施形態では、本体部3を、コア積層方向において低圧冷媒の流れが2回Uターンするように構成した例について説明したが、本体部3の構成はこれに限定されない。例えば、本体部3を、コア積層方向において低圧冷媒流れがUターンしないように構成してもよい。また、本体部3を、コア積層方向において低圧冷媒流れが1回または3回以上Uターンするように構成してもよい。
同様に、上記第2実施形態では、本体部3を、コア積層方向において高圧冷媒の流れが2回Uターンするように構成した例について説明したが、本体部3の構成はこれに限定されない。例えば、本体部3を、コア積層方向において高圧冷媒流れがUターンしないように構成してもよい。また、本体部3を、コア積層方向において高圧冷媒流れが1回または3回以上Uターンするように構成してもよい。
(3)上記第1実施形態では、本体部3をコア積層方向から見たときに、コア積層方向に隣り合う低圧小径タンク12同士を、互いに重ならないように配置した例について説明したが、本体部3の構成はこれに限定されない。例えば、本体部3をコア積層方向から見たときに、コア積層方向に隣り合う高圧小径タンク22同士を、互いに重ならないように配置してもよい。
(4)上記した実施形態では、本発明に係る熱交換器を、車両用空調装置の冷凍サイクルにおける内部熱交換器に適用した例について説明したが、この態様に限定されるものではない。本発明は、冷媒放熱器等の自動車用熱交換器や他の熱交換器に適用することも可能である。
また、本発明は、例えばトラックに搭載されるランキンサイクルにおける内部熱交換器に適用することも可能である。なお、ランキンサイクルの内部熱交換器は、ランキンサイクルの冷媒回路の冷媒ポンプと蒸発器との間に存在する低温高圧冷媒と、凝縮器と膨張機との間に存在する高温低圧冷媒とを熱交換させる熱交換器である。