WO2014006897A1 - 冷媒蒸発器 - Google Patents

Abstract

　冷媒蒸発器（１）は、第１チューブユニット（４１）の積層体と、第２チューブユニット（５１）の積層体とを有する。第１チューブユニット（４１）は、第１チューブ（４２）、第３チューブ（４３）、第１チューブ（４２）に連通する第１タンク形成部（４６）と、第３チューブ（４３）に連通する第２タンク形成部（４７）を有する。第２チューブユニット（５１）は、第２チューブ（５２）、第４チューブ（５３）、第２チューブ（５２）に連通する第４タンク形成部（５７）と、第４チューブ（５３）に連通する第３タンク形成部（５６）とを有する。

Description

冷媒蒸発器 関連出願の相互参照

　本開示は、２０１２年７月４日に出願された日本国出願番号２０１２－１５０２６７号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、被冷却流体から吸熱して冷媒を蒸発させることで、被冷却流体を冷却する冷媒蒸発器に関する。

　冷媒蒸発器は、圧縮機等とともに冷凍サイクルを構成するものである。冷媒蒸発器は、外部を流れる被冷却流体（例えば、空気）と内部を流れる冷媒との間で熱交換させることにより、被冷却流体から吸熱して冷媒を蒸発させることで、被冷却流体を冷却する冷却用熱交換器として機能する。

　この種の冷媒蒸発器としては、冷媒が流れる複数のチューブを積層して構成された熱交換コア部および複数のチューブの両端側に連通された一対のタンク部を有する第１、第２蒸発部を、被冷却流体の流れ方向に対して直列に配置した構成のものがある（例えば、特許文献１、２参照）。

　このような構成の冷媒蒸発器として、被冷却流体の流れ方向を前後方向として前後に並ぶ第１、第２蒸発部の熱交換コア部において、前後Ｕターン型の冷媒流れを有する冷媒蒸発器がある（例えば、特許文献１参照）。

　この前後Ｕターン型の冷媒蒸発器は、第１、第２蒸発部における一対のタンク部のうち一方のタンク部がともに複数のチューブの一端側に位置し、第１、第２蒸発部における一対のタンク部のうち他方のタンク部がともに複数のチューブの他端側に位置している。そして、第１蒸発部の一方のタンク部に流入した冷媒が、第１蒸発部の熱交換コア部を通過した後、第１蒸発部の他方のタンク部から流出して、第２蒸発部の他方のタンク部に流入する。その後、第２蒸発部の他方のタンク部に流入した冷媒が、第１蒸発部の熱交換コア部を通過する冷媒とは逆の方向に向かって、第２蒸発部の熱交換コア部を通過した後、第２蒸発部の一方のタンク部から流出する。

　また、前後Ｕターン型の冷媒蒸発器を改良したものとして、第１蒸発部の熱交換コア部から流出した冷媒を第２蒸発部の熱交換コア部に流入させる際に、第１、第２蒸発部の熱交換コア部を流れる冷媒を熱交換コア部の幅方向（左右方向）で入れ替える構成を有する冷媒蒸発器がある（例えば、特許文献１参照）。以下では、この構成の冷媒蒸発器を従来構成の冷媒蒸発器と呼ぶ。この冷媒蒸発器では、第１蒸発部の熱交換コア部の幅方向一側を流れる冷媒を第２蒸発部の熱交換コア部の幅方向他側に流すと共に、第１蒸発部の熱交換コア部の幅方向他側を流れる冷媒を第２蒸発部の熱交換コア部の幅方向一側に流すように構成されている。

　そして、従来構成の冷媒蒸発器では、このような冷媒流れを実現させるために、第１、第２蒸発部の他方のタンク部同士を、冷媒の集合および分配を行うタンク部とは別の中間タンク部や外部連通部等の冷媒入替部で接続していた（特許文献１参照）。すなわち、従来構成の冷媒蒸発器では、第１蒸発部の熱交換コア部から流出した冷媒を第２蒸発部の熱交換コア部に流入させる際に、冷媒流れを入れ替えることのみを目的とした専用の冷媒入替部を設けていた。

特許４１２４１３６号公報（ＵＳ２００４／０２０６４９０Ａ１に対応） 特許４０２４０９５号公報

　ところで、冷媒蒸発器の内部で蒸発される冷媒は、圧縮機内部の潤滑のための冷凍機油とともに、冷凍サイクル内を循環する。

　上述の従来構成の冷媒蒸発器は、中間タンク部や外部連通部等の冷媒入替部の存在により、上述の前後Ｕターン型の冷媒蒸発器と比較して、冷媒蒸発器の内容積が増加する。このため、上述の従来構成の冷媒蒸発器では、蒸発器内に存在する冷凍機油量が多くなり、冷凍サイクルの運転中に圧縮機へ流れ込む冷凍機油量の低下を招いていた。

　なお、特許文献２には、第１、第２蒸発部の熱交換コア部を流れる冷媒を熱交換コア部の幅方向で入れ替える構成ではないが、一対のコアプレートを接合してチューブとタンク部の一部とを構成するチューブユニットを複数積層することにより、チューブとタンク部とを一体に形成した積層型の冷媒蒸発器が記載されている。この冷媒蒸発器においても、チューブを流れる冷媒を分配または集合させるタンク部とは別の中間タンク部を設けている。このため、第１、第２蒸発部の熱交換コア部を流れる冷媒を熱交換コア部の幅方向で入れ替える構成を、積層型の冷媒蒸発器で実現しようとした場合でも、冷媒を集合または分配させるタンク部とは別の中間タンク部を設ける構成が考えられるだけである。このため、この場合においても、上述の課題が発生する。

　本開示は上記点に鑑みて、第１蒸発部の熱交換コア部から流出した冷媒を第２蒸発部の熱交換コア部に流入させる際に、第１、第２蒸発部の熱交換コア部を流れる冷媒を熱交換コア部の幅方向で入れ替える構成を有する冷媒蒸発器において、冷凍サイクルの運転中に圧縮機へ流れ込む冷凍機油量の低下を抑制できる冷媒蒸発器を提供することを目的とする。

　本開示の一形態にかかる冷媒蒸発器において、
　第１蒸発部の熱交換コア部は、複数のチューブのうち、第１チューブ群で構成される第１コア部および第２チューブ群で構成される第２コア部を有し、
　第２蒸発部の熱交換コア部は、複数のチューブのうち、被冷却流体の流れ方向において第１コア部と対向し第３チューブ群で構成される第３コア部および被冷却流体の流れ方向において第２コア部と対向し第４チューブ群で構成される第４コア部を有し、
　第１コア部と第３コア部は、一対のコアプレートを接合してなる第１チューブユニットが複数積層された構成となっており、
　第１チューブユニットは、第１チューブと、第１チューブの一端側に連通し一端側の第１タンク部を形成するタンク形成部と、第１チューブの他端側に連通し他端側の第１タンク部を形成する第１タンク形成部と、第３チューブと、第３チューブの一端側に連通し一端側の第２タンク部を形成するタンク形成部と、第３チューブの他端側に連通し他端側の第２タンク部を形成する第２タンク形成部とを有し、
　第２コア部と第４コア部は、一対のコアプレートを接合してなる第２チューブユニットを複数積層された構成となっており、
　第２チューブユニットは、第４チューブと、第４チューブの一端側に連通し一端側の第２タンク部を形成するタンク形成部と、第４チューブの他端側に連通し他端側の第１タンク部を形成する第３タンク形成部と、第２チューブと、第２チューブの一端側に連通し一端側の第１タンク部を形成するタンク形成部と、第２チューブの他端側に連通し他端側の第２タンク部を形成する第４タンク形成部とを有する。

　これによれば、第１チューブユニットでは、他端側の第１タンク部が第１コア部と連通し、第２チューブユニットでは、他端側の第１タンク部が第４コア部と連通しているので、一端側の第１タンク部から第１コア部に冷媒が流入する場合、第１コア部から流出の冷媒は、他端側の第１タンク部を介して、第４コア部に流入する。

　また、第１チューブユニットでは、他端側の第２タンク部が第２コア部と連通し、第２チューブユニットでは、他端側の第２タンク部が第３コア部と連通しているので、一端側の第１タンク部から第２コア部に冷媒が流入する場合、第２コア部から流出の冷媒は、他端側の第２タンク部を介して、第３コア部に流入する。

　このように、本開示によれば、積層型の冷媒蒸発器において、冷媒入替部を別途設けずに、チューブの積層方向である熱交換コア部の幅方向で冷媒流れを入れ替える構成としているので、従来構成の冷媒蒸発器のように冷媒入替部を別途設けた場合と比較して、冷媒蒸発器全体の内容積を減少できる。この結果、本開示によれば、冷凍サイクルの運転中に圧縮機へ流れ込む冷凍機油量の低下を抑制できる。

　第１、第２蒸発部は、一対の縦長のプレート状部材が最中合わせ状に接合されて、第１、第２蒸発部の冷媒流路を内部に有するチューブユニットが、複数積層されて構成されており、
　１つのチューブユニットは、
　チューブユニットの縦方向一端側に位置し、積層方向で貫通した一端側の第１貫通孔部および第２貫通孔部と、
　チューブユニットの縦方向他端側に位置し、積層方向で貫通した他端側の第１貫通孔部および第２貫通孔部と、
　一端側の第１貫通孔部に連通し、チューブユニットの縦方向他端側に向かって延びた形状の第１冷媒流路と、
　第１冷媒流路に対してチューブユニットの横方向に並んでおり、一端側の第２貫通孔部に連通し、チューブユニットの縦方向他端側に向かって延びた形状の第２冷媒流路とを有し、
　複数のチューブユニットが積層された状態で、一端側の第１貫通孔部同士が連通し、一端側の第２貫通孔部同士が連通し、他端側の第１貫通孔部同士が連通し、他端側の第２貫通孔部同士が連通することにより、チューブユニットの積層方向に延びる４つの冷媒流路が形成され、
　複数のチューブユニットのうち積層方向での一側に位置するチューブユニットは、他端側の第１貫通孔部と第１冷媒流路とが連通するとともに、他端側の第２貫通孔部と第２冷媒流路とが連通し、
　複数のチューブユニットのうち積層方向での他側に位置するチューブユニットは、他端側の第１貫通孔部と第２冷媒流路とが連通するとともに、他端側の第２貫通孔部と第１冷媒流路とが連通している。

　これによれば、積層型の冷媒蒸発器において、冷媒入替部を別途設けずに、チューブユニットの積層方向である熱交換コア部の幅方向で冷媒流れを入れ替える構成を実現できる。このため、本開示によれば、従来構成の冷媒蒸発器のように冷媒入替部を別途設けた場合と比較して、冷媒蒸発器全体の内容積を減少でき、冷凍サイクルの運転中に圧縮機へ流れ込む冷凍機油量の低下を抑制できる。

第１実施形態に係る冷媒蒸発器の冷媒流れの概念を示す模式図である。 第１実施形態に係る冷媒蒸発器の正面図である。 図２に示す冷媒蒸発器の分解斜視図である。 図３中の第１チューブユニットの第１プレート状部材を内面側から見た正面図である。 図３中の第１チューブユニットの第２プレート状部材を内面側から見た正面図である。 図３中の第２チューブユニットの第１プレート状部材を内面側から見た正面図である。 図３中の第２チューブユニットの第２プレート状部材を内面側から見た正面図である。 比較例の冷媒蒸発器を構成する第１チューブユニットの第１プレート状部材を内面側から見た正面図である。 比較例の冷媒蒸発器を構成する第１チューブユニットの第２プレート状部材を内面側から見た正面図である。 比較例の冷媒蒸発器を構成する第２チューブユニットの第１プレート状部材を内面側から見た正面図である。 比較例の冷媒蒸発器を構成する第２チューブユニットの第２プレート状部材を内面側から見た正面図である。 第１実施形態に係る冷媒蒸発器および従来構成の冷媒蒸発器の残存冷凍機油量の測定結果である。 第２実施形態に係る冷媒蒸発器の冷媒流れの概念を示す模式図である。 第２実施形態に係る冷媒蒸発器の分解斜視図である。

　以下、本開示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、同一符号を付して説明を行う。

　（第１実施形態）
　第１実施形態について図１～図４Ｄを用いて説明する。本実施形態に係る冷媒蒸発器１は、車室内の温度を調整する車両用空調装置の蒸気圧縮式の冷凍サイクルに適用され、車室内へ送風する送風空気から吸熱して冷媒を蒸発させることで、送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。なお、本実施形態では、送風空気が外部を流れる被冷却流体に相当する。

　冷凍サイクルは、周知の如く、冷媒蒸発器１以外に、図示しない圧縮機、放熱器（凝縮器）、膨張弁等を備えており、本実施形態では、放熱器と膨張弁との間に受液器を配置するレシーバサイクルとして構成されている。

　図１に示すように、本実施形態の冷媒蒸発器１は、送風空気の流れ方向（被冷却流体の流れ方向）Ｘに対して直列に配置された２つの蒸発部１０、２０を備えて構成されている。ここで、本実施形態では、２つの蒸発部１０、２０のうち、送風空気の空気流れ方向の風上側（上流側）に配置される蒸発部を風上側蒸発部１０と称し、送風空気の流れ方向の風下側（下流側）に配置される蒸発部を風下側蒸発部２０と称する。なお、本実施形態における風上側蒸発部１０が、第２蒸発部を構成し、風下側蒸発部２０が、第１蒸発部を構成している。

　風上側蒸発部１０および風下側蒸発部２０は、それぞれ熱交換コア部１１、２１を有している。本実施形態では、風上側蒸発部１０における熱交換コア部を風上側熱交換コア部１１と称し、風下側蒸発部２０における熱交換コア部を風下側熱交換コア部２１と称する。さらに、送風空気の流れ方向（空気流れ上流側）から見て風下側熱交換コア部２１の左半分を風下側コア左側部２１ａと称し、右半分を風下側コア右側部２１ｂと称する。風下側コア左側部２１ａ、風下側コア右側部２１ｂが、それぞれ、第１コア部、第２コア部を構成している。

　同様に、送風空気の流れ方向から見て風上側熱交換コア部１１の左半分を風上側コア左側部１１ａと称し、右半分を風上側コア右側部１１ｂと称する。風上側コア左側部１１ａ、風上側コア右側部１１ｂが、それぞれ、第３コア部、第４コア部を構成している。

　図２に示すように、風上側、風下側熱交換コア部１１、２１は、冷媒が流れる複数のチューブ４２、４３、５２、５３と熱交換を促進させるためのフィン１１２、２１２とを有して構成されている。なお、図２は、冷媒蒸発器１を送風空気の流れ方向下流側から見た図である。図２では、風下側蒸発部２０に正対して配置されている風上側蒸発部１０の各構成部を括弧付きの符号にて示している。また、図２の上下方向は、車両に搭載された状態での冷媒蒸発器１の上下方向と一致している。

　本実施形態では、風下側の複数のチューブのうち、送風空気の流れ方向から見て左半分（図２では右半部）の第１チューブ４２群によって風下側コア左側部２１ａが構成され、送風空気の流れ方向から見て右半分（図２では左半分）の第２チューブ５２群によって風下側コア右側部２１ｂが構成されている。

　同様に、風上側の複数のチューブのうち、送風空気の流れ方向から見て左半分（図２では右半部）の第３チューブ４３群によって風上側コア左側部１１ａが構成され、送風空気の流れ方向から見て右半分（図２では左半分）の第４チューブ５３群によって風下側コア右側部１１ｂが構成されている。

　図２に示すように、冷媒蒸発器１は、チューブ４２、４３、５２、５３の両端側に連通する一対のタンク部を有している。一対のタンク部は、チューブ４２、４３、５２、５３の長手方向一端側（上端側）に連通する２つの上方タンク部３１、３２と、チューブ４２、４３、５２、５３の長手方向他端側（下端側）に連通する２つの下方タンク部３３、３４とを有している。

　２つの上方タンク部３１、３２は、送風空気の流れ方向に並んで配置されている。本実施形態では、風上側の上方タンク部３１を風上側上方タンク部３１と称し、風下側の上方タンク部を風下側上方タンク部３２と称する。２つの上方タンク部３１、３２の長手方向一端側に冷媒導入口と冷媒導出口が設けられている。本実施形態では、風下側上方タンク部３２に冷媒導入口３２ａが設けられ、風上側上方タンク部３１に冷媒導出口３１ａが設けられている。

　一方、２つの下方タンク部３３、３４は、送風空気の流れ方向ではなく、チューブ４２、４３、５２、５３の長手方向、すなわち、上下方向に並んで配置されている。本実施形態では、第１下方タンク部３３が下に位置し、第２下方タンク部３４が上に位置している。

　なお、風下側上方タンク部３２と風上側上方タンク部３１とが、チューブの一端側に連通する一端側の第１、第２タンク部に相当し、第１下方タンク部３３と第２下方タンク部３４とが、チューブの他端側に連通する他端側の第１、第２タンク部に相当する。

　図２に示す冷媒蒸発器１はドロンカップ式であり、図３に示すように、チューブユニット４１、５１を複数積層した積層型の熱交換器として構成されている。なお、図３では、図２に示されているフィン１１２、２１２を省略している。

　冷媒蒸発器１は、第１チューブユニット４１が積層された第１チューブユニット群４０と、第２チューブユニット５１が積層された第２チューブユニット群５０とを有して構成されている。

　第１、第２チューブユニット４１、５１は、どちらも、略長方形の金属板材をプレス加工等の金属加工を施すことによって形成された一対の縦長のプレート状部材であるコアプレート４１ａ、４１ｂ、５１ａ、５１ｂを最中合わせ状に接合して１つのチューブユニットとしたものである。１つのチューブユニット４１、５１の内部には、２本の直線状のチューブ４２、４３、５２、５３が平行に並んで形成されている。

　また、図４Ａから４Ｄに示すように、１つのチューブユニット４１、５１の長手方向の両端側には、それぞれ、２つずつ、タンク形成部４４～４７、５４～５７が形成されている。タンク形成部４４～４７、５４～５７は、タンク部の一部を構成する貫通孔部であり、チューブユニット４１、５１を積層した際に筒状のタンク部を形成する。

　具体的には、第１チューブユニット群４０が、図１中の風下側コア左側部２１ａと風上側コア左側部１１ａを構成している。

　図３、図４Ａ、図４Ｂに示すように、１つの第１チューブユニット４１は、風下側コア左側部２１ａ（第１コア部）の１つの第１チューブ４２と、風上側コア左側部１１ａ（第３コア部）の１つの第３チューブ４３とを有している。第１、第３チューブ４２、４３は、第１チューブユニット４１の長手方向に直線状に延びている。なお、図４Ａ中のＬ１で示す範囲が第１、第３チューブ４２、４３である。

　第１チューブユニット４１は、第１チューブ４２の上端側に連通し、図２中の風下側上方タンク部３２を形成する風下側上方タンク形成部４４と、第３チューブ４３の上端側に連通し、図２中の風上側上方タンク部３１を形成する風上側上方タンク形成部４５とを有している。

　また、第１チューブユニット４１は、図２中の第１下方タンク部３３を形成する第１タンク形成部４６と、図２中の第２下方タンク部３４を形成する第２タンク形成部４７とを有している。第１チューブユニット４１では、第１タンク形成部４６は、連通部４８を介して、第１チューブ４２の下端側に連通しており、第２タンク形成部４７は、連通部４９を介して、第３チューブ４３の下端側に連通している。

　一方、第２チューブユニット群５０が、図１中の風下側コア右側部２１ｂと風上側コア右側部１１ｂを構成している。

　図３、図４Ｃ、図４Ｄに示すように、第２チューブユニット５１は、風下側コア右側部２１ｂ（第２コア部）の第２チューブ５２と、風上側コア右側部１１ｂ（第４コア部）の第４チューブ５３とを有している。第２、第４チューブ５２、５３は、第２チューブユニット５１の長手方向に直線状に延びている。なお、図４Ｃ中のＬ１で示す範囲が第２、第４チューブ５２、５３である。

　また、第２チューブユニット５１は、第２チューブ５２の上端側に連通し、図２中の風下側上方タンク部３２を形成する風下側上方タンク形成部５４と、第４チューブ５３の上端側に連通し、図２中の風上側上方タンク部３１を形成する風上側上方タンク形成部５５とを有している。

　また、第２チューブユニット５１は、図２中の第１下方タンク部３３を形成する第３タンク形成部５６と、図２中の第２下方タンク部３４を形成する第４タンク形成部５７とを有している。第２チューブユニット５１では、第３タンク形成部５６は、連通部５８を介して、第４チューブ５３の下端側に連通しており、第４タンク形成部５７は、連通部５９を介して、第２チューブ５２の下端側に連通している。

　第１、第２チューブユニット４１、５１の第１、第３タンク形成部４６、５６同士は、第１、第２チューブユニット４１、５１を積層した際に、積層方向から見て重合する位置に配置されている。同様に、第１、第２チューブユニット４１、５１の第２、第４タンク形成部４７、５７同士は、第１、第２チューブユニット４１、５１を積層した際に、積層方向から見て重合する位置に配置されている。

　なお、第１チューブユニット４１のうち積層方向の端部に配される第１チューブユニット４１の第１タンク形成部４６と、第１チューブユニット４１に隣接する第２チューブユニットの第３タンク形成部５６は積層方向からみて重合する位置に配されており、第１チューブ４２を通過した冷媒は第４チューブ５３へと流入する。また、第１チューブユニット４１のうち積層方向の端部に配される第１チューブユニット４１の第２タンク形成部４７と、第１チューブユニット４１に隣接する第２チューブユニット５１の第４タンク形成部５７は積層方向からみて重合する位置に配されており、第２チューブ５２を通過した冷媒は第３チューブ４３へと流入する。

　これにより、第１、第２チューブユニット４１、５１が積層された際に、第１、第３タンク形成部４６、５６によって第１下方タンク部３３が形成され、第２、第４タンク形成部４７、５７によって第２下方タンク部３４が形成される。

　また、第１チューブユニット４１の第１、第２タンク形成部４６、４７は、第１チューブユニット４１の長手方向と直交する第１チューブユニットの幅方向（図の左右方向）の中央部に、第１チューブユニット４１の長手方向（図の上下方向）に並んで配置されている。同様に、第２チューブユニット５１の第３、第４タンク形成部５６、５７は、第２チューブユニット５１の長手方向と直交する第２チューブユニットの幅方向（図の左右方向）の中央部に、第２チューブユニット５１の長手方向（図の上下方向）に並んで配置されている。

　このため、本実施形態の第１、第２チューブユニット４１、５１は、同一の内部構造を有し、積層方向におけるチューブユニット４１、５１の向きが異なる。したがって、本実施形態によれば、冷媒蒸発器１を一種類のチューブユニットで構成することができ、すなわち、冷媒蒸発器１を構成する部品の種類を減らすことができるので、製造コストを低減できる。

　なお、上述の第１、第２チューブユニット４１、５１において、第１チューブ４２および第２チューブ５２が風下側蒸発部２０を構成する第１冷媒流路であり、第３チューブ４３および第４チューブ５３が風上側蒸発部１０を構成する第２冷媒流路である。また、タンク形成部４４～４７、５４～５７は、それぞれ、第１、第２チューブユニット４１、５１の積層方向で貫通した貫通孔部である。したがって、本実施形態に係る冷媒蒸発器１は、次のように、構成されているとも言える。

　風下側蒸発部２０と風上側蒸発部１０は、一対の縦長のプレート状部材４１ａ、４１ｂ、５１ａ、５１ｂが最中合わせ状に接合されて、風下側蒸発部２０と風上側蒸発部１０の冷媒流路４２、４３、５２、５３を内部に有するチューブユニット４１、５１が、複数積層されて構成されている。

　この１つのチューブユニット４１、５１は、その縦方向一端側、図４Ａ、図４Ｃでは上端側に位置する上端側の第１貫通孔部４４、５４および第２貫通孔部４５、５５と、チューブユニット４１、５１の縦方向他端側、図４Ａ、図４Ｃでは下端側に位置する下端側の第１貫通孔部４６、５６および第２貫通孔部４７、５７とを有している。

　複数のチューブユニット４１、５１が積層された状態で、上端側の第１貫通孔部４４、５４同士が連通し、上端側の第２貫通孔部４５、５５同士が連通し、下端側の第１貫通孔部４６、５６同士が連通し、下端側の第２貫通孔部４７、５７同士が連通することにより、筒状の４つのタンク部３１、３２、３３、３４が形成される。４つのタンク部３１、３２、３３、３４は、チューブユニット４１、５１の積層方向に延びる４つの冷媒流路である。

　さらに、１つのチューブユニット４１、５１は、上端側の第１貫通孔部４４、５４に連通し、チューブユニット４１、５１の下端側に向かって延びた形状の第１冷媒流路４２、５２と、第１冷媒流路４２、５２に対してチューブユニット４１、５１の横方向に並んでおり、上端側の第２貫通孔部４５、５５に連通し、下端側に向かって延びた形状の第２冷媒流路４３、５３とを有している。

　そして、複数のチューブユニット４１、５１のうち積層方向での一側と他側では、第１、第２冷媒流路と下端側の第１、第２貫通孔部との連通状態が異なっている。複数のチューブユニット４１、５１のうち積層方向での一側に位置するチューブユニット４１は、下端側の第１貫通孔部４６と第１冷媒流路４２とが連通しているとともに、下端側の第２貫通孔部４７と第２冷媒流路４３とが連通している。一方、複数のチューブユニットのうち積層方向での他側に位置するチューブユニット５１は、下端側の第１貫通孔部５６と第２冷媒流路５３とが連通しているとともに、下端側の第２貫通孔部５７と第１冷媒流路５２とが連通している。

　次に、本実施形態に係る冷媒蒸発器１における冷媒の流れについて、図１～３を用いて説明する。

　膨張弁（図示略）にて減圧された低圧冷媒は、図２に示す風下側上方タンク部３２の一端側に形成された冷媒導入口３２ａから導入される。風下側上方タンク部３２の内部に導入された冷媒は、風下側蒸発部２０の風下側コア左側部２１ａを構成する第１チューブ４２群、風下側コア右側部２１ｂを構成する第２チューブ５２群に分配されて下降する。

　このとき、図３に示すように、第１チューブユニット群４０では、図２中の第１下方タンク部３３を構成する第１タンク形成部４６が第１チューブ４２と連通し、第２チューブユニット群５０では、図２中の第１下方タンク部３３を構成する第３タンク形成部５６が第４チューブ５３と連通している。

　このため、図１、３に示すように、矢印Ａ１の如く第１チューブ４２（風下側コア左側部２１ａ）を下降した冷媒は、矢印Ａ２の如く第１タンク形成部４６（図２中の第１下方タンク部３３の一部）に流入して集合し、第３タンク形成部５６（図２中の第１下方タンク部３３の残部）に流入する。そして、第３タンク形成部５６に流入した冷媒は、矢印Ａ３の如く第４チューブ５３（風上側コア右側部１１ｂ）に分配されて上昇する。

　また、図３に示すように、第２チューブユニット群５０では、図２中の第２下方タンク部３４を構成する第４タンク形成部５７が第２チューブ５２と連通し、第１チューブユニット群４０では、図２中の第２下方タンク部３４を構成する第２タンク形成部４７が第３チューブ４３に連通している。

　したがって、図１、３に示すように、矢印Ｂ１の如く第２チューブ５２（風下側コア右側部２１ｂ）を下降した冷媒は、矢印Ｂ２の如く第４タンク形成部５７（図２中の第２下方タンク部３４の一部）に流入して集合し、第２タンク形成部４７（図２中の第２下方タンク部３４の残部）に流入する。そして、第２タンク形成部４７に流入した冷媒は、矢印Ｂ３の如く第３チューブ４３（風上側コア左側部１１ａ）に流入し上昇する。

　そして、風上側熱交換コア部１１の各コア部１１ａ、１１ｂを上昇した冷媒は、それぞれ、風上側上方タンク部３１（タンク形成部４５、５５）の内部に流入し、風上側上方タンク部３１の一端側に形成された冷媒導出口３１ａから圧縮機（図示略）吸入側に導出される。

　ところで、チューブとタンク部とを別部品で構成した上述の従来構成の冷媒蒸発器は、中間タンク部や外部連通部等の冷媒入替部を別途設けていたため、この冷媒入替部の存在により、冷媒蒸発器の内容積が増加していた。

　また、第１、第２蒸発部の熱交換コア部を流れる冷媒を熱交換コア部の幅方向で入れ替える構成の冷媒蒸発器を、積層型の熱交換器で実現しようとすると、特許文献１、２に記載の冷媒蒸発器に基づいて、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄに示す比較例１の冷媒蒸発器が考えられる。この比較例１の冷媒蒸発器は、本実施形態の冷媒蒸発器を次のように変更したものである。

　第１チューブユニット１４１ａ、１４１ｂには、第１、第２下方タンク形成部１４６、１４７の他に、２つの中間タンク部を形成するための第１中間タンク形成部１６１と第２中間タンク形成部１６２が形成されている。第１下方タンク形成部１４６と第２中間タンク形成部１６２とが連通部１６４を介して連通している。第２下方タンク形成部１４７と第１中間タンク形成部１６１とが連通部１６３を介して連通している。第１チューブ１４２は第１チューブ４２に対応し、第３チューブ１４３は第３チューブ４３に対応し、風下側上方タンク形成部１４４は風下側上方タンク形成部４４に対応し、風上側上方タンク形成部１４５は風上側上方タンク形成部４５に対応している。

　同様に、第２チューブユニット１５１ａ、１５１ｂには、第１、第２下方タンク形成部１５６、１５７の他に、２つの中間タンク部を形成するための第１中間タンク形成部１６１と第２中間タンク形成部１６２が形成されている。第１下方タンク形成部１５６と第１中間タンク形成１６１とが連通部１６５を介して連通している。第２下方タンク形成部１５７と第２中間タンク形成部１６２とが連通部１６６を介して連通している。第２チューブ１５２は第２チューブ５２に対応し、第４チューブ１５３は第４チューブ５３に対応し、風下側上方タンク形成部１５４は風下側上方タンク形成部５４に対応し、風上側上方タンク形成部１５５は風上側上方タンク形成部５５に対応している。

　比較例１の冷媒蒸発器は、第１、第２中間タンク形成部１６１、１６２によって形成された２つの中間タンク部を介することで、本実施形態の冷媒蒸発器と同様の冷媒流れが実現される。

　しかし、比較例１の冷媒蒸発器においても、２つの中間タンク部の存在により、冷媒蒸発器の内容積が増大する。

　これに対して、本実施形態の冷媒蒸発器１によれば、上述の通り、積層型の冷媒蒸発器において、中間タンク部等の冷媒入替部を別途設けずに、熱交換コア部の幅方向で冷媒流れを入れ替える構成としているので、冷媒入替部を別途設けた場合と比較して、冷媒蒸発器全体の内容積を減少できる。

　なお、本実施形態の第１チューブユニット４１には、第１、第３チューブ４２、４３の一方と第１、第２タンク形成部４６、４７の一方とを連通する連通部４８、４９が設けられているが、この連通部４８、４９は、１つのチューブユニットの内部に形成されており、隣り合う第１チューブユニット４１の間で連通部４８、４９同士が直接連通していない。このため、連通部４８、４９の内容積は、連通部４８、４９同士が隣り合うチューブユニットの間で連通する場合よりも小さく、比較例１の冷媒蒸発器における中間タンク部よりも内容積が小さい。第２チューブユニット５１の連通部５８、５９についても同様である。

　この結果、本実施形態の冷媒蒸発器１によれば、図６に示すように、従来構成の冷媒蒸発器と比較して、冷媒蒸発器１の内部に残存する冷凍機油量を低減でき、冷凍サイクルの運転中に圧縮機へ流れ込む冷凍機油量の低下を抑制できる。なお、図６中の従来構成の冷媒蒸発器は、特許文献１の図８に示される中間タンク部を備えるものである。

　（第２実施形態）
　図７に示すように、本実施形態の冷媒蒸発器１では、風上側熱交換コア部１１と風下側熱交換コア部２１とが、それぞれ、４つのコア部１１ａ～１１ｄ、２１ａ～２１ｄ有している。風上側熱交換コア部１１と風下側熱交換コア部２１とにおいて、送風空気の流れ方向から見て左から１番目のコア部１１ａ、２１ａ同士が対向し、２番目のコア部１１ｂ、２１ｂ同士が対向し、３番目のコア部同士１１ｃ、２１ｃが対向し、４番目のコア部１１ｄ、２１ｄ同士が対向している。

　風下側熱交換コア部２１のうち送風空気の流れ方向から見て左から１番目のコア部２１ａ、２番目のコア部２１ｂが、それぞれ、第１コア部、第２コア部を構成している。このとき、風上側熱交換コア部１１のうち送風空気の流れ方向から見て左から１番目のコア部１１ａ、２番目のコア部１１ｂが、それぞれ、第３コア部、第４コア部を構成している。

　なお、本実施形態では、風下側熱交換コア部２１のうち送風空気の流れ方向から見て左から３番目のコア部２１ｃ、４番目のコア部２１ｄが、それぞれ、第１コア部、第２コア部を構成しているとも言える。このとき、風上側熱交換コア部１１のうち送風空気の流れ方向から見て左から３番目のコア部１１ｃ、４番目のコア部１１ｄが、それぞれ、第３コア部、第４コア部を構成しているとも言える。

　図８に示すように、本実施形態の冷媒蒸発器１は、隣り合う第１チューブユニット群４０と第２チューブユニット群５０とを一組として、これらが二組並んだ構成となっている。一組の隣り合う第１チューブユニット群４０と第２チューブユニット群５０とが第１実施形態で説明した第１チューブユニット群４０と第２チューブユニット群５０に相当する。

　ただし、送風空気の流れ方向から見て左側から２番目と３番目に位置するチューブユニット群４０、５０の境界位置にあるチューブユニット４１、５１では、第１～第４タンク形成部４６、４７、５６、５７が貫通孔ではなく、片面のみに孔が形成されている。これにより、両チューブユニット群４０、５０では、第１タンク形成部４６と第３タンク形成部５６とが連通しておらず、第２タンク形成部４７と第４タンク形成部５７とが連通していない。

　このため、図７、８に示すように、矢印Ａ１の如く風下側熱交換コア部２１の１番目のコア部２１ａを下降した冷媒は、矢印Ａ２の如く第１タンク形成部４６、第３タンク形成部５６を経由して、矢印Ａ３の如く風上側熱交換コア部１１の２番目のコア部１１ｂを上昇する。

　また、矢印Ｂ１の如く風下側熱交換コア部２１の２番目のコア部２１ｂを下降した冷媒は、矢印Ｂ２の如く第４タンク形成部５７、第２タンク形成部４７を経由して、矢印Ｂ３の如く風上側熱交換コア部１１の１番目のコア部１１ａを上昇する。

　さらに、矢印Ｃ１の如く風下側熱交換コア部２１の３番目のコア部２１ｃを下降した冷媒は、矢印Ｃ２の如く第１タンク形成部４６、第３タンク形成部５６を経由して、矢印Ｃ３の如く風上側熱交換コア部１１の４番目のコア部１１ｄを上昇する。

　また、矢印Ｄ１の如く風下側熱交換コア部２１の４番目のコア部２１ｄを下降した冷媒は、矢印Ｄ２の如く第４タンク形成部５７、第２タンク形成部４７を経由して、矢印Ｄ３の如く風上側熱交換コア部１１の３番目のコア部１１ｃを上昇する。

　このように、本実施形態では、風上側、風下側熱交換コア部１１、２１のうち送風空気の流れ方向から見て左から１番目のコア部１１ａ、２１ａと２番目のコア部１１ｂ、２１ｂとにおいて、風上側、風下側熱交換コア部１１、２１を流れる冷媒を熱交換コア部の幅方向で入れ替えている。同様に、風上側、風下側熱交換コア部１１、２１のうち送風空気の流れ方向から見て左から３番目のコア部１１ｃ、２１ｃと４番目のコア部１１ｄ、２１ｄとにおいて、風上側、風下側熱交換コア部１１、２１を流れる冷媒を熱交換コア部の幅方向で入れ替えている。

　本実施形態の冷媒蒸発器１においても、第１実施形態と同様の構成を有しているので、第１実施形態と同様の効果を奏する。

　なお、本実施形態では、冷媒蒸発器１を、隣り合う第１チューブユニット群４０と第２チューブユニット群５０とを一組として、これらが二組並ぶ構成としたが、これらが三組以上並ぶ構成としても良い。

　（他の実施形態）
　上述の実施形態では、第１、第２チューブユニット４１、４２における第１～第４タンク形成部４６、４７、５６、５７の位置を図４Ａから４Ｄに示す位置としたが、第１～第４タンク形成部４６、４７、５６、５７の位置は図４Ａから４Ｄに示す位置に限られない。第１、第３タンク形成部４６、５６の位置を第２、第４タンク形成部４７、５７の真上ではなく、第２、第４タンク形成部４７、５７の真上に対して左右方向にずらした位置としても良い。ただし、このような場合、第１チューブユニット４１と第２チューブユニット５１とが異なる形状となり、２種類のチューブユニットを形成しなければならないので、第１～第４タンク形成部４６、４７、５６、５７の位置を第１実施形態のように図４Ａから４Ｄに示す位置とすることが好ましい。

　第１実施形態では、複数のチューブのうち左半分のチューブがコア左側部１１ａ、２１ａを構成し、右半分のチューブがコア右側部１１ｂ、２１ｂを構成していたが、コア左側部１１ａ、２１ａとコア右側部１１ｂ、２１ｂのそれぞれを構成するチューブの本数は任意に変更可能である。この場合、複数のチューブのうち左側の一部のチューブがコア左側部を構成し、残部のチューブがコア右側部を構成する。

　上述の実施形態では、風下側上方タンク部３２に冷媒導入口３２ａを設け、風上側上方タンク部３１に冷媒導出口３１ａを設けたが、冷媒導入口と冷媒導入口とを入れ替えても良い。

　上述の実施形態では、上方タンク部３１、３２に冷媒導入口３２ａと冷媒導出口３１ａを設けたが、下方タンク部に冷媒導入口と冷媒導出口を設けても良い。すなわち、図２に示す冷媒蒸発器１を上下反対に配置しても良い。

　上述の実施形態では、第１蒸発部の熱交換コア部から流出した冷媒を第２蒸発部の熱交換コア部に流入させる際に、第１、第２蒸発部の熱交換コア部の全域において、第１、第２蒸発部の熱交換コア部を流れる冷媒を熱交換コア部の幅方向で入れ替える構成を説明したが、第１、第２蒸発部の熱交換コア部の一部においては、冷媒流れを熱交換コア部の幅方向で入れ替えず、従来の前後Ｕターン型に相当する冷媒流れを形成しても良い。

　このような構成は、例えば、第１実施形態で説明した冷媒蒸発器１に対して、従来の前後Ｕターン型に相当する冷媒流れを形成するための第３チューブユニット群を追加することで実現可能である。

　上述の実施形態では、冷媒蒸発器１を車両用空調装置の冷凍サイクルに適用する例について説明したが、これに限らず、例えば、給湯機等に用いられる冷凍サイクルに適用しても良い。

Claims (5)

1. 　外部を流れる被冷却流体と冷媒との間で熱交換を行う冷媒蒸発器（１）であって、
   　前記被冷却流体の流れ方向に対して直列に配置された第１蒸発部（２０）および第２蒸発部（１０）を備え、
   　前記第１蒸発部および前記第２蒸発部のそれぞれは、
   　冷媒が流れる複数のチューブ（４２、４３、５２、５３）を積層して構成された熱交換コア部（１１、２１）と、
   　前記複数のチューブの一端側に連通し、前記複数のチューブを流れる冷媒の集合あるいは分配を行う一端側の第１、第２タンク部（３２、３１）と、
   　前記複数のチューブの他端側に連通し、前記複数のチューブを流れる冷媒の集合あるいは分配を行う他端側の第１、第２タンク部（３３、３４）と、を有し、
   　前記第１蒸発部の前記熱交換コア部（２１）は、前記複数のチューブのうち、第１チューブ（４２）群で構成される第１コア部（２１ａ）および第２チューブ（５２）群で構成される第２コア部（２１ｂ）を有し、
   　前記第２蒸発部（１０）の前記熱交換コア部（１１）は、前記複数のチューブのうち、前記被冷却流体の流れ方向において前記第１コア部（２１ａ）と対向し、第３チューブ（４３）群で構成される第３コア部（１１ａ）および前記被冷却流体の流れ方向において前記第２コア部（２１ｂ）と対向し、第４チューブ（５３）群で構成される第４コア部（１１ｂ）を有し、
   　前記第１コア部と前記第３コア部は、一対のコアプレート（４１ａ、４１ｂ）を接合してなる第１チューブユニット（４１）が複数積層された構成となっており、
   　前記第１チューブユニット（４１）は、
   　　前記第１チューブ（４２）と、
   　　前記第１チューブの一端側に連通し、前記一端側の第１タンク部（３２）を形成するタンク形成部（４４）と、
   　　前記第１チューブの他端側に連通し、前記他端側の第１タンク部（３３）を形成する第１タンク形成部（４６）と、
   　　前記第３チューブ（４３）と、
   　　前記第３チューブの一端側に連通し、前記一端側の第２タンク部（３１）を形成するタンク形成部（４５）と、
   　　前記第３チューブの他端側に連通し、前記他端側の第２タンク部（３４）を形成する第２タンク形成部（４７）とを有し、
   　前記第２コア部と前記第４コア部は、一対のコアプレート（５１ａ、５１ｂ）を接合してなる第２チューブユニット（５１）を複数積層された構成となっており、
   　前記第２チューブユニットは、
   　　前記第４チューブ（５３）と、
   　　前記第４チューブの一端側に連通し、前記一端側の第２タンク部（３１）を形成するタンク形成部（５５）と、
   　　前記第４チューブの他端側に連通し、前記他端側の第１タンク部（３３）を形成する第３タンク形成部（５６）と、
   　　前記第２チューブ（５２）と、
   　　前記第２チューブの一端側に連通し、前記一端側の第１タンク部（３２）を形成するタンク形成部（５４）と、
   　　前記第２チューブの他端側に連通し、前記他端側の第２タンク部（３４）を形成する第４タンク形成部（５７）とを有する冷媒蒸発器。
2. 　前記第１、第２チューブユニットは、同一の内部構造を有し、積層方向における前記第１チューブユニットの向きと前記第２チューブユニットの向きが異なる請求項１に記載の冷媒蒸発器。
3. 　前記第１チューブユニット（４１）のうち、積層方向の端部に配される第１チューブユニット（４１）の前記第１タンク形成部（４６）と、前記複数の第２チューブユニット（５１）のうち、第１チューブユニット（４１）に隣接する前記第２チューブユニット（５１）の第３タンク形成部（５６）とが重なりあっており、
   　前記複数の第１チューブユニット（４１）のうち、積層方向の端部に配される第１チューブユニット（４１）の前記第２タンク形成部（４７）と、前記複数の第２チューブユニット（５１）のうち、第１チューブユニット（４１）に隣接する前記第２チューブユニット（５１）の第４タンク形成部（５７）とが重なりあっている請求項１に記載の冷媒蒸発器。
4. 　前記第１、第２タンク形成部は、前記第１チューブユニットの長手方向と直交する方向の中央部に、前記第１チューブユニットの長手方向に並んで配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載の冷媒蒸発器。
5. 　外部を流れる被冷却流体と冷媒との間で熱交換を行う冷媒蒸発器（１）であって、
   　被冷却流体の流れ方向に対して直列に配置された第１蒸発部（２０）および第２蒸発部（１０）を備え、
   　前記第１、第２蒸発部は、一対の縦長のプレート状部材（４１ａ、４１ｂ；５１ａ、５１ｂ）が最中合わせ状に接合されて、前記第１、第２蒸発部の冷媒流路を内部に有するチューブユニット（４１、５１）が、複数積層されて構成されており、
   　１つの前記チューブユニットは、
   　前記チューブユニットの縦方向一端側に位置し、積層方向で貫通した一端側の第１貫通孔部（４４、５４）および第２貫通孔部（４５、５５）と、
   　前記チューブユニットの縦方向他端側に位置し、積層方向で貫通した他端側の第１貫通孔部（４６、５６）および第２貫通孔部（４７、５７）と、
   　前記一端側の第１貫通孔部に連通し、前記チューブユニットの縦方向他端側に向かって延びた形状の第１冷媒流路（４２、５２）と、
   　前記第１冷媒流路に対して前記チューブユニットの横方向に並んでおり、前記一端側の第２貫通孔部に連通し、前記チューブユニットの縦方向他端側に向かって延びた形状の第２冷媒流路（４３、５３）とを有し、
   　前記複数のチューブユニットが積層された状態で、前記一端側の第１貫通孔部同士が連通し、前記一端側の第２貫通孔部同士が連通し、前記他端側の第１貫通孔部同士が連通し、前記他端側の第２貫通孔部同士が連通することにより、前記チューブユニットの積層方向に延びる４つの冷媒流路（３１、３２、３３、３４）が形成され、
   　前記複数のチューブユニットのうち積層方向での一側に位置するチューブユニット（４１）は、前記他端側の第１貫通孔部（４６）と前記第１冷媒流路（４２）とが連通するとともに、前記他端側の第２貫通孔部（４７）と前記第２冷媒流路（４３）とが連通し、
   　前記複数のチューブユニットのうち積層方向での他側に位置するチューブユニット（５１）は、前記他端側の第１貫通孔部（５６）と前記第２冷媒流路（５３）とが連通するとともに、前記他端側の第２貫通孔部（５７）と前記第１冷媒流路（５２）とが連通している冷媒蒸発器。

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