JP3585506B2 - 高効率蒸発器 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱交換器に関し、特に、熱交換器に使用することができるヘッダーに関する。本発明は又、蒸発器に適用するのに特に有利な熱交換器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周囲空気を熱伝達媒体の１つとして利用する型式の多くの慣用熱交換器は、多数の管によって相互に連結された２つの対置したヘッダーを備えている。通常、それらの管の間にはフィンが延設されている。空気は、管に対してほぼ横断方向に管の間を通しフィンを通して流動せしめられる。
この種の熱交換器が単位時間当りに一定量の熱を交換する能力の１つの尺度は、その熱交換器の実効前面面積である。この面積は、空気流の経路に対して直角をなす熱交換器全体の表面積から、その表面積のうち、該熱交換器のヘッダー及び、又はタンクによって占められる表面積を差引いた面積に等しい。通常、この面積は、基本的に熱交換器の管とフィンの組立体によって構成される、いわゆる「コア」（熱交換器の本体部分）の前面の面積である。
【０００３】
ある種の用途においては、サイズの制約がない場合があり、そのような場合にはコアは、タンク及び、又はヘッダーによって占められる追加の容積を考慮することなく、所望の前面表面積を提供するように十分なサイズにすることができる。しかしながら、熱交換器全体を設置するのに限られた空間しか利用できない場合もある。その場合には、熱伝達能力を最大限にするためにコアのサイズを可能な限り大きくしなければならない。それと同時に、サイズの制約のために、タンク及び、又はヘッダーがコアのサイズを制限し、従って熱交換能力を制限するっことになる。
【０００４】
サイズの制約がある代表的な用途の１つは、自動車に搭載する熱交換器である。近年、燃費の向上に対する関心が高まっていることから、自動車メーカーは、空気抵抗係数の低い、より空気力学的に設計された自動車の製造を追求しており、その結果として、ラジエータ、凝縮器、蒸発器、油冷却器等の熱交換器を搭載する車の前面領域にスペースの制約を課することになった。更に、自動車メーカーは、燃費を改善する１手段として自動車の各構成機器の重量を軽量化することを追求しており、熱交換器も、軽量化を計る方法の研究対象から免れるものではない。
【０００５】
更に近年になって、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）及びその他の有害ガスの大気への排出の害に関して関心が高まってきている。ＣＦＣの放出源の１つは、空調装置から漏出する冷媒である。いうまでもなく、蒸気圧縮式冷凍装置又は空調装置の冷媒として現在広く使用されているＣＦＣの装入容量を減少させることができれば、装置の系内に装入されているＣＦＣの総量が少なくなることにより、装置のガス漏れの影響が、大気へ逃出するＣＦＣの量の点で軽減される。
【０００６】
冷凍装置又は空調装置にとってのもう１つの関心事は、典型的な蒸気圧縮式冷凍装置に用いられる蒸発器の効率である。多くの場合、蒸発器を通って流れる流体流れの温度は、蒸発器の後面の場所によって異なる。それは、熱伝達過程における効率が悪いことを表す。蒸発器の後面から出ていく空気流の温度を蒸発器の後面の全面に亙って実質的に均一にすることが望ましい。蒸発器の後面から出ていく空気流の温度が均一であることは、蒸発器の前面と後面との温度差が均一であり、熱伝達効率が良好であることを表す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような温度差は、蒸発器内を流れる冷媒の分配が不均一であることの結果として起ることは、古くから定説となっている。即ち、流れる冷媒の量が比較的多い蒸発器部分は、流れる冷媒の量が比較的少ない蒸発器部分より低い温度で作動する。従って、従来から、蒸発器の多くの流体通路を通る冷媒の分配を均一にするための多くの試みとして精巧な分配構造が研究されてきた。そのような従来の分配器は多くの場合良好に作動するが、構造が複雑であるため製造コストが高くなるため活用されていない。
本発明は、上述した従来技術のいろいろな問題を解決することを課題とする。従って、本発明の目的は、新規な改良された冷媒蒸発器を提供することであり、特に、蒸発過程において高効率の熱伝達を達成するために蒸発器内に冷媒を良好に分配することができ、かつ、構造及び製造が簡単で、製造コストの安い蒸発器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の一側面によれば、冷媒のための蒸発器であって、該蒸発器の前部を構成する第１管列と、該蒸発器の後部を構成する第２管列を含む少くとも２つの細長い管列と、該各管列の両端部に１つづつ設けられており、各々、各管列の管の対応する端部に流体連通し、該管列の各端部において互いに隣接して配置された少くとも４つの細長いヘッダー通路を画定する手段と、前記第２管列のヘッダー通路のうちの１つのヘッダー通路にその両端の間の部位において通じる入口と、前記第１管列のヘッダー通路のうちの１つのヘッダー通路にその両端の間の部位において通じる出口と、前記第２管列の前記１つのヘッダー通路と第１管列の前記１つのヘッダー通路以外の、互いに隣接した１対のヘッダー通路の間に該１対のヘッダー通路の両端の間の部位において延長した少くとも連絡流体通路とから成る蒸発器が提供される。
【０００９】
好ましい実施例では、前記入口は、衝突表面に対してほぼ直角に延長しており、蒸発すべき冷媒を受入れるようになされた流体受入れ通路と、該衝突表面と流体受入れ通路との交差部において該流体受入れ通路に対してほぼ横断方向に、かつ、互いに１８０°対向して設けられた１対の分配開口を有し、該１対の分配開口は、前記第２管列の前記１つのヘッダー通路の両側に向けられている。
【００１０】
一実施例では、前記各ヘッダー通路を筒体によって形成する。あるいは別法として、ヘッダー通路を積層体によって形成することもできる。
【００１１】
特に好ましい実施例では、前記各流体通路は、前記１対のヘッダー通路の一方のヘッダー通路からの出口と、該１対のヘッダー通路の他方のヘッダー通路への入口を有し、該入口は、その対応するヘッダー通路の両端の間の部位から該ヘッダー通路の両側に向けられた互いに１８０°対向した２つの分配開口を有する。前記第２管列の前記１つのヘッダー通路に通じる前記入口は、該ヘッダー通路の両端間の中点に位置していることが好ましい。
前記各流体通路は、対応する１対のヘッダー通路の中点と中点の間に延長していることが好ましい。
【００１２】
本発明は又、各々、２つの細長い内部ヘッダー通路を有する２つの互いに離隔したヘッダー組立体と、該２つのヘッダー組立体の間に延長しており、各々、各ヘッダー組立体の対応するヘッダー通路に流体連通した２列の扁平管と、一方のヘッダー組立体の一方のヘッダー通路に通じるほぼ中央の入口と、該一方のヘッダー組立体の他方のヘッダー通路に通じるほぼ中央の出口と、他方のヘッダー組立体の一方のヘッダー通路と他方のヘッダー通路の間に延長したほぼ中央の連絡流体通路と、から成る蒸発器を提供する。
【００１３】
前記入口は、平坦な表面に終端する軸方向の通路と、互いに対向した分配通路に終端する半径方向の通路を有する管継手によって形成し、該平坦な表面は、該半径方向の通路の壁の一部によって形成することが好ましい。
一実施例においては、前記半径方向の通路は、扁平な断面形状を有するものとする。
【００１４】
本発明は、又、流体の流れを冷却する方法であって、
（ａ） 冷却すべき流体の流れを特定の経路に沿って特定の方向に流動させる工程と、
（ｂ） 前記経路を横切るようにして少くとも２つの細長い管列を配設する工程と、
（ｃ） 前記特定の経路に対して下流側にある列の管内へ該下流側の列の管のほぼ中央から少くとも一端に向けて冷媒を導入する工程と、
（ｄ） 該下流側の列の管からでてきた冷媒を収集し、その冷媒を直ぐ上流側の列の管のほぼ中央にその少くとも一端に向けて導入する工程と、
（ｅ） 冷媒がすべての列の管内を通過するまで前記工程（ｃ） 及び（ｄ） を順次に反復する工程と、
（ｆ） 最も上流側の列の管からでてきた冷媒を収集する工程と、
から成る方法を提供する。
前記工程（ｃ） 、（ｄ） 及び（ｆ） は、前記各列の管に流体連通させたヘッダーを用いて行うことが好ましい。
【００１５】
本発明の更に別の側面によれば、ヘッダー通路を有するヘッダー板と、該ヘッダー板の一方の面に衝接し密封状態に接合されたカバー板と、前記ヘッダー通路に整合し流体連通した複数の管受け孔を有しており、該ヘッダー板の他方の面に衝接し密封状態に接合された管板を含む少くとも１つの積層ヘッダーと；前記管板のそれぞれ対応する管受け孔に密封状態に受容された開放端を有する複数の管とを有する熱交換器であって、前記管板とヘッダー板の間の界面にストッパーが介設されており、該ストッパーは、前記各管が前記管板の管受け孔を貫通して前記ヘッダー通路内へ突入するのを防止するために該管板の対応する管受け孔に受容された各管にそれぞれ係合するストッパー表面を有していることを特徴とする熱交換器が提供される。
前記各ストッパー表面は、対応する管の外周形状及び外寸から該管の肉厚分を差引いた形状及び寸法を有する切欠き又は開口の周縁の少くとも一部分を取り巻く肩部によって形成することが好ましい。
一実施例においては、前記ストッパー表面は、前記管板とヘッダー板の間の界面に介設されたストッパー板によって形成される。
別の実施例においては、前記ストッパー表面は、前記管板の表面の、前記ヘッダー板に対面した部分によって形成される。
【００１６】
【実施例】
図１を参照すると、本発明による高効率、多重パス（多数回通し）蒸発器が示される。この蒸発器はここでは２パス（２回通し）蒸発器として説明するが、必要に応じて追加のパス（流れ経路即ち冷媒通路）を付加することができることは当業者には明らかであろう。第１パス即ち冷媒通路を構成する第１パス構成体は、符号１０で総体的に示されており、第２パス即ち冷媒通路を構成する第２パス構成体は、符号１２で総体的に示されている。冷却すべき流体、通常、空気は、矢印１４の方向に蒸発器を通して（蒸発器のパス即ち冷媒通路を構成する管と管の間を通して）流動させる。従って、第２パス構成体１２の一方の面１６は、蒸発器の前面を画定し、第１パス構成体１０の一方の面１８は、蒸発器の後面を画定する。
【００１７】
一般に、各パス構成体（以下、単に「パス」とも称する）１０，１２は、互いに平行に並置された複数の細長管２０と、隣接する管と管の間に延設された蛇行フィン２２から成る。フィン２２は、管の外部即ち空気側に露呈される。必ずしもそうではないが、通常は、特に冷却すべき流体が液相ではなく気相である場合は、フィン２２によろい張りを付設する。
【００１８】
第１パス１０は、上側ヘッダー２４と下側ヘッダー２６を含み、第２パス１２は、上側ヘッダー２８と下側ヘッダー３０を含む。
空気流の流れ方向１４でみて下流側のパスである第１パス１０のための上側ヘッダー２４の中点（ヘッダー２４の左右両端間の真ん中）に、冷媒を受入れるための入口３２が設けられている。
第２パス１２のための上側ヘッダー２８は、やはりその中点に冷媒出口３４を備えている。
第１パス１０のための下側ヘッダー２６と、第２パス１２のための下側ヘッダー３０とは、連絡流体通路３６によって流体連通している。ここで、「流体連通」とは、流体を流すことができる態様に連通していることをいう。入口３２、出口３４及び連絡流体通路３６は、それぞれのヘッダー２４，２６，２８及び３０の両端の間の部位、好ましくは両端間の中点に位置していることに留意すべきである。
【００１９】
入口３２は、入来（入ってくる）冷媒を矢印４０，４２で示されるようにヘッダー２４の対向した両端に向けて互いに１８０°反対方向に差し向けるための簡単な分配器３８（図１には図解的に示されている）を備えている。この冷媒は、ヘッダー２４から各管２０内を通って矢印４４で示されるように流下する。図１では矢印４４は、第１パス１０の両端に沿って示されているが、各管２０を通っての冷媒の流下は、第１パス１０の一端から他端まで全幅に亙って起る。
冷媒は、第１パス１０の下側ヘッダー２６に達すると、該ヘッダー内で矢印４６，４８の方向にヘッダーの中央及び連絡流体通路３６に向って流れる。
かくして、冷媒は、下側ヘッダー２６から連絡流体通路３６を経て第２パス１２の下側ヘッダー３０へ流れる。
【００２０】
必須要件ではないが、第２パス１２の下側ヘッダー３０には、分配器５０（図１には図解的に示されている）が設けられる。分配器５０が設けられている場合は、それは、分配器３８と同様の働きをし、冷媒を矢印５２，５４で示されるようにヘッダー３０の対向した両端に向けて互いに１８０°反対方向に差し向ける。次いで、冷媒は、第２パス１２の全幅に亙って各管２０内を通って矢印５６で示されるように上側ヘッダー２８へ上昇する。図１では矢印５６は、第２パス１２の両端に沿って示されているが、各管２０を通っての冷媒の上昇は、やはり第２パス１２の一端から他端まで全幅に亙って起る。
冷媒は、第２パス１２の上側ヘッダー２８に達すると、該ヘッダー内で矢印５８，６０の方向にヘッダーの中央に向って流れ、出口３４から流出する。
【００２１】
上述した流れ経路を有する多重パス蒸発器は、優れた効率を発揮することが認められた。即ち、蒸発器の後面１８の全面に亙っての温度の優れた均一性が得られるので、そのことからこの蒸発器の効率が高いことが分かる。更に、更に本発明の一実施例を実際にテストしたところ、それは、従来技術の蒸発器よりも、又従来技術によるものではないが実験用に設計された蒸発器よりも著しく優れた性能を示した。
【００２２】
蒸発器の全体の高さを低くするために、即ち、背の低い蒸発器を得るために、図１の蒸発器の変型として図２に示されるように構成することができる。詳述すれば、２つの上側ヘッダー２４と２８を一体の上側ヘッダー構造体として構成し、同様に、２つの上側ヘッダー２４と２８を一体の下側ヘッダー構造体として構成する。更に、各ヘッダー構造体を、積層体を形成する一連の板で構成する。それらの板は、通常はアルミニウムであり、ろう付けによって互いに接合する。
即ち、上側ヘッダー２４と２８の一体構造体即ち積層体は、カバー板７０，ヘッダー板７２及び管板７４を含む３枚の板で、あるいは、随意選択としてそれらの板にストッパー板７６を加えた４枚の板で構成することができる。カバー板７０と管板７４は、ヘッダー板７２（及びストッパー板が用いられているときはストッパー板７６）をそれらの間に挟着する。カバー板７０は、ヘッダー板７２の、管板７４のある側とは反対側の面に封着され（密封状態に接合され）、ヘッダー板７２を密封する。同様に、管板７４は、ヘッダー板７２の、カバー板７０のある側とは反対側の面に封着され、ヘッダー板７２を密封する。
同様に、下側ヘッダー２６と３０の一体構造体即ち積層体は、カバー板８０，ヘッダー板８２及び管板８４を含む３枚の板で構成することができる。管板８４は、管板７４と同じものであってよい。随意選択として、ストッパー板７６と同一のストッパー板８６を加えることができる。カバー板８０は、ヘッダー板８２の、管板８４のある側とは反対側の面に封着され、ヘッダー板８２を密封する。管板８４は、ヘッダー板７２の、カバー板８０のある側とは反対側の面に封着され、ヘッダー板８２を密封する。
【００２３】
好ましい実施例では、管２０は、２列又はそれ以上の列として管板７４と８４の間に延長させ、斯界において周知の態様で同じ列内の隣接する管と管の間に蛇行フィン２２を介設し、所望ならばコアの両端を画定する端板８８を設けることができる。各管２０の両端は、対応する管板７４，８４の嵌め孔即ち管受け孔９０にぴったり嵌合させてろう付けする。従って、管２０は、通常、アルミニウムで形成する。管板７４，８４の管受け孔（以下、単に「孔」とも称する）９０は、管２０の列（図示の実施例では、前後２列）と同数の複数の列をなして各管２０に整合するように配置されている。
【００２４】
ストッパー板７６，８６は、積層体として組立てられたとき管板７４，８４の管受け孔９０と整合する複数の孔９２を有している。ストッパー板７６，８６は、それぞれのヘッダー構造体において管板７４，８４より管２０からみて遠い側に位置し、ストッパー板の各孔９２は、各管２０の内孔の断面と同じ形状及び寸法とされる。即ち、孔９２は、管２０の外周形状及び外寸より管の肉厚分だけ小さい。ストッパー板７６，８６の果たす機能は、後述するように、管２０をその端部がヘッダー板７２によって画定されるヘッダー通路内へ突入するのを防止するように位置ぎめすることだけである。従って、材料費を節減するために、ストッパー板７６，８６は、例えばよりはるかに薄くすることができる。
【００２５】
ストッパー板７６，８６を所定位置に組立てたならば、管２０の端部を管板７４，８４の孔９０に挿入したとき、管２０の外端が管２０の外周寸法より小さいストッパー板７６，８６の孔９２の周縁即ち肩部によって阻止されるので、管２０の端部は管板７４，８４を完全には貫通することができない。かくして、ストッパー板７６，８６の孔９２の周縁即ち肩部はストッパー表面を構成する。ただし、多くの場合、ストッパー板の使用は不要であり、省除することができる。
【００２６】
カバー板７０は、入口孔９６と出口孔９８を有している。図１に関連して上述した分配器３８の機能を果たすとともに、冷凍系の一部を構成する配管のための継手としての機能をも果たす入口管継手兼分配器１００が、入口孔９６に挿入され、ろう付けされる。出口孔９８には、出口管継手１０２が挿入され、ろう付けされる。
【００２７】
上側ヘッダー構造体のヘッダー板７２は、管板７４の２つの異なるパスに対応する２列の管受け孔９０と整合する２つの細長い切抜き部１０４，１０６を有している。切抜き部１０４と１０６とは、中央仕切り板によって互いに分離されており、カバー板７０及び管板７４又はストッパー板７６と協同してヘッダー通路を画定する。かくして、図１に矢印４０，４２で示される冷媒の流れが切抜き部１０４内に生じ、切抜き部１０６内には図１に矢印５８，６０で示される冷媒の流れが生じる。このように、切抜き部１０４は、入口９６と第１パス１０の各管２０の開放端との間に流体連通を設定し、切抜き部１０６は、出口９８と第２パス１２の各管２０の開放端との間に流体連通を設定する。
【００２８】
下側ヘッダー構造体のヘッダー板８２は、管板８４の２つの異なるパスに対応する２列の管受け孔９０と整合する２つの細長い切抜き部１０８，１１０を有している。切抜き部１０８と１１０とは、図１に示される連絡流体通路として機能する中央開口１１４を有する中央仕切り板１１２によって互いに分離されており、カバー板８０及び管板８４又はストッパー板８６と協同してヘッダー通路を画定する。かくして、図１に矢印４６，４８で示される冷媒の流れが切抜き部１０８内に生じ、切抜き部１１０内には図１に矢印５２，５４で示される冷媒の流れが生じる。第１パス１０のから切抜き部１０８から第２パス１２の切抜き部１１０への冷媒流れの移行は、矢印１１６で示されるように開口即ち連絡流体通路１１４を通って生じる。
【００２９】
ある種の用例においては、先に述べたように冷媒を第２パス１２の下側ヘッダー３０の連絡流体通路１１４から切抜き部即ちヘッダー通路１１０へ流入してきた冷媒をヘッダー通路１１０の両端に差し向けることが望ましい場合がある。その場合、ヘッダー板８２に代えて図３に示されるヘッダー板１２０を用いることができる。このヘッダー板１２０は、ヘッダー板８２の切抜き部１０８，１１０にほぼ相当する細長いチャンネル即ちヘッダー通路１２２，１２４を有している。ただし、チャンネル１２２，１２４は、切抜き部１０８，１１０より多少幅狭であり、各管２０の端部と整合する部位に切欠き１２６が形成されている。場合によっては、各切欠き１２６は、各管２０の内孔の断面形状及び寸法と同じ形状及び寸法とすることができる。その場合、切欠き１２６の開口寸法は、管２０の端部の外周寸法より小さいので、管２０の端部は切欠き１２６の周縁即ち肩部によって阻止され、チャンネル１２２，１２４内へ突入することができない。かくして、切欠き１２６の周縁即ち肩部はがストッパー表面を構成するので、ストッパー板８６を省除することができる。
ヘッダー板１２０は、ヘッダー板８２の連絡流体通路１１４と同じ働きをするものとして、チャンネル１２２と１２４を連絡する中央連絡流体通路１２８を有している。連絡流体通路１２８の両側に、チャンネル１２２との交差部のところで互いに対向した突起１３０と１３２が形成されている。同様な突起１３４，１３６が、連絡流体通路１２８とチャンネル１２４との交差部のところにも形成されており、それらの突起は、チャンネル１２４の両端に向けて互いに反対向きに開口した出口開口即ち分配開口１３８，１４０を画定し、それによって、図１の分配器５０を構成する構造となっている。従って、ヘッダー板１２０を用いた場合は、パス間（第１パスと第２パスの間の）分配器が提供される。
【００３０】
図４は、各ヘッダーを円筒形の筒体によって構成した変型実施例を示す。蒸発器の前面及び後面は、それぞれ参照番号１５０，１５２で示されている。空気流は、矢印１５４の方向に流れる。
筒形入口ヘッダー即ち第１パスの上側ヘッダー１５６は、図２に関連して上述した入口管継手兼分配器１００を備えている。筒形入口ヘッダー１５６と、図１のヘッダー２６に相当する第１パスの筒形下側ヘッダー１６０の間に複数の平行な管１５８が延設されている。
ヘッダー１６０に隣接して、図１のヘッダー２８に相当する第２パスの筒形下側ヘッダー１６２が配置されており、下側ヘッダー１６０と１６２とは、両者の両端間の中点において中央連絡管１６４によって連絡されている。従って、中央連絡管１６４は、図１の連絡流体通路３６に相当する。第２パスの筒形下側ヘッダー１６２と筒形上側ヘッダー即ち筒形出口ヘッダー１６８の間に複数の平行な扁平管１６６が延設されている。管１５８の間及び管１６６の間には周知の態様で蛇行フィンが介設されている。この管とフィンの構造即ちコア構造は、本出願人の米国特許第４，８２９，７８０号に開示されたものとほぼ同じである。
【００３１】
図５及び６は、入口管継手兼分配器（以下、単に「入口管継手」と称する）１００の好ましい実施形態を示す。入口管継手１００は、その一端であるねじ付端１７２から延長し、該管継手の他端に形成された半径方向の通路１７４に終端している軸方向の冷媒受入れ通路１７０を有している。入口管継手１００の半径方向の通路１７４は、扁平楕円形の断面形状（図５参照）を有し、軸方向の通路１７０に対して衝突表面１７８（図６参照）を呈する。「衝突表面」とは、軸方向の通路１７０を通って流入してきた冷媒が衝突する表面という意味である。特に図６から分かるように、半径方向の通路１７４は、軸方向の通路１７０より幅が広く、互いに１８０°対向した１対の分配開口１８０，１８２に終端している。
【００３２】
この入口管継手１００を図２のカバー板７０又は図４の筒形上側ヘッダー１５６に取付ければ、入口管継手１００の半径方向の通路１７４がヘッダー板７２の切抜き部１０４又はヘッダー１５６の長手軸線と平行になり、半径方向の通路１７４の分配開口１８０，１８２がヘッダー板７２の切抜き部１０４又はヘッダー１５６の内部に開口するように設計されている。かくして、半径方向の通路１７４の分配開口１８０，１８２は、冷媒を矢印４０，４２（図１，２）の方向に分配するようにヘッダーの両端に向けられる。
【００３３】
図７は、本発明の蒸発器の変型実施例を示す。一般的にいえば、図１に関連して説明した流体流れパターンを実現する蒸発器が、本発明による蒸発器の好ましい実施例であるが、図７に示された実施例によって実現される流体流れパターンによっても優れた結果が得られる。
説明を簡略化するために、先に説明した構成部品は、同じ参照番号で示し、図７の実施例の作動態様を完全に理解するのに必要な程度にのみ再度説明することとする。
図７の蒸発器は、管板７４，８４と、先に述べた態様でそれらの管板の間に延設して扁平管２０と、それらの管の間に介設された蛇行フィン２２を含むコアを有する構成とすることができる。かくして、２列の管２０が配列される。
【００３４】
この蒸発器のための上側ヘッダーは、図２のものと同じ管板７４と、ヘッダー板１９０と、カバー板１９２とで構成する。
下側ヘッダーは、図２のものと同じカバー板８０と、ヘッダー板１９４と、図２のものと同じカバー板８０とで構成する。所望ならば、ストッパー板（図示せず）を使用することもできる。
【００３５】
上側ヘッダーのカバー板１９２は、入口孔１９５と出口孔１９６を有している。それぞれ異なる列の管２０に接続される図２の実施例の入口孔９６と出口孔９８とは異なり、図７の実施例の入口孔１９５と出口孔１９６とは、両方とも後列の管２０に整合する。カバー板１９２の入口孔１９５と出口孔１９６に、任意所望の構造の入口管継手１９８及び出口管継手２００をろう付けすることができる。
【００３６】
上側ヘッダー構造体のヘッダー板１９０は、４つの切抜き部即ちヘッダー通路２０２，２０４，２０６，２０８を有している。切抜き部２０２，２０４，２０６，２０８は、細長いが、ヘッダー板１９０の全長に亙ってではなく、全長の半分に亙って延長している。更に、切抜き部２０２と２０４とは、ウエブ２１０によって互いに分離されており、後列、即ち空気流の流れ方向１４でみて下流側の列の管２０を受容する管板７４の管受け孔９０の上に被さるように配置されている。
切抜き部２０２と２０６とは並置しており、ウエブ２１２によって分離されている。同様にして、切抜き部２０４と２０８とは並置しており、ウエブ２１４によって分離されている。切抜き部２０６，２０８は、前列、即ち空気流の流れ方向１４でみて上流側の列の管２０を受容する管板７４の管受け孔９０に整合しそれらの上に被さるように配置されている。切抜き部２０６と２０８とは、不連続ウエブ２１６によって分離されている。不連続ウエブ２１６は、図３のヘッダー板１２０に関連して説明した対向突起１３４，１３６と同様の機能を果たし、切抜き部２０６から切抜き部２０８への方向づけされた冷媒流れを可能にする。
【００３７】
下側ヘッダーのヘッダー板１９４は、２つのＵ字形切抜き部２２０，２２２を有している。Ｕ字形切抜き部２２０のＵ字の一辺のスロット２２４は、後列、即ち空気流の流れ方向１４でみて下流側の列の管２０を受容する管板８４の管受け孔９０の下に整合するように配置されている。これらの管２０の反対端は、上述したようにヘッダー板１９０の切抜き部２０２に開口している。Ｕ字形切抜き部２２０のＵ字の他方の一辺のスロット２２６は、上流側の列の管２０を受容する管板８４の管受け孔９０の下に整合するように配置されている。これらの管２０の反対端は、上述したようにヘッダー板１９０の切抜き部２０６に開口している。Ｕ字形切抜き部２２０のＵ字の中央底辺スロット２２８は、もちろん、Ｕ字の両辺スロット２２４と２２６の間に流体連通を設定する。
【００３８】
下側ヘッダーのヘッダー板１９４のＵ字形切抜き部２２２のＵ字の一辺のスロット２３０は、下流側の列の管２０を受容する管板８４の管受け孔９０の下に整合するように配置されている。これらの管２０の反対端は、上述したようにヘッダー板１９０の切抜き部２０４に開口している。Ｕ字形切抜き部２２２のＵ字の他方の一辺のスロット２３２は、上流側の列の管２０を受容する管板８４の管受け孔９０の下に整合するように配置されている。これらの管２０の反対端は、上述したようにヘッダー板１９０の切抜き部２０８に開口している。やはり、Ｕ字形切抜き部２２２のＵ字の中央底辺スロット２３４は、Ｕ字の両辺スロット２３０と２３２の間に流体連通を設定する。
【００３９】
以上の説明から分かるように、図７の蒸発器においては、冷媒は、蒸発器の図７でみて左半分の後部から前部へ流れ、蒸発器の右半分の前部から後部へ流れる。
詳述すれば、矢印２４０で示されている入来冷媒は、板７４，１９０，１９２によって構成される上側ヘッダーにその中央の入口孔１９５から流入し、矢印２４２の方向に上側ヘッダーの切抜き部即ちヘッダー通路２０２内をその一端に向って流れる。その間に、冷媒は、下流列の左半分の管２０を通って矢印２４４で示されるように流下し、下側ヘッダーのヘッダー板１９４の切抜き部２２０の一辺のスロット２２４に流入する。スロット２２４内で冷媒は矢印２４６の方向に流れ、矢印２４８で示されるように中央底辺スロット２２８を通って他方の一辺のスロット２２６に流入する。冷媒は、スロット２２６内で矢印２５０の方向に流れ、その間に上流列の左半分の管２０を通って矢印２５２で示されるように上昇し、上側ヘッダーのヘッダー板１９０の切抜き部２０６に集められ、矢印２５４の方向に流れ、矢印２５６で示されるように不連続ウエブ２１６を通って切抜き部２０８へ流入する。
【００４０】
冷媒は、切抜き部２０８内で矢印２５８の方向に流れ、その間に、上流列の右半分の管２０を通って矢印２６０で示されるように流下し、下側ヘッダーのヘッダー板１９４の切抜き部２２２の一辺のスロット２３２に流入する。スロット２３２内で冷媒は矢印２６２の方向に流れ、矢印２６４で示されるように中央底辺スロット２３４を通って他方の一辺のスロット２３０に流入する。冷媒は、スロット２３０内で矢印２６６０の方向に流れ、その間に下流列の右半分の管２０を通って矢印２６８で示されるように上昇し、上側ヘッダーのヘッダー板１９０の切抜き部２０４に集められて矢印２７０の方向に流れ、出口孔１９６を通り出口管継手２００を経て矢印２７２で示されるように流出する。
【００４１】
上記各実施例において、上下ヘッダー間に延設する管は、各々比較的小さい水力直径を有する複数の通路に分割されたものであることが非常に好ましい。通常、約０．３８１〜１．７７８ｍｍの範囲の水力直径の通路を有する管が好適である。ただし、この水力直径の正確な値は、使用される冷媒の種類等の他のパラメータによって多少とも異なる。そのような管は、本出願の米国特許第４，６８８，３１１号に開示された方法に従って製造することができる。
あるいは又、押出成形によって製造された、比較的小さい水力直径を有する複数の個別通路を備えた扁平な管を使用することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明に従って製造された２パス蒸発器は、テストの結果、現在自動車の空調装置に使用されているいわゆる蛇行型蒸発器と同等に優れた、又はそれよりも優れた熱伝達能力を発揮することが認められた。現在慣用されている一般的な蛇行型蒸発器は、本発明による蒸発器に比べて、前後の奥行寸法が５０％も大きく、従って、蒸発器の外側を流れる空気流の圧力降下が３０％程度大きい。このことは、吸引カップ型フィン又はプレート型フィンを巻つけた管から成る蒸発器のような他の型式の従来の蒸発器に対しても同様に当てはまることは明らかである。従って、本発明の蒸発器は、その奥行寸法が小さいので専有面積を小さくすることができ、又、サイズが小さいので、従来技術の蒸発器に比べて軽量である。周知のように、軽量化は、自動車の燃費を向上させる上の重要な要素である。
更に、奥行寸法が小さい（薄型である）ために蒸発器の外側を流れる空気流の圧力降下が小さくされるということは、例えば自動車の空調装置においては、空気流を蒸発器の管の間を通して送る送風ファンのための駆動モータを小型化することができることを意味する。もちろん、小型モータの使用は、コストの削減をもたらし、更に重要なことは、エネルギー所要量を減少させ、従って燃費の向上をもたらすことである。
【００４３】
以上、本発明を実施例に関連して説明したが、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変更及び改変を加えることができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に従って製造された高効率蒸発器の概略図であり、好ましい冷媒流れ経路を例示する。
【図２】図２は、積層ヘッダー構造体を用いた本発明の高効率蒸発器の一実施例の分解図である。
【図３】図３は、図２の実施例に使用することができるヘッダー板（収集分配板）の変型実施例の平面図である。
【図４】図４は、筒形ヘッダー構造体を用いた本発明の高効率蒸発器の変型実施例の側面図である。
【図５】図５は、本発明のどの実施例にも使用することができる入口管継手の側面図である。
【図６】図６は、図５の入口管継手の下からみた平面図である。
【図７】図７は、図２と同様な図であるが、本発明の高効率蒸発器の別の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１０：第１パス構成体（冷媒通路列、管列）
１２：第２パス構成体（冷媒通路列、管列）
１６：前面
１８：後面
２０：管
２２：フィン
２４，２８：上側ヘッダー
２６，３０：下側ヘッダー
３２：入口
３４：出口
３６：連絡流体通路
３８，５０：分配器
７０，８０：カバー板
７２，８２：ヘッダー板
７４，８４：管板
７６，８６ストッパー板
９０：管受け孔
９２：孔
９６：入口孔
９８：出口孔
１００：入口管継手（兼分配器）
１０２：出口管継手
１０４，１０６：切抜き部（ヘッダー通路）
１０８，１１０：切抜き部（ヘッダー通路）
１１４：中央開口（連絡流体通路）
１２０：ヘッダー板
１２２，１２４：チャンネル（冷媒通路）
１２６：切欠き
１２８：中央通路（連絡流体通路）
１３８，１４０：分配開口
１５６：筒形入口ヘッダー（上側ヘッダー）
１６０，１６２：筒形ヘッダー（下側ヘッダー）
１６４：中央連絡管
１６６：扁平管
１６８：筒形出口ヘッダー（上側ヘッダー）
１７０：軸方向の通路（冷媒受入れ通路）
１７４：半径方向の通路
１７８：衝突表面
１８０，１８２：分配開口
１９０，１９４：ヘッダー板
１９２：カバー板
１９５：入口孔
１９６：出口孔
１９８：入口管継手
２００：出口管継手
２０２，２０４，２０６，２０８：切抜き部（ヘッダー通路）
２２０，２２２：Ｕ字形切抜き部（ヘッダー通路）

Claims (15)

1. 冷媒のための蒸発器であって、
   該蒸発器の後部を構成し且つ両端部を有する第１冷媒通路列と、該蒸発器の前部を構成し且つ両端部を有する最後の冷媒通路列を含む少くとも２つの細長い冷媒通路列と、
   該各冷媒通路列の両端部に１つずつ設けられており、各々、各冷媒通路列の対応する端部に流体連通し、該冷媒通路列の同じ側の端部において互いに隣接して配置された少くとも４つの細長いヘッダー通路を画定する手段と、
   前記第１冷媒通路列のヘッダー通路のうちの１つのヘッダー通路にその両端の間の中間部位において通じる入口と、
   前記入口に対して直角に交差して設けられた衝突表面を有し前記入口から蒸発すべき冷媒を受入れるようになされた流体受入れ通路と、該衝突表面と流体受入れ通路との交差部において該流体受入れ通路に対してほぼ横断方向に且つ互いに１８０°離間して設けられた１対の分配開口とを有する分配手段であって、該１対の分配開口は、前記１つのヘッダー通路の両側に向けられている該分配手段と、
   前記最後の冷媒通路列のヘッダー通路のうちの１つのヘッダー通路にその両端の間の中間部位において通じる出口と、
   前記第１冷媒通路列の前記１つのヘッダー通路と前記最後の冷媒通路列の前記１つのヘッダー通路以外の、互いに隣接した１対のヘッダー通路の間で、該１対のヘッダー通路の両端間の中間部位を互いに連絡する少くとも１つの連絡流体通路と、
   から成る蒸発器。
2. 前記各ヘッダー通路は、筒体によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸発器。
3. 前記各ヘッダー通路は、積層体によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸発器。
4. 前記連絡流体通路は、前記１対のヘッダー通路の一方のヘッダー通路からの出口と、該１対のヘッダー通路の他方のヘッダー通路への入口を有し、該入口は、その対応するヘッダー通路の両端の間の部位から該ヘッダー通路の両側にそれぞれ向けられた２つの分配開口を有することを特徴とする請求項１に記載の蒸発器。
5. 前記第１冷媒通路列の前記１つのヘッダー通路に通じる前記入口は、該ヘッダー通路の両端間の中点に位置していることを特徴とする請求項１に記載の蒸発器。
6. 前記連絡流体通路は、前記隣接した１対のヘッダー通路の中点と中点の間に延長していることを特徴とする請求項１に記載の蒸発器。
7. 蒸発器であって、
   各々、２つの細長い内部ヘッダー通路を有する２つの互いに離隔したヘッダー組立体と、
   該２つのヘッダー組立体の間に延長しており、各々、各ヘッダー組立体の対応するヘッダー通路に流体連通した２列の扁平管と、
   一方のヘッダー組立体の一方のヘッダー通路に通じるほぼ中央の入口と、
   該一方のヘッダー組立体の他方のヘッダー通路に通じるほぼ中央の出口と、
   他方のヘッダー組立体の一方のヘッダー通路と他方のヘッダー通路の間で、これらのヘッダー通路両端間のほぼ中央を互いに連絡する連絡流体通路と、
   から成る蒸発器。
8. 前記入口は、前記一方のヘッダーへ延びて平坦な表面に終端する軸方向の通路と該軸方向の通路から両端の排出口に延びている半径方向の通路とを有する管継手によって形成されており、該平坦な表面は、該半径方向の通路の壁の一部であることを特徴とする請求項７に記載の蒸発器。
9. 前記半径方向の通路は、扁平な断面形状を有することを特徴とする請求項８に記載の蒸発器。
10. 前記半径方向の通路の幅は、前記軸方向の通路の幅より大きいことを特徴とする請求項９に記載の蒸発器。
11. 前記２列の扁平管は互いに分離されていることを特徴とする請求項７に記載の蒸発器。
12. ヘッダー通路を有するヘッダー板と、該ヘッダー板の一方の面に衝接し密封状態に接合されたカバー板と、前記ヘッダー通路に整列し流体連通した複数の管受け孔を有しており、該ヘッダー板の他方の面に衝接し密封状態に接合された管板を含む少くとも１つの積層ヘッダーと；前記管板のそれぞれ対応する管受け孔に密封状態に受容された開放端を有する複数の管とを有する熱交換器であって、
    前記管板とヘッダー板の間にストッパーが介設されており、該ストッパーは、前記各管が前記管板の管受け孔を貫通して前記ヘッダー通路内へ突入するのを防止するために該管板の対応する管受け孔に受容された各管にそれぞれ係合するストッパー表面を有していることを特徴とする熱交換器。
13. 前記各ストッパーには対応する管の内孔に一致する寸法及び形状の開口が形成されており、前記開口の周縁の少くとも一部分を取り巻く肩部により前記ストッパー表面が形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の熱交換器。
14. 前記ストッパー表面は、前記管板とヘッダー板の間の界面に介設されたストッパー板によって形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の熱交換器。
15. 前記ストッパー表面は、前記ストッパーの表面の、前記管板に対面した部分によって形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の熱交換器。

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