JP4164145B2 - 熱交換器、及びこれを用いたカー・エアコン - Google Patents

熱交換器、及びこれを用いたカー・エアコン Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カー・エアコン用蒸発器等に用いられる熱交換器、及びこれを用いたカー・エアコンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の蒸発器は、並列状に配置された偏平状熱交換管および隣り合う
偏平状熱交換管同士の間に介在されたコルゲート・フィンよりなるコア部と、偏平状熱交換管の上下両端部に連通する一対のヘッダとを備えており、上下両ヘッダのうちの一方のヘッダまたは両方のヘッダの内部に、仕切壁を設けることにより、正面よりみて逆Ｕ形または蛇行状の流体流路が形成されていた。そして、出入口パイプを一方のヘッダにまとめて、あるいはまた両方のヘッダに分かれて取り付けることにより、冷媒導入・排出路を形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の蒸発器では、蒸発器を収めるクーリングケースにおいて、出入口パイプのスペースを確保する必要があり、外形が大きくなってしまい、省スペース化の妨げになるとともに、出入口パイプをヘッダに接合する工程を別に必要とするため、手間がかゝるという問題があった。また従来の蒸発器では、出入口パイプにブロック型膨脹弁を取り付ける場合には、余分な配管等が必要となり、やはり省スペース化の妨げになるという問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、流体導入管および流体排出管（出入口パイプ）を熱交換器の左右両側のうち一方のサイドにまとめて取り付けることができて、省スペース化を果たすことができ、ひいてはクーリングケースのコンパクト化を果たし得、しかも流体導入管および流体排出管を熱交換器のコア部内に収めることができるため、部品点数を減少することができるとともに、加工工数の削減を図ることができて、作業性が向上するとともに、製造コストを低減し得、また膨脹弁を取り付ける場合にも余分な配管等を必要とせず、熱交換器全体の大幅な省スペース化を果たし得るうえに、両ヘッダ式の熱交換器について有効コア面積を充分に確保することができる、熱交換器、及びこれを用いたカー・エアコンを提供しようとするにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明の請求項１記載の熱交換器は、並列して垂直状に配置された偏平状熱交換管および隣り合う偏平状熱交換管同士の間に介在されたフィンよりなるコア部と、すべての偏平状熱交換管の上下両端部に連通する一対のヘッダとを備えており、コア部の左右両外側のうちの一側に、流体導入用偏平管および流体排出用偏平管と両者を連結するブロック状中間接続部材とが、同側の偏平状熱交換管に対して略平行状に配置され、流体導入用偏平管の先端部が上下ヘッダのうちの一方のヘッダに連通状に接続されるとともに、流体排出用偏平管の先端部が同他方のヘッダに連通状に接続され、ブロック状中間接続部材に、流体導入用偏平管の接続部材側管端部に連なる流体導入用通路と該通路より外部に開口した流体導入孔とが設けられるとともに、流体排出用偏平管の接続部材側管端部に連なる流体排出用通路と該通路より外部に開口した流体排出孔とが設けられていることを特徴としている。
【０００６】
つぎに、この発明の請求項２記載の熱交換器は、並列して垂直状に配置された偏平状熱交換管および隣り合う偏平状熱交換管同士の間に介在されたフィンよりなるコア部と、すべての偏平状熱交換管の上下両端部に連通する一対のヘッダとを備えており、コア部の左右両外側のうちの一側に、流体導入用偏平管および流体排出用偏平管と両者を連結しかつ内外一対の通路形成用プレートよりなる中間接続部材とが、同側の偏平状熱交換管に対して略平行状に配置され、流体導入用偏平管の先端部が上下ヘッダのうちの一方のヘッダに連通状に接続されるとともに、流体排出用偏平管の先端部が同他方のヘッダに連通状に接続され、中間接続部材の通路形成用外側プレートの対向面に、流体導入通路形成用凹部と該凹部に連通する流体導入孔とが設けられるとともに、流体排出通路形成用凹部と該凹部に連通する流体排出孔とが設けられ、通路形成用内側プレートの対向面に、流体導入流路形成用凹部および該凹部とは区分された流体排出流路形成用凹部が設けられており、通路形成用内外両プレートが互いに凹部を対向させた状態に重ね合わせられて、両プレートの前後両側縁部同士が互いに接合されるとともに、両プレートの上下両端部のうちの一方の端部内面が流体導入用偏平管の接続部材側管端部の外面に接合されかつ同他方の端部内面が流体排出用偏平管の接続部材側管端部の外面に接合されることにより、流体導入用偏平管の接続部材側管端部に連なる流体導入用通路が形成されるとともに、流体排出用偏平管の接続部材側管端部に連なる流体排出用通路が形成されていることを特徴としている。
【０００７】
この発明の請求項３に記載の熱交換器は、上記請求項１に記載の熱交換器であって、中間接続部材がブロック状であり、冷媒導入用偏平管の接続部材側管端部に連なる側面よりみて略三角形状の冷媒導入用通路と、冷媒導入用通路とは区分されかつ冷媒排出用偏平管の接続部材側管端部に連なる側面よりみて略逆三角形状の冷媒排出用通路とが設けられていることを特徴としている。
この発明の請求項４に記載の熱交換器は、上記請求項１または３に記載の熱交換器であって、ブロック状中間接続部材の冷媒導入孔および冷媒排出孔の開口端部の周辺に、膨脹弁を接続するための環状凸部が設けられていることを特徴としている。
この発明の請求項５に記載の熱交換器は、上記請求項２に記載の熱交換器であって、中間接続部材の通路形成用内外両プレートの冷媒導入通路形成用凹部および冷媒排出通路形成用凹部の周縁部において、冷媒が直角方向に曲がる部分が、曲面形状となされていることを特徴としている。
この発明の請求項６に記載の熱交換器は、上記請求項２または５に記載の熱交換器であって、中間接続部材の通路形成用内外両プレートが、アルミニウム・ブレージング・シート製であることを特徴としている。
この発明の請求項７に記載の熱交換器は、上記請求項２、５及び６のうちのいずれか一項に記載の熱交換器であって、中間接続部材の通路形成用外側プレートの冷媒導入孔および冷媒排出孔の開口周辺に、膨脹弁取付用ブロックを接続するための環状凸部が設けられ、膨脹弁取付用ブロックには、外側プレートの冷媒導入孔および冷媒排出孔に連なる冷媒導入孔および冷媒排出孔が設けられ、冷媒導入孔および冷媒排出孔のプレート側の開口端部に、上記環状凸部を嵌め入れるための環状段部が設けられるとともに、冷媒導入孔および冷媒排出孔の反対側の開口端部の周辺には、膨脹弁を接続するための環状凸部が設けられていることを特徴としている。
この発明の請求項８に記載のカー・エアコンは、上記請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の熱交換器を用いたことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【０００９】
この明細書において、左右、前後は図１を基準とし、左とは同図の左側、右とは同右側をいゝ、また前とは図１の図面紙葉の表側、後とは同裏側をいうものとする。
【００１０】
なお図面は、この発明をカー・エアコン用の蒸発器に適用した場合を示すものであり、図１〜図６は請求項１記載の発明の第１実施形態を示し、図７は偏平状熱交換管の開口端部の詳細を示している。図８と図９は請求項２記載の発明の第２実施形態を示している。
【００１１】
まず請求項１記載の発明の第１実施形態を示す図１を参照すると、蒸発器(10)は、並列して垂直状に配置されかつ内部に多数の冷媒通路を有するアルミニウム（アルミニウム合金を含む）押出形材製の偏平状熱交換管(2) および隣り合う偏平状熱交換管(2)(2)同士の間に介在されたアルミニウム製コルゲート・フィン(3) よりなるコア部(1) と、すべての偏平状熱交換管(2) の上下両端部に連通しかつヘッダプレート(13)(23)およびヘッダプレート(13)(23)側に開口したヘッダ本体(12)(22)とよりなる一対のアルミニウム製ヘッダ(11)(21)とを備えている。
【００１２】
コア部(1) の左外側に、内部に多数の冷媒通路を有するアルミニウム押出形材製の冷媒導入用偏平管(31)および同冷媒排出用偏平管(32)と両者を連結するアルミニウム製ブロック状中間接続部材(33)とが、同側の偏平状熱交換管(2) に対して略平行状に配置され、冷媒導入用偏平管(31)の下端部（先端部）(31a) が下部ヘッダ(21)に連通状に接続されるとともに、冷媒排出用偏平管(32)の上端部（先端部）(32a) が上部ヘッダ(11)に連通状に接続されている。
【００１３】
つぎに、図３〜図５を参照すると、ブロック状中間接続部材(33)には、冷媒導入用偏平管(31)の接続部材側管端部(31b) に連なる側面よりみて略三角形状の冷媒導入用通路(34)と該通路(34)の上端部より外方に開口した冷媒導入孔(35)とが設けられるとともに、冷媒導入用通路(34)とは区分されかつ冷媒排出用偏平管(32)の接続部材側管端部(32b) に連なる側面よりみて略逆三角形状の冷媒排出用通路(36)と該通路(36)の下端部より外方に開口した冷媒排出孔(37)とが設けられている。
【００１４】
このブロック状中間接続部材(33)の冷媒導入孔(35)および冷媒排出孔(37)の開口端部の周辺には、膨脹弁（図示略）を接続するための環状凸部(38)(39)が設けられ、これらの環状凸部(38)(39)には、Ｏ−リング(9)(9)がそれぞれ嵌め被せられている。
【００１５】
また、図１と図６を参照すると、下部ヘッダプレート(23)の下面に、下部ヘッダプレート(23)側に開口しかつ冷媒導入用偏平管(31)の下端接続部分とこれと反対側の偏平状熱交換管(2) の下端接続部分とを除く大きさを有する浅い略箱形の隔壁部材(24)が取り付けられて、下部ヘッダ(21)が、冷媒導入用偏平管(31)の開口端部(31a) からこれと反対側の６本の偏平状熱交換管(2) の開口端部(2a)に通じる外側ヘッダ室(26)と、冷媒導入用偏平管(31)の開口端部(31a) およびこれと反対側の６本の偏平状熱交換管(2) の開口端部(2a)を除く残りすべての１２本の偏平状熱交換管(2) の開口端部(2a)に通じる内側ヘッダ室(25)とに区分されている。
【００１６】
そして、上部ヘッダ(11)の内部において、下部ヘッダ(21)内側の浅い略箱形の隔壁部材(24)の長さの中間部に対応する位置に、１つの垂直状仕切壁(14)が設けられて、コア部(1) が、３つの偏平状熱交換管群(A1)(A2)(A3)に区分されることにより、正面よりみて蛇行状の冷媒流路が形成されている（図２参照）。
【００１７】
なお、ブロック状中間接続部材(33)は、膨脹弁（図示略）の接続のためのブロックを兼ねているものである。
【００１８】
上記蒸発器(10)は、アルミニウム押出形材製の偏平状熱交換管(2) に対し、アルミニウム・ブレージング・シート製の上下ヘッダプレート(13)(23)および上下ヘッダ本体(12)(22)とを組み合わせるとともに、アルミニウム押出形材製の冷媒導入用偏平管(31)および同冷媒排出用偏平管(32)、並びにアルミニウム製ブロック状中間接続部材(33)とを組み合わせる。そして、ブロック状中間接続部材(33)と冷媒導入用偏平管(31)および同冷媒排出用偏平管(32)との接続部分に、いわゆる置きロウをそれぞれ配置して、すべての構成部材が組み合わせられた状態で、真空ろう付け法により一括してろう付けされることにより、製造されるものである。
【００１９】
ここで、図１と図２を参照すると、蒸発器(10)全体の冷媒流路は、つぎの通りである。なお、図２は、蒸発器(10)全体の冷媒流路を模式的に表わしたものである。
【００２０】
まず、冷媒よりなる冷媒は、ブロック状中間接続部材(33)の冷媒導入孔(35)より略三角形状の冷媒導入用通路(34)に流れ込み、ついで該通路(34)の下端部より冷媒導入用偏平管(31)の接続部材側開口端部に至る。さらに冷媒は、冷媒導入用偏平管(31)内を流下して、これの開口端部(31a) より下部ヘッダ(21)の左端部内に至る。
【００２１】
そこから冷媒は、隔壁部材(24)によって区分された下部ヘッダ(21)の外側ヘッダ室(26)内を通過して、冷媒導入用偏平管開口端部(31a) と反対の右側の６本の偏平状熱交換管(2) よりなる第１偏平状熱交換管群(A1)の開口端部(2a)に至る。
【００２２】
さらに冷媒は、第１偏平状熱交換管群(A1)内を上昇して、上部ヘッダ(11)の左側部内に至り、同ヘッダ(11)の中央部に移行したのち、垂直状仕切壁(14)に当たってＵターンして、今度は下向きに、中央の６本の偏平状熱交換管(2) よりなる第２偏平状熱交換管群(A2)を降下して、下部ヘッダ(21)内の隔壁部材(24)上部の内側ヘッダ室(25)の左半部に至り、同内側ヘッダ室(25)の右半部に移行したのち、Ｕターンして、今度は上向きに、左側の６本の偏平状熱交換管(2) よりなる第３偏平状熱交換管群(A3)を内を上昇して、上部ヘッダ(11)の左側部内に至る。
【００２３】
さらに冷媒は、該上部ヘッダ(11)の左端部内に至り、冷媒排出用偏平管(32)の上端部より同管(32)内に流れ込み、冷媒排出用偏平管(32)内を下降したのち、ブロック状中間接続部材(33)に設けられた側面よりみて略逆三角形状の冷媒排出用通路(36)に至り、該通路(36)下端部の冷媒排出孔(37)を経て、外部に流出されるものである。
【００２４】
一方、空気は、前方から後方に向かって流されて、蒸発器(10)のコア部(1) のコルゲート・フィン(3) の存在する間隙を通過し、偏平状熱交換管(2) およびコルゲート・フィン(3) 等を介して冷媒と空気とが効率よく熱交換せられるものである。
【００２５】
上記第１実施形態の蒸発器(10)によれば、冷媒導入孔(35)より導入された冷媒は、ブロック状中間接続部材(33)内の冷媒導入用通路(34)を経て、冷媒導入用偏平管(31)内を通過し、さらに隔壁部材(24)によって区分された下部ヘッダ(21)の外側ヘッダ室(26)内を通過して、冷媒導入用偏平管開口端部(31a) と反対の右側の６本の偏平状熱交換管(2) よりなる第１偏平状熱交換管群(A1)の開口端部(2a)に至る。この間、冷媒はほとんど蒸発することなく液状を保持しており、この液状の冷媒が第１偏平状熱交換管群(A1)内を上昇する。
【００２６】
従って、冷媒の気液分離は、冷媒の流れの後半部すなわち第２および第３偏平状熱交換管群(A2)(A3)の流路内で生じるため、全体として小さくなる。
【００２７】
ここで、一般に、冷媒の乾き度が低い方が、同一質量流量で同一回路断面積のとき、冷媒側圧力損失が低いことが知られているから、この発明の蒸発器(10)によれば、冷媒の圧力損失の上昇を招くことがない。また、冷媒と外気との平均温度の差が小さくなり、より一層熱伝達率が向上する。
【００２８】
また、この発明の蒸発器(10)によれば、冷媒導入用偏平管(31)と冷媒排出用偏平管(32)すなわち出入口パイプを蒸発器(10)の左右両側のうち一方のサイドにまとめて取り付けることができて、省スペース化を果たすことができ、ひいてはクーリングケースのコンパクト化を果たし得る。しかも冷媒導入用偏平管(31)および冷媒排出用偏平管(32)を蒸発器(10)のコア部内に収めることができるため、部品点数を減少することができるとともに、従来の出入口パイプ（図示略）の取付け工程を省略することができて、加工工数の削減を図ることができ、作業性が向上するとともに、製造コストを低減し得る。また従来の出入口パイプの取付けを省略した分、有効コア面積を充分に確保することができ、また膨脹弁を取り付ける場合にも、余分な配管等を必要とせず、蒸発器(10)全体の大幅な省スペース化を果たし得、さらに冷媒の乾き度を充分低く保持することができて、冷媒側圧力損失を不必要に増加させることなく、ブロック膨脹弁に適した冷媒回路を成立させることができるものである。
【００２９】
さらに、上記第１実施形態の蒸発器(10)によれば、コア部(1) の左外側において、内部に多数の冷媒通路を有するアルミニウム押出形材製の冷媒導入用偏平管(31)および同冷媒排出用偏平管(32)と両者を連結するアルミニウム製ブロック状中間接続部材(33)とが、同側の偏平状熱交換管(2) に対して略平行状に配置されている。従って蒸発器(10)は上下方向の強度が大きく、例えば温度変化による上下ヘッダ(11)(21)間の距離の伸縮にも充分に耐えることができて、伸縮の影響を受けることがない。
【００３０】
また、上記第１実施形態の蒸発器(10)によれば、コア部(1) の左外側において、内部に多数の冷媒通路を有するアルミニウム押出形材製の冷媒導入用偏平管(31)および同冷媒排出用偏平管(32)と両者を連結するアルミニウム製ブロック状中間接続部材(33)とが、同側の偏平状熱交換管(2) に対して略平行状に配置されている。従って蒸発器(10)を製作するにあたり、多くの金型を必要とせず、製作コストが非常に安くつくものである。
【００３１】
これに対し、例えばプレート対向面に、冷媒導入流路形成用凹部および該凹部とは区分された冷媒排出流路形成用凹部を有する内外一対のエンドプレート（図示略）を用意して、これらを互いに対向面を内側にして接合しかつ上下両ヘッダ間に渡して取り付けるとともに、一方の外側エンドプレートに冷媒導入孔および冷媒排出孔とをあけ、これらの孔に連通するように膨脹弁取付用ブロックを接続して、蒸発器を製作した場合には、上下ヘッダ間の長さが異なるごとに、それらに応じた長さを有する多種類の内外エンドプレートを用意しなければならず、従って金型の保有数が増大するとともに、エンドプレートの在庫品が多くなり、その保守管理が非常に煩雑であるという問題がある。また冷媒導入流路および冷媒排出流路が内外一対のエンドプレートにより形成されている蒸発器では、上下方向の強度が小さく、従って例えば温度変化による上下ヘッダ間の距離の伸縮に耐えることができず、伸縮の影響を受けてしまうという問題があるが、上記第１実施形態の蒸発器(10)によれば、これらの問題は生じない。
【００３２】
ところで、図７は、この発明の蒸発器(10)における上部ヘッダ(11)部分の拡大図であるが、同図に示すように、例えばコア部(1) 右側の第１偏平状熱交換管群(A1)における偏平状熱交換管(2) の冷媒排出側の開口端部(2a)が、冷媒の流れの方向に指向する左方下向きの傾斜面(4) が形成されるように斜めにカットされ、中央部の第２偏平状熱交換管群(A1)(A2)における偏平状熱交換管(2) の冷媒導入側の開口端部(2a)が、冷媒の流れの方向に対向する右方下向きの傾斜面(5) が形成されるように斜めにカットされるのが、望ましい。また、これらの偏平状熱交換管(2) の傾斜面(4) および傾斜面(5) の下端が、上部ヘッダプレート(13)の上面と略同レベルとなされているのが、さらに望ましい。この点は、下部ヘッダ(21)内においても同様であり、図示は省略したが、偏平状熱交換管(2) の冷媒排出側の開口端部(2a)が、冷媒の流れの方向に指向する傾斜面(4) が形成されるように斜めにカットされ、偏平状熱交換管(2) の冷媒導入側の開口端部(2a)が、冷媒の流れの方向に対向する傾斜面(5) が形成されるように斜めにカットされ、これらの傾斜面(4) および傾斜面(5) の上端が、下部ヘッダプレート(23)の下面と略同レベルとなされているのが、望ましい。
【００３３】
これにより、ヘッダ内における偏平状熱交換管(2) の分流特性が向上して、各偏平状熱交換管(2) の冷媒流通量が均一化され、熱交換効率に優れるとともに、冷媒の流通抵抗を低減することができるものである。
【００３４】
なお、図示の第１実施形態の蒸発器(10)では、コア部(1) の一側において中間接続部材(33)を介して冷媒導入用偏平管(31)と冷媒排出用偏平管(32)とが略同じ長さを有するものとなされているが、これらの冷媒導入用偏平管(31)と冷媒排出用偏平管(32)とは、いずれか一方が長く、他方が短いものとなされていても良い。
【００３５】
また、図示のブロック状中間接続部材(33)内の冷媒導入用通路(34)と冷媒排出用通路(36)とが、互いに略同じ大きさに形成されているが、これらの通路(34)(36)は、いずれか一方が小さく、他方が大きいものとなされている場合もある。
【００３６】
つぎに、図８と図９は、請求項２記載の発明の第２実施形態を示すものである。
【００３７】
ここで、上記第１実施形態の場合と異なる点は、中間接続部材(40)がアルミニウム製の内外一対の通路形成用プレート(41)(51)によって構成される点、およびこの中間接続部材(40)に対してアルミニウム製の膨脹弁取付用ブロック(63)が取り付けられている点にある。
【００３８】
中間接続部材(40)の一方の通路形成用外側プレート(41)の対向面には、冷媒導入通路形成用凹部(42)と該凹部(42)に連通する冷媒導入孔(43)とが設けられるとともに、冷媒導入通路形成用凹部(42)とは区分された冷媒排出通路形成用凹部(44)と該凹部(44)に連通する冷媒排出孔(45)とが設けられている。また、他方の通路形成用内側プレート(51)の対向面には、冷媒導入流路形成用凹部(52)および該凹部(52)とは区分された冷媒排出流路形成用凹部(54)が設けられている。
【００３９】
そして、通路形成用内外両プレート(41)(51)が互いに凹部を対向させた状態に重ね合わせられて、両プレート(41)(51)の前後両側縁部(46)(46)(56)(56)同士が互いに接合されるとともに、両プレート(41)(51)の上下両端部のうちの一方の端部内面が冷媒導入用偏平管(31)の接続部材側管端部(31b) の外面に接合されかつ同他方の端部内面が冷媒排出用偏平管(32)の接続部材側管端部(32b) の外面に接合されることにより、冷媒導入用偏平管(31)の接続部材側管端部(31b) に連なる冷媒導入用通路(47)が形成されるとともに、冷媒導入用通路(47)とは区分されかつ冷媒排出用偏平管(32)の接続部材側管端部(32b) に連なる冷媒排出用通路(48)が形成されているものである。
【００４０】
中間接続部材(40)の通路形成用外側プレート(41)の冷媒導入孔(43)および冷媒排出孔(45)の開口周辺には、膨脹弁取付用ブロック(63)を接続するための環状凸部(47)(48)が設けられている。
【００４１】
一方、膨脹弁取付用ブロック(63)には、外側プレート(41)の冷媒導入孔(43)および冷媒排出孔(45)に連なる冷媒導入孔(65)および冷媒排出孔(67)が設けられ、冷媒導入孔(65)および冷媒排出孔(67)のプレート側の開口端部に、上記環状凸部(47)(48)を嵌め入れるための環状段部(64)(66)が設けられるとともに、冷媒導入孔(65)および冷媒排出孔(67)の反対側の開口端部の周辺には、膨脹弁（図示略）を接続するための環状凸部(68)(69)が設けられ、これらの環状凸部(68)(69)には、Ｏ−リング(9)(9)がそれぞれ嵌め被せられている。
【００４２】
この第２実施形態のその他の点は上記第１実施形態の場合と同様であるので、図面において同一のものには同一の符号を付した。
【００４３】
上記第２実施形態の蒸発器(10)では、中間接続部材(40)の通路形成用内外両プレート(41)(51)がアルミニウム・ブレージング・シート製であり、従って上記のように、アルミニウム押出形材製の偏平状熱交換管(2) に対し、アルミニウム・ブレージング・シート製の上下ヘッダプレート(13)(23)および上下ヘッダ本体(12)(22)とを組み合わせるとともに、アルミニウム押出形材製の冷媒導入用偏平管(31)および同冷媒排出用偏平管(32)に対し、アルミニウム・ブレージング・シート製の中間接続部材(40)の通路形成用内外両プレート(41)(51)、並びにアルミニウム製膨脹弁取付用ブロック(63)を組み合わせて、すべての構成部材が組み合わせられた状態で、真空ろう付け法により一括してろう付けされることにより、製造されるものである。
【００４４】
なお、この場合は、上記第１実施形態のように置きロウを用いて、あるいはまたトーチろう付け法を用いて、ブロック状中間接続部材(33)と冷媒導入用偏平管(31)および同冷媒排出用偏平管(32)とを接続する場合に比べて、冷媒導入用偏平管(31)および冷媒排出用偏平管(32)と、中間接続部材(40)の通路形成用内外両プレート(41)(51)とのろう付け性が向上し、蒸発器(10)の品質が向上するという利点がある。
【００４５】
また、この第２実施形態の蒸発器(10)全体の冷媒流路は、上記第１実施形態の場合とほゞ同様である。
【００４６】
すなわち、第２実施形態の蒸発器(10)において、冷媒は、膨脹弁取付用ブロック(63)の冷媒導入孔(65)および外側プレート(41)の冷媒導入孔(43)を通じて、通路形成用内外両プレート(41)(51)同士の間の冷媒導入用通路(47)に流れ込み、ついで該通路(47)の下端部より冷媒導入用偏平管(31)の接続部材側開口端部に至る。さらに冷媒は、冷媒導入用偏平管(31)内を流下して、これの開口端部(31a) より下部ヘッダ(21)の左端部内に至る。
【００４７】
そこからコア部(1) 内を通過する冷媒の流れは、上記第１実施形態の場合と同様である。
【００４８】
そうして、上部ヘッダ(11)の左端部より冷媒排出用偏平管(32)の上端部内に流れ込んだ冷媒は、同管(32)内を流下したのち、中間接続部材(40)の通路形成用内外両プレート(41)(51)同士の間の冷媒排出用通路(48)に流れ込み、ついで該通路(48)の下端部より通路形成用外側プレート(41)の冷媒排出孔(45)およびこれに連なる膨脹弁取付用ブロック(63)の冷媒排出孔(67)を経て、外部に流出するものである。
【００４９】
ところで、一般に、冷媒が、蒸発器等の流路内において、直角方向すなわち９０°の方向に曲がる場合には、急激な冷媒の運動エネルギーの変化により、異音等が発生したり、不必要な圧力損失の増加が生じる可能性がある。
【００５０】
しかしながら、上記第２実施形態の蒸発器(10)では、中間接続部材(40)の通路形成用内外両プレート(41)(51)はアルミニウム・ブレージング・シートをプレス成形することによりつくられていて、両プレート(41)(51)の冷媒導入通路形成用凹部(42)(52)および冷媒排出通路形成用凹部(44)(54)の周縁部において、冷媒が直角方向すなわち９０°の方向に曲がる部分では、曲面形状となされている。
【００５１】
従って、上記蒸発器(10)において、冷媒が、膨脹弁取付用ブロック(63)の冷媒導入孔(65)および通路形成用外側プレート(41)の冷媒導入孔(43)から内外両プレート(41)(51)同士の間の冷媒導入用通路(47)に流れ込むさい、並びに中間接続部材(40)の通路形成用内外両プレート(41)(51)同士の間の冷媒排出用通路(48)から外側プレート(41)の冷媒排出孔(45)および膨脹弁取付用ブロック(63)の冷媒排出孔(67)に流れ込むさいに、冷媒が直角方向すなわち９０°の方向に曲がっても、該部分に相当する通路形成用内外両プレート(41)(51)の冷媒導入通路形成用凹部(42)(52)および冷媒排出通路形成用凹部(44)(54)の周縁部が、曲面形状となされているため、冷媒の運動エネルギーが急激に変化することなく、異音等の発生を防止することができ、また不必要な圧力損失を生じることがないものである。
【００５２】
また、この第２実施形態の蒸発器(10)によれば、コア部(1) の左外側において、内外一対の通路形成用プレート(41)(51)よりなる中間接続部材(40)の上下両側に、内部に多数の冷媒通路を有するアルミニウム押出形材製の冷媒導入用偏平管(31)および同冷媒排出用偏平管(32)とが配置されているから、蒸発器(10)は上下方向の強度が充分に大きく、従って温度変化による上下ヘッダ(11)(21)間の距離の伸縮にも充分に耐えることができて、伸縮の影響を受けることがないものである。 なお、この第２実施形態のその他の作用・効果、すなわち、冷媒の気液分離が、冷媒の流れの後半部すなわち第２および第３偏平状熱交換管群(A2)(A3)の流路内で生じるために、気液分離が全体として小さくなり、従って、冷媒側圧力損失が低く、また冷媒と外気との平均温度の差が小さくなり、熱伝達率が向上する点、冷媒導入用偏平管(31)と冷媒排出用偏平管(32)を、蒸発器(10)の左右両側のうち一方のサイドにまとめて取り付けることができて、省スペース化を果たし得、かつクーリングケースのコンパクト化を果たし得る点、部品点数の減少により、加工工数の削減を図ることができて、作業性が向上するとともに、製造コストを低減し得る点、有効コア面積の増大および膨脹弁取付け配管等の省略により、蒸発器(10)全体の大幅な省スペース化を果たし得る点、冷媒側圧力損失を不必要に増加させることなく、ブロック膨脹弁に適した冷媒回路を成立させることができる点、蒸発器(10)を製作するにあたり、多くの金型を必要とせず、製作コストが非常に安くつく点は、上記第１実施形態の場合と同様である。
【００５３】
なお、第２実施形態の蒸発器(10)では、コア部(1) の一側において中間接続部材(40)を介して冷媒導入用偏平管(31)と冷媒排出用偏平管(32)とが略同じ長さを有するものとなされているが、これらの冷媒導入用偏平管(31)と冷媒排出用偏平管(32)とは、いずれか一方が長く、他方が短いものとなされていても良い。
【００５４】
また、図示の中間接続部材(40)では、これの通路形成用内外両プレート(41)(51)の冷媒導入通路形成用凹部(42)(52)および冷媒排出通路形成用凹部(44)(54)が、互いに略同じ大きさに形成されているが、これらの凹部(42)(44)および(52)(54)の組は、いずれか一方の組が小さく、他方の組が大きいものとなされていても良い。
【００５５】
なお、図示の第１および第２実施形態の蒸発器(10)においては、コア部(1) が、３つの偏平状熱交換管群(A1)(A2)(A3)に区分されることにより、正面よりみて蛇行状の流体流路が形成されているが、これに限らず、例えば上部ヘッダ(11)の内部に２枚の垂直状仕切壁(14)(14)が所定配置に設けられ、これに対して、下部ヘッダ(21)の内側ヘッダ室(25)の内部に１枚の垂直状仕切壁（図示略）が、上部ヘッダ(11)側の２枚の垂直状仕切壁(14)(14)同士の間に対向して位置するように設けられることにより、コア部(1) が、５つの偏平状熱交換管群に区分されて、正面よりみて蛇行状の流体流路が形成される場合もあるものとする。
【００５６】
また、蒸発器(10)の上下は、図示のものと逆であっても良く、従って、例えば上部ヘッダ(11)側に隔壁部材(24)が同様に設けられて、上部ヘッダ(11)が、外側ヘッダ室(26)と内側ヘッダ室(25)とに区分され、これに対し、下部ヘッダ(21)の内部に垂直状仕切壁（図示略）が設けられて、正面よりみて蛇行状の流体流路が形成されるようになされていても良い。
【００５７】
なお、上記第１および第２実施形態では、この発明の熱交換器をカー・エアコン用の蒸発器に適用した場合について説明したが、この発明は、その他ルーム・エアコン用蒸発器等の熱交換器にも適用され得るものである。
【００５８】
【発明の効果】
この発明は、上述のように、請求項１記載の熱交換器の発明は、コア部の左右両外側のうちの一側に、流体導入用偏平管および流体排出用偏平管と両者を連結するブロック状中間接続部材とが、同側の偏平状熱交換管に対して略平行状に配置され、流体導入用偏平管の先端部が上下ヘッダのうちの一方のヘッダに連通状に接続されるとともに、流体排出用偏平管の先端部が同他方のヘッダに連通状に接続され、ブロック状中間接続部材に、流体導入用偏平管の接続部材側管端部に連なる流体導入用通路と該通路より外部に開口した流体導入孔とが設けられるとともに、流体排出用偏平管の接続部材側管端部に連なる流体排出用通路と該通路より外部に開口した流体排出孔とが設けられている。
【００５９】
つぎに、請求項２記載の熱交換器の発明は、コア部の左右両外側のうちの一側に、流体導入用偏平管および流体排出用偏平管と両者を連結しかつ内外一対の通路形成用プレートよりなる中間接続部材とが、同側の偏平状熱交換管に対して略平行状に配置され、流体導入用偏平管の先端部が上下ヘッダのうちの一方のヘッダに連通状に接続されるとともに、流体排出用偏平管の先端部が同他方のヘッダに連通状に接続され、中間接続部材の通路形成用外側プレートの対向面に、流体導入通路形成用凹部と該凹部に連通する流体導入孔とが設けられるとともに、流体排出通路形成用凹部と該凹部に連通する流体排出孔とが設けられ、通路形成用内側プレートの対向面に、流体導入流路形成用凹部および該凹部とは区分された流体排出流路形成用凹部が設けられており、通路形成用内外両プレートが互いに凹部を対向させた状態に重ね合わせられて、両プレートの前後両側縁部同士が互いに接合されるとともに、両プレートの上下両端部のうちの一方の端部内面が流体導入用偏平管の接続部材側管端部の外面に接合されかつ同他方の端部内面が流体排出用偏平管の接続部材側管端部の外面に接合されることにより、流体導入用偏平管の接続部材側管端部に連なる流体導入用通路が形成されるとともに、流体排出用偏平管の接続部材側管端部に連なる流体排出用通路が形成されている。
【００６０】
この発明の熱交換器によれば、上記いずれの場合にも、流体導入管および流体排出管（出入口パイプ）を熱交換器の左右両側のうち一方のサイドにまとめて取り付けることができて、省スペース化を果たすことができ、ひいてはクーリングケースのコンパクト化を果たし得る。しかも流体導入管および流体排出管を熱交換器のコア部内に収めることができるため、部品点数を減少することができるとともに、従来の出入口パイプの取付け工程を省略することができて、加工工数の削減を図ることができ、作業性が向上するうえに、すべての構成部材を組み合わせた状態で、例えば真空ろう付け法による一括ろう付けにより製造できるため、製造コストを低減し得る。また従来の出入口パイプの取付けを省略した分、有効コア面積を充分に確保することができ、また膨脹弁を取り付ける場合にも、余分な配管等を必要とせず、熱交換器全体の大幅な省スペース化を果たし得るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１実施形態の蒸発器の部分切欠き概略正面図である。
【図２】 同蒸発器全体の流体流路を模式的に表わした斜視図である。
【図３】 図１の蒸発器の流体導入用偏平管、中間接続部材および流体排出用偏平管の接続部分の拡大分解斜視図である。
【図４】 図１のＡーＡ線に沿う拡大断面図である。
【図５】 図１のＢーＢ線に沿う拡大断面図である。
【図６】 図１のＣーＣ線に沿う拡大断面図である。
【図７】 図１の蒸発器の上部ヘッダ部分の要部拡大断面図である。
【図８】 この発明の第２実施形態の蒸発器の流体導入用偏平管、中間接続部材および流体排出用偏平管の接続部分の拡大分解斜視図で、これは図３に対応するものである。
【図９】 同第２実施形態の蒸発器の拡大断面図で、これは図５に対応するものである。
【符号の説明】
１ コア部
２ 偏平状熱交換管
２ａ 開口端部
３ コルゲート・フィン
１０ 蒸発器（熱交換器）
１１ 上部ヘッダ
１２ ヘッダ本体
１３ 上部ヘッダプレート
１４ 垂直状仕切壁
２１ 下部ヘッダ
２２ ヘッダ本体
２３ 下部ヘッダプレート
２５ 内側ヘッダ室
２６ 外側ヘッダ室
３１ 冷媒導入用偏平管
３１ａ 先端部
３１ｂ 接続部材側管端部
３２ 冷媒排出用偏平管
３２ａ 先端部
３２ｂ 接続部材側管端部
３３ 中間接続部材
３４ 冷媒導入用通路
３５ 冷媒導入孔
３６ 冷媒排出用通路
３７ 冷媒排出孔
Ａ１ 第１偏平状熱交換管群
Ａ２ 第２偏平状熱交換管群
Ａ３ 第３偏平状熱交換管群
４０ 中間接続部材
４１ 通路形成用外側プレート
４２ 冷媒導入通路形成用凹部
４３ 冷媒導入孔
４４ 冷媒排出通路形成用凹部
４５ 冷媒排出孔
４６ 前側縁部
４７ 冷媒導入用通路
４８ 冷媒排出用通路
５１ 通路形成用内側プレート
５２ 冷媒導入流路形成用凹部
５４ 冷媒排出流路形成用凹部
５６ 後側縁部
６３ 膨脹弁接続用ブロック

Claims (8)

  1. 並列して垂直状に配置された偏平状熱交換管(2) および隣り合う偏平状熱交換管(2)(2)同士の間に介在されたフィン(3) よりなるコア部(1) と、すべての偏平状熱交換管(2) の上下両端部に連通する一対のヘッダ(11)(21)とを備えており、コア部(1) の左右両外側のうちの一側に、流体導入用偏平管(31)および流体排出用偏平管(32)と両者を連結するブロック状中間接続部材(33)とが、同側の偏平状熱交換管(2) に対して略平行状に配置され、流体導入用偏平管(31)の先端部(31a) が上下ヘッダ(11)(21)のうちの一方のヘッダに連通状に接続されるとともに、流体排出用偏平管(32)の先端部(32a) が同他方のヘッダに連通状に接続され、ブロック状中間接続部材(33)に、流体導入用偏平管(31)の接続部材側管端部(31b) に連なる流体導入用通路(34)と該通路(34)より外部に開口した流体導入孔(35)とが設けられるとともに、流体排出用偏平管(32)の接続部材側管端部(32b) に連なる流体排出用通路(36)と該通路(36)より外部に開口した流体排出孔(37)とが設けられている、熱交換器。
  2. 並列して垂直状に配置された偏平状熱交換管(2) および隣り合う偏平状熱交換管(2)(2)同士の間に介在されたフィン(3) よりなるコア部(1) と、すべての偏平状熱交換管(2) の上下両端部に連通する一対のヘッダ(11)(21)とを備えており、コア部(1) の左右両外側のうちの一側に、流体導入用偏平管(31)および流体排出用偏平管(32)と両者を連結しかつ内外一対の通路形成用プレート(41)(51)よりなる中間接続部材(40)とが、同側の偏平状熱交換管(2) に対して略平行状に配置され、流体導入用偏平管(31)の先端部(31a) が上下ヘッダ(11)(21)のうちの一方のヘッダに連通状に接続されるとともに、流体排出用偏平管(32)の先端部(32a) が同他方のヘッダに連通状に接続され、中間接続部材(40)の通路形成用外側プレート(41)の対向面に、流体導入通路形成用凹部(42)と該凹部(42)に連通する流体導入孔(43)とが設けられるとともに、流体排出通路形成用凹部(44)と該凹部(44)に連通する流体排出孔(45)とが設けられ、通路形成用内側プレート(51)の対向面に、流体導入流路形成用凹部(52)および該凹部(52)とは区分された流体排出流路形成用凹部(54)が設けられており、通路形成用内外両プレート(41)(51)が互いに凹部を対向させた状態に重ね合わせられて、両プレート(41)(51)の前後両側縁部(46)(56)同士が互いに接合されるとともに、両プレート(41)(51)の上下両端部のうちの一方の端部内面が流体導入用偏平管(31)の接続部材側管端部(31b) の外面に接合されかつ同他方の端部内面が流体排出用偏平管(32)の接続部材側管端部(32b) の外面に接合されることにより、流体導入用偏平管(31)の接続部材側管端部(31b) に連なる流体導入用通路(47)が形成されるとともに、流体排出用偏平管(32)の接続部材側管端部(32b) に連なる流体排出用通路(48)が形成されている、熱交換器。
  3. 中間接続部材 (33) がブロック状であり、冷媒導入用偏平管 (31) の接続部材側管端部 (31b) に連なる側面よりみて略三角形状の冷媒導入用通路 (34) と、冷媒導入用通路 (34) とは区分されかつ冷媒排出用偏平管 (32) の接続部材側管端部 (32b) に連なる側面よりみて略逆三角形状の冷媒排出用通路 (36) とが設けられている、請求項１に記載の熱交換器。
  4. ブロック状中間接続部材 (33) の冷媒導入孔 (35) および冷媒排出孔 (37) の開口端部の周辺に、膨脹弁を接続するための環状凸部 (38)(39) が設けられている、請求項１または３に記載の熱交換器。
  5. 中間接続部材 (40) の通路形成用内外両プレート (41)(51) の冷媒導入通路形成用凹部 (42)(52) および冷媒排出通路形成用凹部 (44)(54) の周縁部において、冷媒が直角方向に曲がる部分が、曲面形状となされている、請求項２に記載の熱交換器。
  6. 中間接続部材 (40) の通路形成用内外両プレート (41)(51) が、アルミニウム・ブレージング・シート製である、請求項２または５に記載の熱交換器。
  7. 中間接続部材 (40) の通路形成用外側プレート (41) の冷媒導入孔 (43) および冷媒排出孔 (45) の開口周辺に、膨脹弁取付用ブロック (63) を接続するための環状凸部 (47) (48) が設けられ、膨脹弁取付用ブロック (63) には、外側プレート (41) の冷媒導入孔 (43) および冷媒排出孔 (45) に連なる冷媒導入孔 (65) および冷媒排出孔 (67) が設けられ、冷媒導入孔 (65) および冷媒排出孔 (67) のプレート側の開口端部に、上記環状凸部 (47)(48) を嵌め入れるための環状段部 (64)(66) が設けられるとともに、冷媒導入孔 (65) および冷媒排出孔 (67) の反対側の開口端部の周辺には、膨脹弁を接続するための環状凸部 (68)(69) が設けられている、請求項２、５及び６のうちのいずれか一項に記載の熱交換器。
  8. 請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の熱交換器を用いたカー・エアコン。
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