(57)【要約】【課題】炭酸ガス冷媒で作動し冷凍サイクル等で使用される蒸発器において、冷媒を供給する冷媒供給通路、及び冷媒を排出する冷媒排出通路の内径（断面積の）選定が困難であった。そのために温度分布が良くなく、圧力損失が生じていた。【解決手段】蒸発器は、冷媒が流れるパスが形成された複数の伝熱管１２，１７と、伝熱管の一端開口に接続され冷媒供給通路２５等が形成された一方タンク１４，１９と、伝熱管の他端開口に接続され冷媒排出通路２６等が形成された他方タンク１５，１８とを含む単位コア１１，１６が幅方向に複数配置されたコア列１０から成り、炭酸ガスで作動する。  各単位コアの幅Ｌ１は５０ｍｍ≦Ｌ１≦１７５ｍｍである。また、各単位コアの一方タンクの冷媒供給通路及び他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７ｍｍ≦ｄ≦９．６ｍｍである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が流れるパスが形成された複数の伝熱管（１２）と、該伝熱管の一端開口に接続され冷媒供給通路（２５）が形成された一方タンク（１４）と、該伝熱管の他端開口に接続され冷媒排出通路が形成された他方タンク（１５）とを含む少なくとも１つの単位コア（１１）から成り、炭酸ガスで作動する蒸発器であって、
前記単位コアの幅Ｌ１は５０ｍｍ≦Ｌ１≦１７５ｍｍであり、
前記一方タンクの冷媒供給通路及び前記他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７ｍｍ≦ｄ≦９．６ｍｍであることを特徴とする蒸発器。
【請求項２】
冷媒が流れるパスが形成された複数の伝熱管（１２，１７）と、該伝熱管の一端開口に接続され冷媒供給通路が形成された一方タンク（１４，１９）と、該伝熱管の他端開口に接続され冷媒排出通路が形成された他方タンク（１５，１８）とを含む単位コア（１１，１６）が幅方向に複数配置されたコア列（１０）から成り、炭酸ガスで作動する蒸発器であって、
前記各単位コアの幅Ｌ１は５０ｍｍ≦Ｌ１≦１７５ｍｍであり、
前記各単位コアの前記一方タンクの冷媒供給通路及び前記他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７ｍｍ≦ｄ≦９．６ｍｍであることを特徴とする蒸発器。
【請求項３】
幅方向一側の第１単位コアの前記伝熱管は冷媒上昇パス又は下降パスを持ち、幅方向他側の第２単位コアの前記伝熱管は冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持つ請求項２に記載の蒸発器。
【請求項４】
幅方向一側の第１単位コア及び幅方向他側の第２単位コアの前記伝熱管はともに冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持つ請求項２に記載の蒸発器。
【請求項５】
幅方向一側の第１単位コア及び幅方向他側の第３単位コアの前記伝熱管は冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、第２単位コアの前記伝熱管は冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持つ請求項２に記載の蒸発器。
【請求項６】
幅方向一側の第１単位コア及び第３単位コアの前記伝熱管はともに冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、第２単位コア及び幅方向他側の４単位コアの前記伝熱管はともに冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持つ請求項２に記載の蒸発器。
【請求項７】
冷媒が流れるパスが形成された複数の伝熱管（１２，３２）と、該伝熱管の一端開口に接続され冷媒供給通路が形成された一方タンク（１４，３４）と、該伝熱管の他端開口に接続され冷媒排出通路が形成された他方タンク（１５，３３）とを含む単位コア（１１，３１）が幅方向に少なくとも１つ配置されたコア列（１０，３０）が、厚さ方向に複数列並置され、炭酸ガスで作動する蒸発器であって、
前記各コア列の前記単位コアの幅Ｌ１は５０ｍｍ≦Ｌ１≦１７５ｍｍであり、
前記各コア列の前記単位コアの前記一方タンクの前記冷媒供給通路及び他方タンクの前記冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７ｍｍ≦ｄ≦９．６ｍｍであることを特徴とする蒸発器。
【請求項８】
前記第１コア列と第２コア列とが風流れ方向で向き合うように配置されている請求項７に記載の蒸発器。
【請求項９】
前記第１コア列、第２コア列及び第３コア列が風流れ方向で向き合うように配置されている請求項７に記載の蒸発器。
【請求項１０】
前記各コア列の前記一方タンクの冷媒供給通路及び前記他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．９ｍｍ≦ｄ≦９．６ｍｍである請求項７から９の何れか１つに記載の蒸発器。
【請求項１１】
前記第１コア列の幅方向一側の第１単位コアの前記伝熱管は冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち幅方向他側の第２単位コアの前記伝熱管は冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持ち、前記第２コア列の幅方向一側の前記第１単位コアの前記伝熱管は冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持ち幅方向他側の第２単位コアの前記伝熱管は冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、該第１コア列及び該第２コア列の幅Ｌ２は１００ｍｍ≦Ｌ２≦３５０ｍｍである請求項８又は１０に記載の蒸発器。
【請求項１２】
前記冷媒供給通路及び冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ５．６ｍｍ≦d≦９．６ｍｍであり、前記第１コア列及び前記第２コア列の幅Ｌ２はそれぞれ２００ｍｍ≦Ｌ２≦３５０ｍｍである請求項１１に記載の蒸発器。
【請求項１３】
前記第１コア列の前記第１単位コア、第２単位コア及び第３単位の何れか１つの前記伝熱管が前記冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、残り２つの前記伝熱管が冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持ち、前記第２コア列の前記第１単位コア、第２単位コア及び第３単位の何れか１つの前記伝熱管が冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持ち、残り２つの前記伝熱管が冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、該第１コア列及び該第２コア列の幅Ｌ２はそれぞれ１５０ｍｍ≦Ｌ２≦５２５ｍｍである請求項９又は１０に記載の蒸発器。
【請求項１４】
前記第１コア列の２つ以上の前記単位コアの全ての前記伝熱管が冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、前記第２コア列の２つ以上の前記単位コアの全ての伝熱管が冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持ち、該第１コア列及び該第２コア列の幅Ｌ２はそれぞれ５０ｍｍ×（単位コアの個数）≦Ｌ２≦１７５ｍｍ×（単位コアの個数）である請求項８から１０の何れか１つに記載の蒸発器。
【請求項１５】
前記第１コア列の軸方向一側の第１単位コアの他方タンクと前記第２コア列の軸方向他側の第２単位コアの一方タンクとが接続され、該第１コア列の軸方向他側の第２単位コアの他方タンクと該第２コア列軸方向一側の第１単位コアの一方タンクとが接続されている請求項１４に記載の蒸発器。
【請求項１６】
前記第１コア列の第１単位コアと前記第２コア列の第１単位コアとが接続され、該第１コア列の第２単位コアと該第２コア列の第２単位コアとが接続されている請求項１４に記載の蒸発器。
【請求項１７】
前記第１コア列の第１単位コア及び第２単位コアと、前記第２コア列の第１単位コア及び第２単位コアとが接続されている請求項１４に記載の蒸発器。
【請求項１８】
前記冷媒供給通路及び前記冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７ｍｍ≦ｄ≦８．０ｍｍである請求項１，２又は７に記載の蒸発器。
【請求項１９】
冷媒が流れるパスが形成された複数の伝熱管（１２１）と、該伝熱管の一端開口に接続され冷媒供給通路が形成された一方タンク（１３１）と、該伝熱管の他端開口に接続され冷媒排出通路が形成された他方タンク（１３６）とを含む単位コアが幅方向に少なくとも１つ配置されたコア列（１２０）が、厚さ方向に複数列並置され、炭酸ガスで作動する蒸発器であって、
前記各コア列の前記単位コアの幅Ｌ１は５０ｍｍ≦Ｌ１≦１７５ｍｍであり、
冷媒下降パスが形成された前記伝熱管を含む前記単位コアの一方タンクの前記冷媒供給通路及び他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７ｍｍ≦ｄ≦１０．６ｍｍであることを特徴とする蒸発器。
【請求項２０】
前記第１コア列と第２コア列とが風流れ方向で向き合うように配置されている請求項１９に記載の蒸発器。
【請求項２１】
前記各コア列の単位コアの前記一方タンクの冷媒供給通路及び前記他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．９ｍｍ≦d≦９．６ｍｍである請求項１９又は２０に記載の蒸発器。
【請求項２２】
前記第１コア列の幅方向一側の第１単位コアの前記伝熱管は冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち幅方向他側の第２単位コアの前記伝熱管は冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持ち、前記第２コア列の幅方向一側の第１単位コアの前記伝熱管は冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち幅方向他側の第２単位コアの前記伝熱管は冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持ち、該第１コア列及び該第２コア列の幅Ｌ２は１００ｍｍ≦Ｌ２≦３５０ｍｍである請求項１９又は２０に記載の蒸発器。
【請求項２３】
風上側の第１コア列の第１単位コア、第２単位コア及び第３単位コアの前記伝熱管の何れか１つが冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち残り２つの前記伝熱管が冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持ち、風下側の第２コア列の第１単位コア、第２単位コア及び第３単位コアの前記伝熱管の何れか１つが冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持ち残り２つの前記伝熱管が冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、該第１コア列及び該第２コア列の幅Ｌ２はそれぞれ１５０ｍｍ≦Ｌ２≦４２５ｍｍである請求項１９又は２０に記載の蒸発器。
【請求項２４】
前記第１コア列の２つ以上の前記単位コアの全ての前記伝熱管が冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、前記第２コア列の２つ以上の単位コアの前記伝熱管が冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持ち、該第１コア列及び該第２コア列の幅Ｌ２はそれぞれ５０ｍｍ×（単位コアの個数）≦Ｌ２≦１７５ｍｍ×（単位コアの個数）である請求項１９又は２０に記載の蒸発器。
【請求項２５】
前記冷媒供給通路及び前記冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７ｍｍ≦ｄ≦８．０ｍｍである請求項２２から２４の何れか１つに記載の蒸発器。
【請求項２６】
前記冷媒供給通路及び冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ５．６ｍｍ≦d≦９．６ｍｍであり、前記第１コア列及び前記第２コア列の幅Ｌ２はそれぞれ２００ｍｍ≦Ｌ２≦３５０ｍｍである請求項２２から２４の何れか１つに記載の蒸発器。
【請求項２７】
冷媒が流れるパスが形成された複数の伝熱管と、該伝熱管の一端開口に接続され該伝熱管へ冷媒を供給する冷媒供給通路が形成された一方タンク（８０）と、該伝熱管の他端開口に接続され該伝熱管から冷媒の排出する冷媒排出通路が形成された他方タンク（８５）とを含む単位コア（６２，６６，７２，７６）が幅方向に少なくとも２つ配置されて成るコア列（６０，７０）が、厚さ方向に少なくとも２列並置され、炭酸ガスで作動する蒸発器であって、
前記第１コア列（６０）の第１単位コア（６２）の他方タンクの冷媒排出通路から排出された冷媒が、該第１コア列の第２単位コア（６４）と対向する前記第２列コア（７０）の第２単位コア（７６）の一方タンクの冷媒供給通路に供給され、該第１列コアの第２単位コア（６６）の他方タンクの冷媒排出通路から排出された冷媒が、該第１コア列の第１単位コアと対向する該第２列の第１単位コア（７２）の一方タンクの冷媒供給通路に供給され、
前記各コア列の前記各単位コアの幅Ｌ１は５０ｍｍ≦Ｌ１≦１７５ｍｍであり、
前記各コア列の前記各単位コアの前記一方タンクの冷媒供給通路及び前記他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７ｍｍ≦ｄ≦９．６ｍｍであることを特徴とする蒸発器。
【請求項２８】
前記冷媒供給通路及び前記冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７ｍｍ≦ｄ≦８．０ｍｍである請求項２７に記載の蒸発器。
【請求項２９】
前記一方タンクの冷媒供給通路及び前記他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄは５．６ｍｍ≦d≦９．６ｍｍであり、前記第１コア列及び前記第２コア列の幅Ｌ２は２００ｍｍ≦Ｌ２≦３５０ｍｍである請求項２７に記載の蒸発器。
【請求項３０】
冷媒が流れるパスが形成された複数の伝熱管（１０１）と、該伝熱管の一端開口に接続され該伝熱管へ冷媒を供給する冷媒供給通路が形成された一方タンク（１１１）と、該伝熱管の他端開口に接続され該伝熱管から冷媒を排出する冷媒排出通路が形成された他方タンク（１１６）とを含む単位コアが幅方向に少なくとも１つ配置されたコア列（１０５，１０６）が、厚さ方向に少なくとも１列配置され、炭酸ガスで作動する蒸発器であって、
前記各コア列の全ての前記伝熱管は冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、該各コア列の幅Ｌ２は１００ｍｍ≦Ｌ２≦３５０ｍｍであり、
前記一方タンクの冷媒供給通路又は前記他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．９ｍｍ≦d≦１０．６ｍｍであることを特徴とする蒸発器。
【請求項３１】
前記伝熱管が冷媒上昇パスを持つ１つの単位コアから成る風上側の第１コア列と、前記伝熱管が冷媒下降パスを持ち厚さ方向で該第１コア列の単位コアと対向する１つの単位コアから成る風下側の第２コア列とを含む請求項３０に記載の蒸発器。
【請求項３２】
前記一方タンクの冷媒供給通路に、冷媒の分配を調整する分配制御板が配置されている請求項３０又は３１に記載の蒸発器。
【請求項３３】
前記各コア列の単位コアの前記各伝熱管の相当直径Ｄｐはぞれぞれ０．５５ｍｍ≦Ｄｐ≦１．０ｍｍである請求項１，２，７，１９，２７又は３０に記載の蒸発器。
【請求項３４】
前記各コア列の高さＨは１００ｍｍ≦Ｈ≦２３５ｍｍである請求項１，２，７，１９、２７又は３０に記載の蒸発器。
【請求項３５】
前記冷媒供給通路及び前記冷媒排出通路はそれぞれ複数の通路から成る請求項１，２，７，１９，２７又は３０に記載の蒸発器。
【請求項３６】
前記第１コア列の単位コアの前記伝熱管と、前記第２コア列の単位コアの前記伝熱管とが一体に形成されている請求項１，２，７，１９，２７又は３０の何れか１つに記載の蒸発器。
【請求項３７】
前記単位コアの隣接する前記伝熱管の間にフィンが介在され、該伝熱管上のフィンに接する表面に、高さ方向に延びる溝が形成されている請求項３６に記載の蒸発器。
【請求項３８】
内部熱交換器を有する冷凍サイクルに適用されている請求項１，２，７，１９、２７又は３０に記載の蒸発器。
【請求項３９】
エジェクタを含むエジェクタサイクルに適用されている請求項１，２，７，１９、２７又は３０に記載の蒸発器。
【請求項４０】
蒸発器の上流側に膨張弁又は気液分離器が配置された冷凍サイクル又はエジェクタサイクルに適用されている請求項１，２，７，１９、２７又は３０に記載の蒸発器。
【請求項４１】
蒸発器の下流側に気液分離器が配置された冷凍サイクル又はエジェクタサイクルに適用されている請求項１，２，７，１９、２７又は３０に記載の蒸発器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル等で使用され炭酸ガス（ＣＯ2）で作動する蒸発器に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクルの冷媒として代替フロン冷媒（Ｒ１３４ａ）が汎用されている。この代替フロンで駆動する冷凍サイクルは、外部熱交換器の一種である蒸発器は膨張弁の下流側に配置され、膨張弁によって減圧された冷媒が流入される。蒸発器で冷媒は空気と熱交換されて蒸発（気化）し、周囲の風から吸熱して、空気を冷風を変える。蒸発器は、その内部を冷媒が流れ並設された多数の伝熱管（チューブ）と、伝熱管の一方開口に接続され冷媒の供給通路又は排出通路を持つ一方タンクと、伝熱管の他端開口に接続され冷媒の供給通路又は排出通路を持つ他方タンクから成る単位コアを、単位コアの幅方向に１つ又は複数、及び厚さ方向に１列又は複数列配置して成る。
【０００３】
一方及び他方タンクの内部において冷媒は気液二相状態であるために、その形状や寸法（直径、長さ）が伝熱管への冷媒の分配特性に大きく影響する。例えば、冷媒供給通路を持つ一方タンクを伝熱管の下端開口に接続し、冷媒排出通路を持つ他方タンクを上端開口に接続し、冷媒を伝熱管内で上昇させる場合について考える。一方タンクの流入口に近い部分では液冷媒とガス冷媒とが拡散するが、中間部分では両者が分離し始める。流入口から遠い部分では液冷媒とガス冷媒とが分離し、慣性力で液冷媒が一方タンク内に貯まり、液冷媒を多く含むフロン冷媒が伝熱管内を上昇する。
【０００４】
このように、単位コアの幅方向において一方タンクの流入口に近い側と遠い側とで液冷媒とガス冷媒との割合が異なる。ここで、液冷媒は冷却に寄与するがガス冷媒は殆ど冷却に寄与しないので、流入口に近い側と遠い側とで冷却温度のばらつき（温度分布の不均一）が生ずる。温度分布の不均一は、気液の分離が促進される冷媒低流量域で顕著になる傾向がある。
【０００５】
これに対して、例えば、従来の蒸発器（特許文献１参照）では、フロン冷媒を流入及び流出させるタンク内の冷媒流入口から遠い部分に絞りを設けて液冷媒の流通を制御している。
【特許文献１】特開２００１−０７４３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来例はタンクの長手方向のどの部分（範囲）に絞りを設けるかの選定が容易でなく、コアの幅方向寸法の変化に対応するのが困難である。また、上記絞りの配置はフロン冷媒で作動する蒸発器では有効であっても、近年注目されている炭酸ガス冷媒で作動する蒸発器では有効とは限らない。即ち、蒸発器での炭酸ガス冷媒の使用圧力はフロン冷媒のそれの約１０倍にも達し、この高圧に対応するためタンクの板厚を厚くしたり、タンク内の受圧面積を減少させる（タンク径を小さく）することが必要である。このように板厚が厚く、内径が小さいタンク内にどのような形状の絞りをどのように配置すればよいか、手探り状態である。
【０００７】
また、配置した絞りが冷媒の流れを妨げ、圧力損失（圧損）が発生する。更に、炭酸ガス冷媒はフロン冷媒と比べて、物性値が異なり、炭酸ガスの気液密度差は約１／８０なのに対して、フロン冷媒のそれは約１／８．５であり、大きく異なる。この気液密度差は気液分離性に関連する。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、単位コアの伝熱管の幅方向で良好な温度分布を有し、タンクにおける圧力損失が低減し、冷却性能に優れた、炭酸ガス冷媒で作動する蒸発器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、炭酸ガスで作動する蒸発器のタンクの冷媒供給通路及び冷媒排出通路の最適な相当直径を見出した。本発明の蒸発器は、少なくとも１列のコア列から成り、コア列は少なくとも１つの単位コアを含む。単位コアは冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを有する複数の伝熱管（チューブ）と、伝熱管群の一方開口に接続された一方タンクと、伝熱管群の他方開口に接続された他方タンクと、から成る。伝熱管群の構成や、一方タンク及び他方タンクの構成及び接続場所等に応じて、以下の６つのタイプに分けられる。
【００１０】
（１）第１発明
第１発明による蒸発器は、単位コアが幅方向に少なくとも１つ、コア列が厚さ方向に少なくとも１列配置された場合である。即ち、請求項１に記載したように、炭酸ガスで作動する蒸発器が、冷媒が流れるパスが形成された複数の伝熱管と、伝熱管の一端開口に接続され冷媒供給通路が形成された一方タンクと、伝熱管の他端開口に接続され冷媒排出通路が形成された他方タンクとを含む単位コアから成る。単位コアの幅Ｌ１は５０ｍｍ≦Ｌ１≦１７５ｍｍである。また、一方タンクの冷媒供給通路及び他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７ｍｍ≦ｄ≦９．６ｍｍである。
【００１１】
（イ）始めに、本発明の前提となる冷媒及びサイクル等について説明する。本発明の蒸発器は炭酸ガス冷媒で作動する。また、本発明の蒸発器は冷凍サイクル、エジェクタサイクル及びヒートポンプにおいて使用できる。即ち、蒸発器は内部熱交換器を有する冷凍サイクルや（請求項３８参照）、エジェクタを含むエジェクタサイクルに適用できる（請求項３９参照）。また、蒸発器は、その上流側に膨張弁又は気液分離器が配置された冷凍サイクル又はエジェクタサイクル（請求項４０参照）や、その下流側に気液分離器が配置された冷凍サイクル又はエジェクタサイクルに適用できる（請求項４１参照）。
【００１２】
ここで、冷凍サイクルは圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を有し、更に例えば圧縮機の入口即ち蒸発器の出口と凝縮器の出口との間で内部熱交換する内部熱交換器を有していても良い。エジェクタサイクルのエジェクタは膨張弁から流出する炭酸ガス冷媒を減圧するとともに、膨張エネルギを回収する。冷凍サイクル及びエジェクタサイクルにおいて、蒸発器の上流側又は下流側に、液冷媒とガス冷媒とを分離する気液分離器を有していても良い。ヒートポンプは１つの冷凍サイクルで冷房及び暖房を行うことができ、室内の蒸発器は冷房時は冷媒を蒸発させて内気から吸熱し、暖房時は冷媒を凝縮させて発熱する。この冷媒及び各種サイクルの概念は、以下の第２から第６発明にも同様に適用される。
【００１３】
（ロ）次に、本発明の蒸発器及びタンクの相当直径について説明する。蒸発器は少なくとも１つの単位コアから成り、単位コアは多数の伝熱管、一方タンク及び他方タンクから成る。多数の伝熱管（伝熱管群）は上下方向に配置されることが望ましいが、それ以外の方向に配置しても良い。一方タンクを上端開口に、他方タンクを上端開口に接続しても、その反対の端部に接続しても良い。一方タンクが冷媒供給通路を備え、他方タンクが冷媒排出通路を備えている。つまり、本発明では、伝熱管の何れの端部に接続されているかに関係なく、冷媒供給通路を備えるタンクを「一方タンク」と呼び、冷媒排出通路を備えるタンクを「他方タンク」と呼んでいる。
【００１４】
「相当直径」とは、冷媒供給通路及び冷媒排出通路のそれぞれに対する概念であり、冷媒供給通路及び冷媒排出通路の形状や本数に関係なく、その断面積を１つの断面円形状の通路に換算したときの直径を意味する。例えば相当直径が６ｍｍのとき、冷媒供給通路の断面積は約２８．３ｍｍ2となる。冷媒供給通路と冷媒排出通路とで相当直径が同じでも、異なっても良い。なお、冷媒供給通路及び冷媒排出通路内に伝熱管の先端が突出している場合、この突出部が占める面積は除いて計算する。また、隣り合うチューブ間（非挿入部分）で断面積を考える場合も、突出部の面積は除いて計算する。この蒸発器及び相当直径の概念は、以下の第２から第６発明についても同様である。
【００１５】
（２）第２発明
第２発明による蒸発器は、比較的幅が狭い単位コアが幅方向に複数配置され、コア列が少なくとも１列の場合である。即ち、請求項２に記載したように、炭酸ガスで作動する蒸発器が、冷媒が流れるパスが形成された複数の伝熱管と、伝熱管の一端開口に接続され冷媒供給通路が形成された一方タンクと、伝熱管の他端開口に接続され冷媒排出通路が形成された他方タンクとを含む単位コアが幅方向に複数配置されたコア列から成る。各単位コアの幅Ｌ１は５０ｍｍ≦Ｌ１≦１７５ｍｍである。また、各単位コアの一方タンクの冷媒供給通路及び他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７ｍｍ≦ｄ≦９．６ｍｍである。
【００１６】
単位コアは幅方向に２つ以上あれば良く、コア列は少なくとも１列あれば良い。相当直径ｄは４．７ｍｍから９．６ｍｍの範囲内であれば、第１単位コアと第２単位コアとで同じでも異なっても良い。コア列が２つの単位コアを含む場合、幅方向一側の第１単位コアの伝熱管は冷媒上昇パス又は下降パスを持ち、幅方向他側の第２単位コアの伝熱管は冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持つことができる（請求項３参照）。この場合、第１単位コアと第２単位コアとで冷媒の流れ方向が反対であるので、第１単位コアの一方タンクと第２単位コアの一方タンクとは伝熱管の高さ方向で反対の端部に位置する。
【００１７】
例えば伝熱管の下端部では、一本の通路を備えた比較的細径の管部材の一端側の半分で第１単位コアの他方タンクを形成し、他端側の半分で第２単位コアの一方タンクを構成すれば良い。これに対して、上端部では、一本の管部材の一端側の半分で第１単位コアの一方タンクを形成し、他端側の半分で第２単位コアの他方タンクを構成し、中間部に仕切り（セパレータ）を設ければ良い。この場合、冷媒は第１単位コアの他方タンクから第２単位コアの一方タンクに流入し第１単位コア及び第２単位コアをＵ字状又は逆Ｕ字状に流れる。
【００１８】
また、幅方向一側の第１単位コア及び幅方向他側の第２単位コアの伝熱管はともに冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持つこともできる（請求項４参照）。この場合、第１単位コアと第２単位コアとで冷媒の流れ方向が同じであるので、第１単位コアの一方タンクと第２単位コアの一方タンクとは伝熱管の高さ方向で同じ端部（例えば上端部）に位置する。例えば単位コアの高さ方向の下端部では、一本の管部材の一端側の半分で第１単位コアの一方タンクを形成し、他端側の半分で第２単位コアの一方タンクを構成すれば良い。
【００１９】
コア列が３つの単位コアを含む場合、幅方向一側の第１単位コア及び幅方向他側の第３単位コアの伝熱管は冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、第２単位コアの伝熱管は冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持つことができる（請求項５参照）。この場合、冷媒は第１単位コアの他方タンクから第２単位コアの一方タンクへ、第２単位コアの他方タンクから第３単位コアの一方タンクへ流れ、結局第１単位コアから第３単位コアをＳ字状又は逆Ｓ状に流れる。例えば一本の管部材の一端側で第１単位コアの他方タンクを形成し、中間部で第２単位コアの一方タンクを形成し、他端側で第３単位コアの他方タンクを構成し、中間部と他端部との間にセパレータを取り付ければ良い。
【００２０】
コア列が４つの単位コアを含む場合、幅方向一側の第１単位コア及び第３単位コアの伝熱管はともに冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、第２単位コア及び幅方向他側の４単位コアの伝熱管はともに冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持つことができる（請求項６参照）。この場合、冷媒は第１単位コアから第４単位コアをＷ字状又は逆Ｗ字状に流れる。
【００２１】
上述したように複数の単数コアを並置して成る蒸発器では、蒸発器への冷媒流入口を持つタンク、及び蒸発器からの冷媒流出口を持つタンクの通路の相当直径が特に重要である。
【００２２】
（３）第３発明
第３発明による蒸発器は、コア列が複数列配置されている。即ち、請求項７に記載したように、炭酸ガスで作動する蒸発器が、冷媒が流れるパスが形成された複数の伝熱管と、伝熱管の一端開口に接続され冷媒供給通路が形成された一方タンクと、伝熱管の他端開口に接続され冷媒排出通路が形成された他方タンクとを含む単位コアが幅方向に少なくとも１つ配置されたコア列が、厚さ方向に複数列並置されて成る。各コア列の単位コアの幅Ｌ１は５０ｍｍ≦Ｌ１≦１７５ｍｍである。また、各コア列の単位コアの一方タンクの冷媒供給通路及び他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７ｍｍ≦ｄ≦９．６ｍｍである。
【００２３】
各コア列は少なくとも１つの単位コアを含めば良く、単位コアの数即ちコア列の長さは同じであることが望ましいが、異なっても良い。コア列が２列の場合、第１コア列と第２コア列とを風流れ方向で向き合うように配置する（請求項８参照）。第１コア列と第２コア列とで冷媒の流れ方向は同じでも、反対でも良い。列数が３列の場合、第１コア列、第２コア列及び第３コア列を風流れ方向で向き合うように配置する（請求項９参照）。第１コア列、第２コア列及び第３コア列で冷媒の流れ方向は全て同じでも、一部が同じで残りは反対でも良い。
【００２４】
各コア列の一方タンクの冷媒供給通路及び他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄをそれぞれ４．９ｍｍ≦ｄ≦９．６ｍｍとできる（請求項１０参照）。なお、下限値の４．９ｍｍはコア列が２列以上で、チューブ及びタンクでの圧力損失を考慮した結果である。
【００２５】
コア列が２列で、各コア列が２つの単位コアを含む場合、第１コア列の幅方向一側の第１単位コアの伝熱管は冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、幅方向他側の第２単位コアの伝熱管は冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持つことができる。第２コア列の幅方向一側の第１単位コアの伝熱管は冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持ち、幅方向他側の第２単位コアの伝熱管は冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持つことができる（請求項１１参照）。つまり、第１コア列の第１単位コアと第２単位コアとで冷媒の流れ方向が反対で第２列コアの第１単位コアと第２単位コアとで冷媒の流れ方向が反対で、しかも第１列コアの第１単位コアと第２列コアの第１単位コアとで、及び第１列コアの第２単位コアと第２列コアの第２単位コアとで流れ方向が反対である。
【００２６】
この場合、伝熱管の上端部では、二本の通路を備えた比較的太径の管部材の第１通路の一端側で第１列コアの第１単位コアの他方タンクを、他端側で第２単位コアの一方タンクを形成する。また、第２通路の一端側で第２列コアの第１単位コアの一方タンクを、他端側で第２単位コアの他方タンクを形成する。単位コアの下端部では、二本の通路を備えた比較的太径の管部材の第１通路の一端側で第１列コアの第１単位コアの一方タンクを、他端側で第２単位コアの他方タンクを形成する。また、第２通路の一端側で第２列コアの第１単位コアの他方タンクを、他端側で第２単位コアの一方タンクを形成する。第１コア列及び第２コア列の幅Ｌ２は１００ｍｍ≦Ｌ２≦３５０ｍｍとできる（請求項１１参照）。
【００２７】
冷媒供給通路及び冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ５．６ｍｍ≦d≦９．６ｍｍとでき、第１コア列及び第２コア列の幅Ｌ２はそれぞれ２００ｍｍ≦Ｌ２≦３５０ｍｍとできる。下限値の５．６ｍｍはコア列が複数列、各コア列が複数の単位コアを含む場合に、圧力損失及び冷却性能を考慮した場合である（請求項１２参照）。
【００２８】
各コア列が３つの単位コアを含み、コア列が３列の場合、第１コア列の第１単位コア、第２単位コア及び第３単位の何れか１つの伝熱管が冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、残り２つの伝熱管が冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持つことができる。例えば前記請求項５のＳ字パターンを採用できる。第２コア列の第１単位コア、第２単位コア及び第３単位の何れか１つの伝熱管が冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持ち、残り２つの伝熱管が冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持つことができる。例えば前記請求項５の逆Ｓ字パターンを採用できる。
【００２９】
第１コア列及び第２コア列の幅Ｌ２はそれぞれ１５０ｍｍ≦Ｌ２≦５２５ｍｍとできる（請求項１３参照）。第１コア列及び第２コア列の幅Ｌ２はそれぞれ５０ｍｍ×（単位コアの個数）≦Ｌ２≦１７５ｍｍ×（単位コアの個数）とできる（請求項１４参照）。
【００３０】
各コア列が２つ以上の単位コアを含みコア列数が２列の場合、第１コア列の２つ以上の単位コアの全ての伝熱管が冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、第２コア列の２つ以上の単位コアの全ての伝熱管が冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持つことができる。
【００３１】
各コア列が２つ以上の単位コアを含み列数が２列の場合、第１コア列の軸方向一側の第１単位コアの他方タンクと第２コア列の軸方向他側の第２単位コアの一方タンクとを接続し、第１コア列の軸方向他側の第２単位コアの他方タンクと第２コア列軸方向一側の第１単位コアの一方タンクとをＸ字状に接続することができる（請求項１５参照）。第１コア列の２つ以上の単位コアの全ての伝熱管が冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、第２コア列の２つ以上の単位コアの全ての伝熱管が冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持つことができる。
【００３２】
また、各コア列が２つ以上の単位コアを含みコア列が２列の場合、第１コア列の第１単位コアと第２コア列の第１単位コアとを接続し、第１コア列の第２単位コアと第２コア列の第２単位コアとを接続できる（請求項１６参照）。第１コア列の２つ以上の単位コアの全ての伝熱管が冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、第２コア列の２つ以上の単位コアの全ての伝熱管が冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持つことができる。
【００３３】
第１コア列の第１単位コア及び第２単位コアと第２コア列の第１単位コア及び第２単位コアとを接続できる（請求項１７参照）。冷媒供給通路及び冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７ｍｍ≦ｄ≦８．０ｍｍとできる（請求項１８参照）。
【００３４】
（４）第４発明
第４発明による蒸発器は、コア列が複数列の場合に、下降パスを持つ単位コアの冷媒供給通路及び冷媒排出通路の相当直径、特にその上限値に関する。即ち、請求項１９に記載したように、炭酸ガスで作動する蒸発器が冷媒が流れるパスが形成された複数の伝熱管と、伝熱管の一端開口に接続され冷媒供給通路が形成された一方タンクと、伝熱管の他端開口に接続され冷媒排出通路が形成された他方タンクとを含む単位コアが幅方向に少なくとも１つ配置されたコアが、厚さ方向に複数列並置されて成る。
【００３５】
各コア列の単位コアの幅Ｌ１は５０ｍｍ≦Ｌ１≦１７５ｍｍである。また、冷媒下降パスが形成された伝熱管を含む単位コアの一方タンクの冷媒供給通路、及び他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７ｍｍ≦ｄ≦１０．６ｍｍである。なお、上限値の１０．６ｍｍは単位コアが下降パスを備えることを考慮したものである。
【００３６】
コア列が２列の場合、第１コア列と第２コア列とを風流れ方向で向き合うように配置できる（請求項２０参照）。各コア列の単位コアの一方タンクの冷媒供給通路及び他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．９ｍｍ≦d≦９．６ｍｍとできる（請求項２１参照）。
【００３７】
コア列が２列で、各コア列が２つの単位コアを含む場合、第１コア列の幅方向一側の第１単位コアの伝熱管は冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、幅方向他側の第２単位コアの伝熱管は冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持つことができる。第１単位コアと第２単位コアとで冷媒の昇降方向は互いに反対である。第２コア列の幅方向一側の第１単位コアの伝熱管は冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、幅方向他側の第２単位コアの前記伝熱管は冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持つことができる。第１コア列及び第２コア列の幅Ｌ２は１００ｍｍ≦Ｌ２≦３５０ｍｍである（請求項２２参照）。
【００３８】
コア列が２列で、各コア列が３つの単位コアを含む場合、風上側の第１コア列の第１単位コア、第２単位コア及び第３単位コアの伝熱管の何れか１つが冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、残り２つの伝熱管が冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持つことができる。風下側の第２コア列の第１単位コア、第２単位コア及び第３単位コアの伝熱管の何れか１つが冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持ち、残り２つの伝熱管が冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持つことができる。第１コア列及び第２コア列の幅Ｌ２はそれぞれ１５０ｍｍ≦Ｌ２≦４２５ｍｍである（請求項２３参照）。
【００３９】
各コア列（例えば第１列コア及び第２コア列）が２つ以上の単位コアを含む場合、第１コア列の２つ以上の単位コアの全ての伝熱管が冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、第２コア列の２つ以上の単位コアの伝熱管が冷媒下降パス又は冷媒上昇パスを持つことができる。第１コア列及び第２コア列の幅Ｌ２はそれぞれ５０ｍｍ×（単位コアの個数）≦Ｌ２≦１７５×ｍｍ（単位コアの個数）とできる（請求項２４参照）。
【００４０】
冷媒供給通路及び冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７ｍｍ≦ｄ≦８．０ｍｍとできる（請求項２５参照）。上限値の８．０ｍｍは温度分布の許容ばらつきが小さい（５℃）場合を考慮したものである。冷媒供給通路及び冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ５．６ｍｍ≦d≦９．６ｍｍとでき、第１コア列及び第２コア列の幅Ｌ２はそれぞれ２００ｍｍ≦Ｌ２≦３５０ｍｍとできる。（請求項２６参照）。
【００４１】
上述したように複数のコア列を並置して成る蒸発器では、蒸発器への冷媒流入口を持つタンク、及び蒸発器からの冷媒流出口を持つタンクの通路の相当直径が特に重要である。
【００４２】
（５）第５発明
第５発明による蒸発器は、第１コア列の第１単位コア及び第２単位と第２コア列の第１単位コア及び第２単位コアとが、単位コアの高さ方向の一端（例えば上端）でＸ字状に接続されている場合である。即ち、請求項２７に記載したように、炭酸ガスで作動する蒸発器が、冷媒が流れるパスが形成された複数の伝熱管と、伝熱管の一端開口に接続され伝熱管へ冷媒を供給する冷媒供給通路が形成された一方タンクと、伝熱管の他端開口に接続され伝熱管から冷媒の排出する冷媒排出通路が形成された他方タンクとを含む単位コアが幅方向に少なくとも２つ配置されて成るコアが、厚さ方向に少なくとも２列並置されて成る。
【００４３】
第１コア列の第１単位コアの他方タンクの冷媒排出通路から排出された冷媒が、第１コア列の第２単位コアと対向する第２列の第２単位コアの一方タンクの冷媒供給通路に供給される。第１列の第２単位コアの他方タンクの冷媒排出通路から排出された冷媒が、第１コア列の第１単位コアと対向する第２列の第１単位コアの一方タンクの冷媒供給通路に供給される。
【００４４】
各コア列の各単位コアの幅Ｌ１は５０ｍｍ≦Ｌ１≦１７５ｍｍである。また、各コア列の各単位コアの一方タンクの冷媒供給通路及び他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７ｍｍ≦ｄ≦９．６ｍｍである。第１コア列の第１単位コア及び第２単位コアで冷媒は同方向に流れ、第２コア列の第１単位コア及び第２単位コアで冷媒は同方向（但し、第１コア列とは反対方向）に流れる。
【００４５】
冷媒供給通路及び冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．７≦ｄ≦８．０ｍｍとできる（請求項２８参照）。一方タンクの冷媒供給通路及び他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄは５．６≦d≦９．６ｍｍとできる。第１コア列及び第２コア列の幅Ｌ２は２００≦Ｌ２≦３５０ｍｍとできる（請求項２９参照）。
【００４６】
（６）第６発明
第６発明による蒸発器は、上記第１発明に比べて、単位コアの幅方向寸法が広くなっている。即ち、請求項３０に記載したように、炭酸ガスで作動する蒸発器が冷媒が流れるパスが形成された複数の伝熱管と、伝熱管の一端開口に接続され伝熱管へ冷媒を供給する冷媒供給通路が形成された一方タンクと、伝熱管の他端開口に接続され伝熱管から冷媒を排出する冷媒排出通路が形成された他方タンクとを含む単位コアが幅方向に少なくとも１つ配置されたコアが、厚さ方向に少なくとも１列配置されて成る。
【００４７】
各コア列の全ての伝熱管は冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持ち、各コア列の幅Ｌ２は１００ｍｍ≦Ｌ２≦３５０ｍｍである。また、一方タンクの冷媒供給通路又は他方タンクの冷媒排出通路の相当直径ｄはそれぞれ４．９ｍｍ≦d≦１０．６ｍｍである。
【００４８】
コア数が２列で各コア列が少なくとも１つの単位コアを含む場合、伝熱管が冷媒上昇パスを持つ１つの単位コアから成る風上側の第１コア列と、伝熱管が冷媒下降パスを持ち厚さ方向で第１コア列の単位コアと対向する１つの単位コアから成る風下側の第２コア列とを含むことができる（請求項３１参照）。一方タンクの冷媒供給通路に、冷媒の分配を調整する分配制御板を配置することができる（請求項３２参照）。冷媒が流れる単位コアの幅が広いので、これに対応して一方タンク及び他方タンクの長さも長くなっている。
【００４９】
（７）関連事項
上記第１から第６発明において、各コア列の単位コアの各伝熱管の相当直径Ｄｐは０．５５ｍｍ≦Ｄｐ≦１．０ｍｍとできる（請求項３３参照）。各コア列の高さＨは１００ｍｍ≦Ｈ≦２３５ｍｍとできる（請求項３４参照）。冷媒供給通路及び冷媒排出通路はそれぞれ複数の通路から成ることができる（請求項３５参照）。第１コア列の単位コアの伝熱管と、第２コア列の単位コアの伝熱管とを一体に形成できる（請求項３６参照）。単位コアの隣接する伝熱管の間にフィンが介在され、伝熱管上のフィンに接する表面に、高さ方向に延びる溝を形成できる（請求項３７参照）。
【発明の効果】
【００５０】
（１）第１発明にかかる蒸発器によれば、コア列が１列で単位コアが１つの場合に、冷媒の乾き度の大小に関わらず、単位コアの幅方向の各領域で良好な冷媒分配性即ち温度分布性が得られる。
【００５１】
（２）第２発明にかかる蒸発器によれば、１つのコア列が複数の単位コアを含む場合に、冷媒の乾き度の大小に関わらず、各単位コアの各領域上で良好な冷媒分配性即ち温度分布性が得られる。請求項３の蒸発器によれば、単位コアが２つで冷媒の流れ方向が反対の場合に、各単位コアでの良好な温度分布が得られる。請求項４の蒸発器によれば、単位コアが２つで冷媒の流れ方向が同じ場合に、各単位コアでの良好な温度分布が得られる。請求項５の蒸発器によれば、単位コアが３つで冷媒がＳ字状又は逆Ｓ字状に流れる場合に、各単位コアでの良好な温度分布が得られる。請求項６の蒸発器によれば、単位コアが４つで、冷媒がＷ字状又は逆Ｗ字状に流れる場合に、各単位コアでの良好な温度分布が得られる。
【００５２】
（３）第３発明にかかる蒸発器によれば、コア列が２列以上の場合に、冷媒の乾き度の大小に関わらず各コア列の単位コアの各領域上で良好な冷媒分配性即ち温度分布性が得られる。請求項８の蒸発器によれば、コア列が２列以上の場合に、各コア列の単位コアで良好な冷媒分配性即ち温度分布性が得られる。請求項９の蒸発器によれば、コア列が３列以上の場合に、各コア列の単位コアで良好な冷媒分配性即ち温度分布性が得られる。
【００５３】
請求項１０の蒸発器によれば、相当直径の下限値を大きくしたので、タンクでの圧力損失を抑えつつ良好な冷媒分配性が得られる。請求項１１の蒸発器によれば、２つのコア列がそれぞれ２つの単位コアを含み、両方の単位コア間で流れ方向が反対の場合に、各単位コアで良好な冷媒分配性即ち温度分布性が得られる。請求項１２の蒸発器によれば、相当直径の下限値を大きくしたので、タンクでの圧力損失を抑えつつ良好な冷媒分配性が得られる。請求項１３の蒸発器によれば、請求項５のコア列を２列配置した場合、各コア列で冷媒がＳ字状に流れ、単位コアで良好な冷媒分配性即ち温度分布性が得られる。
【００５４】
請求項１４及び１６の蒸発器によれば、 各列の２つの単位コアを冷媒が同方向に流れ、一方タンク又は他方タンクで厚さ方向で対向する単位コア同士が接続された場合に、単位コアで良好な冷媒分配性即ち温度分布性が得られる。請求項１４及び１５の蒸発器によれば、各列の２つの単位コアを冷媒が同方向に流れ、一方タンク又は他方タンクでＸ字状に接続した場合に、良好な冷媒分配性即ち温度分布性が得られる。請求項１８の蒸発器によれば、相当直径の上限値を８．０ｍｍとしたので、温度分布のばらつきを更に小さくできる。
【００５５】
（４）第４発明の蒸発器によれば、コア列が複数で、各コア列が少なくとも１つの単位コアを含む場合、冷媒下降パスが形成された伝熱管に接続された一方タンクの冷媒供給通路及び他方タンクの冷媒排出通路の相当直径の上限値を大きくした。その結果、冷媒の乾き度の大小に関わらず、各列コア列の単位コア上で良好な冷媒分配性即ち温度分布性が得られる。請求項２０の蒸発器によれば、コア列が２列以上の場合に、各コア列の単位コアで良好な冷媒分配性即ち温度分布性が得られる。
【００５６】
請求項２１の蒸発器によれば、相当直径の下限値を大きくしたので、タンクでの圧力損失を抑えつつ良好な冷媒分配性が得られる。請求項２３の蒸発器によれば、 請求項５のコア列を２列配置した場合、各コア列で冷媒がＳ字状に流れ、単位コアで良好な冷媒分配性即ち温度分布性が得られる。請求項２４の蒸発器によれば、各列の２つの単位コアを冷媒が同方向に流れ、一方タンク又は他方タンクでＸ字状に接続した場合に、良好な冷媒分配性即ち温度分布性が得られる。請求項２５の蒸発器によれば、相当直径の上限値を８．０ｍｍとしたので、温度分布のばらつきを更に小さくできる。請求項２６の蒸発器によれば、相当直径の下限値を大きくしたので、タンクでの圧力損失を抑えつつ良好な冷媒分配性が得られる。
【００５７】
（５）第５発明にかかる蒸発器によれば、第１コア列の幅方向一側の単位コアと第２コア列の幅方向他側の単位コアとが接続され、第１コア列の幅方向他側の単位コアと第２コア列の幅方向一側の単位コアとが接続されるので、各コア列の軸方向一側と他側とで冷却能力がバランスする。請求項２８の蒸発器によれば、相当直径の上限値を８．０ｍｍとしたので、温度分布のばらつきを更に小さくできる。請求項２９の蒸発器によれば、相当直径の下限値を大きくしたので、タンクでの圧力損失を抑えつつ良好な冷媒分配性が得られる。
【００５８】
（６）第６発明にかかる蒸発器によれば、コア列の単位コアの幅方向寸法が大きく、しかもこの単位コアが冷媒上昇パス又は冷媒下降パスを持つ場合でも、温度分布のばらつきを小さくできる。請求項３１の蒸発器によれば、風上側コア列が冷媒上昇パスを持ち、風下側コア列が冷媒下降パスを持つ場合に、各単位コア上での温度分布のばらつきを小さくできる。
【００５９】
請求項３２の蒸発器によれば、冷媒下降パスを持つ単位コアに接続された一方タンクの供給通路における冷媒の気液分離を防止できる。請求項３３の蒸発器によれば、伝熱管での圧力損失を防止、抑制できる。請求項３４の蒸発器によれば、単位コア温度分布のばらつきを抑えつつ必要十分な高さを確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下、発明の実施するための最良の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
【００６１】
＜第１の最良の形態＞
（構成）
図１及び図２に示す第１の最良の形態の蒸発器は、コア列が２列で、各コア列が２つの単位コアを含む。風は矢印Ａ方向に流れる。第１コア列は風下側コア列１０で、第２コア列は風上側コア列３０であり、両者は基本的に蒸発器の厚さ方向Ｔに関して対称な構造を持つ。風下側コア列１０は左方単位コア（第１単位コア）１１と右方単位コア（第２単位コア）１６とを含み、両者は基本的に蒸発器の幅方向Ｗに関して対称な構造を持つ。
【００６２】
全体として薄い直方体形状を持つ風下側コア列１０の左方単位コア１１は多数のチューブから成る左方チューブ１２群と、左方チューブ群１２の上端に接続された上方左方タンク部１４と、左方チューブ群１２の下端に接続された下方左方タンク部１５とから成る。右方単位コア１６は多数のチューブから成る右方チューブ１７群と、右方チューブ群１７の上端に接続された上方右方タンク部１８と、右方チューブ群１７の下端に接続された下方右方タンク部１９とから成る。タンク部１５及びタンク部１９は、下方タンク４０の風下側の左半分と右半分とでそれぞれ形成されている。
【００６３】
左方単位コア１１の各チューブ１２、及び右方単位コア１６の各チューブ１７はともに扁平形状で上下方向に細長く延び、上端及び下端は開口している。隣接するチューブ１２，１７間にフィン１３が介在されている。左方単位コア１１のタンク部１４と右方単位コア１６のタンク部１８とは、上方タンク２０の風下側の左半分及び右半分でそれぞれ形成されている。左方単位コア１１及び右方単位コア１６の幅Ｌ１はそれぞれ１５０ｍｍで、高さはそれぞれ２００ｍｍであり、その結果風下側コア列１０の幅Ｌ２は３００ｍｍで、高さは２００ｍｍである。
【００６４】
風上側コア列３０は幅方向左側の左方単位コア３１と、右側の右方単位コア３６とを含む。左方単位コア３１は左方チューブ３２群と、左方チューブ群３２の上端に接続された上方左方タンク３３と、左方チューブ群３２の下端に接続された下方右方タンク３４とから成る。右方単位コア３６は右方チューブ３７群と、右方チューブ群３７の上端に接続された上方右方タンク３８と、右方チューブ群３７の下端に接続された下方右方タンク３９とから成る。左方単位コア３１及び右方単位コア３６の幅Ｌ１は１５０ｍｍで、高さは２００ｍｍであり、その結果風下側コア列３０の幅Ｌ２は３００ｍｍで、高さは２００ｍｍとなっている。
【００６５】
次に、図３を参照しつつ、上方タンク２０の詳細を説明する。図３（ａ）に示すように、上方タンク２０は平板状の底板２１と、２つの半円形の突条２３及び２７を持つ天井板２２とを側縁で結合して成る。直線上に延びた一方（図３（ａ）で右方）の断面半円形状の突条２３が風下側コア列１０の左方単位コア１１の上方左方タンク部１４、及び右方単位コア１６の上方右方タンク部１８を形成している。図４に示すように、タンク部１４と１８との間にセパレータ２４が取り付けられ、供給通路２５及び排出通路２６を区画している。直線上に延びた他方（図３（ａ）で左方）の断面半円形状の突条２７が風上側コア列３０の左方単位コア３１の上方左方タンク部３３と、右方単位コア３６の上方右方タンク部３８との間にセパレータ２４が取り付けられ、排出通路２８及び供給通路２９を区画している。
【００６６】
風下側コア列１０の左方単位コア１１のチューブ１２の上端が突条２３が区画する供給通路２５に接続され、右方単位コア１６のチューブ１７の上端が突条２３が区画する排出通路２６に接続されている。同様に、風上側コア列３０の左方単位コア３１のチューブ３２の上端が排出通路２８に接続され、右方単位コア３６のチューブ３７の上端が供給通路２９に接続されている。供給通路２５及び２９、並びに排出通路２６及び２８の断面積は全て約２８．３ｍｍ2で、その結果相当直径は全て６ｍｍである。なお、相当直径の計算の際、チューブ１２及び３２の上端が供給通路２５及び２９，並びに排出通路２６及び２８に突出した部分は含んでいない。
【００６７】
風下側コア列１０及び風上側コア列３０の下端に接続された下方タンク４０は、蒸発器の高さＨ方向に関して、上記上方タンク２０とほぼ対称な構成を持つ。但し、それぞれの長さ方向中間部のセパレータは配置されていない。なお、コア列１０，３０の幅方向両側にはサイドプレート４２が取り付けられ、また上方タンク２０の一端の下面にコネクタ４３が取り付けられている。
【００６８】
（第１タンクの相当直径の選定）
以下、上方タンク２０の供給通路２５及び２９、並びに排出通路２６及び２８と、下方タンク４０の供給通路及び排出通路との相当直径を選定する手順を説明する。選定に際しては、風上側コア列１０及び風下側コア列３０での温度分布のばらつき、蒸発器の冷却性能、及び蒸発器での圧力損失を考慮する。
【００６９】
ａ．温度分布のばらつき
温度分布のばらつきに関し、図５（ａ）に示すように、多数のチューブ（チューブ群）４６、その下端の下方タンク４２及び上端の上方タンク４８から成るテスト用蒸発器（１列のみ）４５を準備した。これは、上記右方単位コア１６に相当し、幅１５０ｍｍ、高さ２００ｍｍである。チューブ４６は上昇パスを形成し、下方タンク４７及び上方タンク４８は何れも１本の円筒形状の管部材から成り、下方タンク４７が供給通路を、上方タンク４８が排出通路を形成する。図５（ｂ）（ｃ）及び（ｄ）に示すように、下方タンク４７及び上方タンク４８の相当直径ｄを３ｍｍ，５ｍｍ及び８ｍｍと変化させ、冷媒の乾き度Ｘを０．４〜０．６、０．６〜０．８及び０．８〜１．０と変化させた。
【００７０】
冷媒を下方タンク４７から流入させると、チューブ群４６内を上昇した後、上方タンク４８から流出する。冷媒の条件として、膨張弁の出口即ち蒸発器４５の入口での圧力は９．５ＭＰａで、出口での圧力は３．７５ＭＰａで、流量は５０ｋｇ／ｈである。空気（風）の条件として温度は２７℃、湿度は５０％ＲＨである。
【００７１】
チューブ群４６における冷媒の流通状態をサーモグラフで観察した。斜線を引いた領域では冷媒がドライアウトし表面温度は２から３℃であり、斜線を引いていない領域では冷媒がドライアウトせず表面温度は１５℃程度であった。これから分かるように、例えば下方タンク４７及び上方タンク４８の相当直径が３ｍｍのとき、乾き度が０．４〜０．６の場合は、流入口に近い部分では下半分の温度が低く、中間部分では下から三分の一の温度が低く、流入口から遠い部分即ち流出口に近い部分では全体の温度が低い。
【００７２】
乾き度が０．４〜０．６の場合は上記乾き度が０．４〜０．６の場合の傾向が少し強まり、流入口から遠い部分での温度が低い範囲は乾き度が０．４〜０．６の場合と同じであるが、中間部及び流入口に近い部分では温度の低い範囲は乾き度が０．４〜０．６の場合よりも低くなっている。乾き度が０．８〜１．０の場合は上記傾向が更に強まり、流入口から遠い部分、中間部及び流入口に近い部分で温度の低い範囲が乾き度が０．６〜０．８の場合よりも更に低くなっている。
【００７３】
一方、相当直径を８ｍｍとしたとき、乾き度が０．４〜０．６の場合は流入口に近い部分及び流入口から遠い部分では全範囲で温度が低く、中間部では温度の低い範囲は半分程度である。乾き度が０．６〜０．８の場合及び乾き度が０．８〜１．０の場合は、乾き度が０．４〜０．６の場合の傾向が更に強まっている。
【００７４】
これに対して、相当直径を５ｍｍとしたとき、乾き度が０．４〜０．６の場合は下方タンク４７の流入口に近い部分、中間部及び流入口から遠い部分即ち流出口に近い部分で温度が低くなっている。乾き度が０．６〜０．８の場合、流入口に近い部分での温度が低い範囲が少し減るが、中間部及び流入口から遠い部分では全体的に温度が低い。乾き度が０．８〜１．０の場合、流入口に近い部分及び中間部での温度が低い範囲が半減するが、流入口から遠い部分では全体的に温度が低くなっている。
【００７５】
上記結果から、乾き度の大小にかかわらず、下方タンク４７及び上方タンク４６の相当直径が５ｍｍ又はこれに近い値であるときチューブ群４６での冷媒流れのばらつきが小さいことが分かる。その理由は以下のように推察される。下方タンク４７内の冷媒は基本的に気液二相流であり、以下のメカニズムでチューブ群４６に分配される。下方タンク４７の流入口（左端）に近い部分では冷媒の流れが急変するため、ガス冷媒と液冷媒とが拡散された状態でチューブ４６群に流入される。冷媒流速が大きいと、この拡散量も大きくなる。
【００７６】
下方タンク４７の長手方向中間部に進むにつれて、液冷媒は重力でその下部へ偏り易くなり、液冷媒とガス冷媒とが分離し始め、その結果チューブ４６群に流入する液冷媒の量が少なくなる。下方タンク４７の相当直径が５ｍｍであれば、流入口に近い部分、中間部及び遠い部分全ての部分で上記傾向が抑制される。但し、冷媒の流速が大きいと、流入口に近い部分での拡散の影響で気液の分離は低減される。そして、下方タンク４７の流入口から遠い部分では、気液分離された液冷媒が慣性力により滞り（貯まり）、チューブ４６に流入される液冷媒の量が比較的多くなる。
【００７７】
一方、図６（ａ）に示すように、蒸発器５０の上方タンク５２をからチューブ群５１に冷媒を流入させ、下方タンク５３から流出させる場合、重力により気液の分離が促進されるので、液冷媒がチューブ群５１に流入しやすい。詳述すると、図６（ｃ）に示すように、上方タンク５２及び下方タンク５３の相当直径が５ｍｍのときは乾き度の大小に関係なく、流出口から遠い部分、中間部及び流出口に近い部分で、温度が低い部分が全体にわたっている。
【００７８】
図６（ｄ）に示す相当直径が８ｍｍの場合は、流出口から遠い部分、中間部及び流出口に近い部分で、低温範囲がほぼ全体にわたっている。これに対して、図６（ｂ）に示す相当直径が３ｍｍの場合は、中間部で高温範囲が広くなる傾向があり、乾き度が大きくなるにつれてその傾向が強くなっている。
【００７９】
上記結果から、乾き度の大小にかかわらず、上方タンク５２及び下方タンク５３の相当直径が５ｍｍ又はこれに近い値であるとき、チューブ群５１での冷媒のばらつきが小さいことが分かる。なお、図５（ａ）の下方タンク４２の場合も、図６（ａ）の上方タンク５２の場合も、長さが長くなるにつれて気液が分離し易くなるため、分配性が悪化する傾向がある。
【００８０】
ｂ．相当直径の選定
上記図５のテスト用蒸発器４５を使用して、チューブ群４６の各領域の温度の平均温度からのばらつきを調べた。即ち、チューブ群４６を幅方向に４等分し高さ方向に２等分して８つの領域に分け、各領域における平均温度を算出し、８つの平均温度のうちで最も高いものと低いものとのばらつきを調べた。その際、冷媒上昇パスを流れる上昇流及び冷媒下降パスを流れる下降流につき、それぞれ冷媒の乾き度を上記３通りに変化させた。
【００８１】
その結果を示す図７において、曲線ａは下降流で乾き度Ｘが０．４〜０．６の場合を、曲線ｂは下降流で乾き度Ｘが０．６〜０．８の場合を、曲線ｃは下降流で乾き度Ｘが０．８〜１．０の場合を示す。また、曲線ｄは上昇流で乾き度Ｘが０．４〜０．６の場合を、曲線ｅは上昇流で乾き度Ｘが０．６〜０．８の場合を、曲線ｆは上昇流で乾き度Ｘが０．８〜１．０の場合を示す。全体的傾向として、下方タンク４２及び上方タンク４３の相当直径が大きいとき及び小さいとき温度分布のばらつきが大きくなり、中間のときは小さくなることが分かる。
【００８２】
上昇流で乾き度Ｘが０．６〜０．８の曲線ｅを利用して、温度分布のばらつきの最大差が１０℃になる相当直径を求めた処、４．０ｍｍ以上、９．６ｍｍ以下であった。また、曲線ｅを利用して、温度分布のばらつきが５℃になる相当直径を求めた処、４．５ｍｍ以上、８．０ｍｍ以下であった。更に、下降流で乾き度Ｘが０．６〜０．８の曲線ｂを利用して、温度分布のばらつきが５℃になる相当直径を求めた処、４．３ｍｍ以上１０．６ｍｍ以下であった。
【００８３】
ｃ．冷却性能、圧力損失の考慮
一般に、蒸発器の性能（システム性能を含む）を向上させるために、蒸発器のタンク及び／又はチューブの圧力損失を低減することが有効である。フロン冷媒の場合、蒸発器の圧力損失は単体性能への影響のみを考えれば十分であった。しかし、炭酸ガス冷媒のように高圧側（放熱器）の圧力が１０ＭＰａを超え、さらに放熱器の出口側の温度が１００℃を超える場合、次のような影響がある。
【００８４】
図８（ａ）に圧縮機Ｃ、高圧側の放熱器Ｄ、膨張弁Ｂ及び低圧側の蒸発器Ｅを含む理想的な冷凍サイクルのモリエル線図を示す。これに対して、蒸発器Ｅでの冷媒の圧力損失が大きい場合、図８（ｂ）のように冷媒の圧力が蒸発器Ｅの入口側で高く出口側で低くなり、その結果一点鎖線で示す平均蒸発温度が上昇する。例えば、真夏など高負荷条件では、高圧側（放熱器Ｄ）内の冷媒は必然的に高圧かつ高温となり、蒸発器Ｅの平均蒸発温度が上昇すると、システムとして性能不足となる。
【００８５】
これに対処するために、圧縮機Ｃの回転数を増加させて冷凍サイクルに多くの冷媒を流し低圧側をより低圧にすると、圧力損失が更に大きくなり、蒸発器Ｅの出口側の圧力及び温度が低下する。圧縮機Ｃの出口温度は等エントロピ曲線で描かれるので、図８（ｃ）に示すように、蒸発器Ｅの出口の圧力及び温度の低下により必然的に圧縮機Ｃ、放熱器Ｄの温度が上昇する。
【００８６】
その結果、圧縮機の強度不足の問題が発生するおそれがある。つまり、圧縮機Ｃや放熱器Ｄ等のサイクル部品の材料であるアルミは温度の上昇につれて次第にその強度が低下し、８０から１２０℃で低下の程度が急激になることが分かっている。強度不足に対処するために圧縮機Ｃ等の肉厚を大きくすれば、コストの増大や重量増加を招く。また、圧縮機Ｃではさらに容量の増加等まで必要となる場合がある。このように、炭酸ガス冷媒を使用する冷凍サイクルにおける蒸発器Ｅの冷媒圧損の低減はサイクルを成立させる上で重要である。
【００８７】
ｄ．冷却性能
図５のテスト用蒸発器４５のチューブ群４６での温度分布が一定である（ばらつきがない）との前提の下に、その冷却性能を調べた。この「冷却性能」は、下方タンク４７及び上方タンク４８の相当直径を変化させつつ、チューブ４６に流入する空気の状態（温度、湿度）と蒸発器から流出する空気の状態（温度、湿度）との差で決まるエンタルピ差に重量風量を乗じて算出したものである。下方タンク４７及び上方タンク４８の相当直径即ちその横断面積（通路断面積）が変化すると、冷媒の圧力損失（圧損）が変化し、冷媒の蒸発温度が変化する。即ち圧損が大きいと蒸発温度は高くなり、小さいと蒸発温度は低くなり、これによって冷却性能が変化する。
【００８８】
図９（ａ）に、下方タンク４７及び上方タンク４８の相当直径とチューブ群４６の冷却性能との関係を示す。これから分かるように、冷却性能は、下方タンク４７及び上方タンク４８の相当直径が３ｍｍから４．５ｍｍまでの間に漸増し、４．５ｍｍより大きくなると殆ど上昇しない。これより、単位コア１つの場合、冷却性能の向上の点から見ると、相当直径が４．５ｍｍ以上が望ましいことが分かる。
【００８９】
ｅ．圧力損失
図９（ｂ）に、下方タンク４７及び出口タンク４８の相当直径とテスト用蒸発器４５での冷媒の圧力損失との関係を示す。「圧力損失」とは、下方タンク４７の流入口での冷媒の圧力と出口タンク４８からの流出口での冷媒の圧力との差で表される。図９（ｂ）から分かるように、テスト用蒸発器４５における冷媒圧損は、下方タンク４７及び出口タンク４８の相当直径ｄが３ｍｍから４．３ｍｍまでの間に０．７ＭＰａから０．３ＭＰａまで漸減し、４．３ｍｍより大きくなっても殆ど変化せず、０．３ＭＰａのままである。これより単位コアが１つの場合、冷媒圧損を抑える観点からすると、相当直径として４．３ｍｍ以上が望ましいことが分かる。
【００９０】
また、２つの単位コアを持つテスト用蒸発器を使用して、冷却性能及び圧力損失を調べた結果を図１０（ａ）（ｂ）に示す。これから分かるように、所望の冷却性能を得るための相当直径は４．６ｍｍで、圧力損失が０．３ＭＰａとなる相当直径は４．５ｍｍで、圧力損失が０．２ＭＰａとなる相当直径は５．５ｍｍであった。何れも、単位コアが１つの場合よりもわずかに上昇した。
【００９１】
さらに、３つの単位コアを持つテスト用蒸発器を使用して、冷却性能及び圧力損失を調べた。その結果を示す図１１（ａ）（ｂ）から分かるように、所望の冷却性能を得るための相当直径は４．７ｍｍで、圧力損失が０．３ＭＰａとなる相当直径は４．９ｍｍで、圧力損失が０．２ＭＰａとなる相当直径は５．６ｍｍであった。何れも、単位コアが２つの場合よりもわずかに上昇した。
【００９２】
上記図１から図４に示した第１の最良の形態は風下側コア列１０も風上側コア列３０も幅が１５０ｍｍで、高さが２００ｍｍの単位コアを２つ含むので、図７の結果及び図１０（ａ）（ｂ）の結果を考慮して、上方タンク２０の供給通路２５，２９，排出通路２６，２８の相当直径は全て６ｍｍに選定した。下方タンク４０の供給通路及び排出通路についても同様である。
【００９３】
（作用）
図４に示すように、この蒸発器において冷媒は風下側コア列１０の上方タンク２０の風下側のタンク１４の供給通路２５から流入し、左方単位コア１１のチューブ１２内を下降する。セパレータ２４があるので、排出通路２６には流れない。チューブ１２の下端で左方単位コア１１のタンク１５の排出通路からの右方単位コア１６のタンク１９の供給通路に流入し、チューブ１７内を上昇する。
【００９４】
その後、冷媒は右方単位コア１６のタンク１８の排出通路２６から風上側コア列３０の右方単位コア３６のタンク２９の供給通路３８に流れ、チューブ３７内を下降する。右方単位コア３６のタンク３９の排出通路から左方単位コア３１のタンク３１の供給通路に流れ、チューブ３２内を上昇し、タンク２８の排出通知３３から排出される。
【００９５】
こうして、冷媒が風下側コア列１０の左方単位コア１１を下降し、右方単位コア１６を上昇し、風上側コア列３０の右方単位コア３６を下降し、左方単位コア３１を上昇する間に、冷媒と風上から風下に流れる空気との間で熱交換される。
【００９６】
（効果）
風下側コア列１０が２つの単位コア１１及び１６を含み、風上側コア列３０が２つの単位コア３１及び３６を含む蒸発器において、上方タンク２０の供給通路２５及び排出通路２６の相当直径、並びに排出通路２８及び供給通路２９の相当直径を６ｍｍに選定した。下方タンク４０についても同様である。その結果、以下の効果が得られる。
【００９７】
第１に、風下側コア列１０及び風上側コア列３０の幅方向における温度分布のばらつきが小さく、運転席側でも助手席側でも差が少ない冷風が作成される。即ち、図７から分かるように、風下側コア１０の左方単位コア１１及び右方単位コア１６において温度分布のばらつきは数℃以下である。風上側コア３０においても同様である。
【００９８】
第２に、風下側コア列１０のチューブ１２及び１７、タンク１４の供給通路２５及びタンク１８の排出通路２６、タンク１５の排出通路及びタンク１６の供給通路における冷媒の圧力損失が小さい。風上側コア列３０のについても同様である。即ち、図１０及び図１１から分かるように、蒸発器の入口（供給通路２５）での圧力と出口（排出通路２８）での圧力との差は０．２ＭＰａ又はそれに近い値である。蒸発器の作動圧力が余り下がらないので、図８（ａ）に示す理想状態に近い状態で冷凍サイクルを作動させることができる。その結果、圧縮機Ｃ及び放熱器Ｄでの温度上昇を防止でき、これらの肉厚を厚くしなくても強度不足の問題はない。
【００９９】
なお、上方タンク２０の排出通路２８の相当直径の方が供給通路２５のそれよりも大きく冷媒圧損に影響する傾向があると考えられる。図８（ｃ）において、ｘを図４の供給通路２５に、ｙをチューブ１２，１７，３２及び３７に、ｚを排出通路２５に、それぞれ対応させて考えられる。ｚでの圧損はｙでの蒸発温度を高くし、ｚの方がｘよりも冷媒の乾き度が大きいので体積が大きい分圧損も大きくなるからである。
【０１００】
＜第１の最良の形態の変形例＞
図１２に示す蒸発器は、風下側コア列６０及び風上側コア列７０がそれぞれ２つの単位コアから成るが、各コア列のチューブにおける冷媒の昇降方向、及びタンクにおける冷媒の流れ方向が異なる。即ち、風下側コア列６０の左方単位コア６２のチューブ及び右方単位コア６６のチューブはともに上昇パスを形成し、風上側コア列７０の左方単位コア７２及び右方単位コア７６はともに下降パスを形成している。左方単位コア６２及び右方単位コア６６の下端に接続された下方タンク８０は風下側に２つの供給通路８１，８２を有し、風上側に排出通路８３及び８４を有する。
【０１０１】
風下側コア列６０及び風上側コア列７０の上端に接続された上方タンク８５は二つの供給通路８７及び８９と２つの排出通路８６及び８８とを有し、排出通路８６と供給通路８７とが、及び排出通路８８と供給通路８９とがＸ字状に延びる一対の通路９１及び９２で接続されている。一方の通路９２が風下側コア列６０の右方単位コア６６と風上側コア列７０の左方単位コア７２とを接続し、他方の通路９１が風下側コア列６０の左方単位コア６２と風上側コア列７０の右方単位コア７６とを接続している。ここで、下方タンク８０の供給通路８１及び８２、排出通路８３及び８４、上方タンク８５の供給通路８７及び８９、排出通路８６及び８８の相当直径はそれぞれ６ｍｍに選定されている。
【０１０２】
下方タンク８０の供給通路８１から供給される冷媒は風下側コア列６０の左方単位コア６２及び右方単位コア６６をそれぞれ上昇し、上方タンク８５によりＸ字状に交差して流れる。その後、風上側コア列７０の右方単位コア７６及び左方単位コア７２をそれぞれ下降し、下方タンク８０の排出通路８２から排出される。
【０１０３】
この変形例によれば、第１の最良の形態と同様の効果に加えて、風下側コア列６０及び風上側コア列７０の幅方向で風量が異なる場合でも、幅方向で冷却能力にアンバランスが生じないという特有の効果が得られる。
【０１０４】
＜第２の最良の形態＞
（構成）
第２の最良の形態の蒸発器を図１３に示す。この蒸発器は、風下側コア１００全体を冷媒が上昇し、風上側コア１０５全体を冷媒が下降するようになっており、これとの関係で下方タンク１１０及び上方タンク１１５の構成が異なる。詳しくは、幅の広い（幅３０７ｍｍ）１つの単位コアから成る風下側コア１００の全てのチューブ１０１は冷媒上昇パスを持ち、幅が広い（幅３０７ｍｍ）１つの単位コアから成る風上側コア１０５の全てのチューブは冷媒下降パスを持つ。
【０１０５】
風下側コア１００及び風上側コア１０５の下端に配置された下方タンク１１０は供給通路１１１及び排出通路１１２を持ち、その供給通路１１１が風下側コア１００のチューブに、流出通路１１２が風上側コア１０５のチューブに、それぞれ接続されている。供給通路１１１及び排出通路１１２の途中にセパレータは配置されておらず、冷媒は長手方向全体に流れる。上方タンク１１５は、風下側コア１００のチューブ１０１の上端開口に接続された排出通路１１６、及び風上側コア１０５のチューブの上端開口に接続された供給通路１１７を有する。風下側コア１００及び風上側コア１０５の高さは２３５ｍｍである。
供給通路１１１，排出通路１１２，供給通路１１６及び排出通路１１７の相当直径は６ｍｍである。
【０１０６】
この蒸発器において、下方タンク１１０の供給通路１１１に供給された冷媒は風下側コア１００の全てのチューブ１０１内を上昇し、上方タンク１１５の排出通路１１６から供給通路１１７にターンする。その後、風上側コア１０５の全てのチューブを下降し、下方タンク１１０の排出通路１１２から排出される。
【０１０７】
（相当直径の選定方法）
ａ．温度分布のばらつき
幅が約３０７ｍｍ、高さが２３５ｍｍ、厚さが３８ｍｍのチューブ群、その上端に接続された管状の上方（入口）タンクと、下端に取り付けられた管状の下方（出口）タンクとから成る第１テスト用蒸発器（図５参照）を準備した。入口タンクから流入する冷媒はチューブ群を下降し、出口タンクから流出する。冷媒の条件として、蒸発器の入口での圧力は９．５ＭＰａ、温度は３０℃、蒸発器の出口での圧力は３．７ＭＰａ、加熱度は１度、そして冷媒流量は５０ｋｇ／ｈである。空気（風）の条件として、温度は２７℃、湿度は５０％ＲＨである。
【０１０８】
入口タンク及び出口タンクの相当直径を３ｍｍ、６ｍｍ及び９ｍｍと変化させたときのコアの表面での温度分布を図１４に示す。これから分かるように、相当直径が６ｍｍの場合はコアの幅方向の全体が低温に保たれた。これに対して、相当直径が３ｍｍの場合は、流入口（左端）に近い側の半分は低温であるが、流入口から遠い側の半分は高温であった。また、相当直径が９ｍｍの場合は、流入口から最も遠い一部が高温であり、その他の部分は低温であった。
【０１０９】
上記テスト用蒸発器を使用して、入口タンク及び出口タンクの相当直径と、コアの表面での温度分布のばらつきとの関係を調べた。その結果を示す図１５から分かるように、チューブ群の各領域の平均温度の最高値と最低値との差が１０℃になるような相当直径は４．０から９．３ｍｍであった。
【０１１０】
ｂ．冷却性能、圧力損失
上記テスト用蒸発器を使用して、入口タンク及び出口タンクの相当直径と蒸発器の冷却性能との関係、及び冷媒の圧力損失を調べた。その結果を示す図１６（ａ）から分かるように、冷却性能は、入口タンク及び出口タンクの相当直径が３ｍｍから４．５ｍｍまでの間で急増し、４．５から７．０ｍｍで漸増し、その後は殆ど上昇していない。また、図１６（ｂ）から分かるように、冷媒圧損は、入口タンク及び出口タンクの相当直径ｄが３ｍｍから４．２ｍｍまでの間で０．６ＭＰａから０．２ＭＰａまで急減し、４．２ｍｍから４．５ｍｍまでの間で漸減し、その後は緩やかに減少している。
【０１１１】
この他にも、幅が約２３４ｍｍのチューブ群と、長さが２３４ｍｍの入口タンク及び出口タンクとを含む第２テスト用蒸発器、及び幅が約３３７ｍｍのチューブ群と、長さが３３７ｍｍの入口タンク及び出口タンクとを含む第３テスト用蒸発器を使用して、同様に冷却性能及び圧力損失を調べた。その結果をそれぞれ図１７及び図１８に示す。
【０１１２】
図１７（ａ）から分かるように、第２テスト用蒸発器の場合、冷却性能の面からの相当直径の下限は４．８ｍｍであり、図１７（ｂ）から分かるように冷媒の圧力損失の面からの相当直径の下限は４．９ｍｍであった。また、図１８（ａ）から分かるように、第３テスト用蒸発器の場合、冷却性能の面からの相当直径の下限は４．９ｍｍであり、図１８（ｂ）から分かるように冷媒の圧力損失の面からの相当直径の下限は５．４であった。以上の実験を通して、第２の最良の形態の下方タンク１１０の供給通路１１１及び排出通路１１２の相当直径を６ｍｍに選定した。上方タンク１１５の排出通路１１６及び供給通路１１７についても同様である。
【０１１３】
（効果）
第２の最良の形態によれば、風下側コア１００及び風上側コア１０５がそれぞれ幅の広い１つの単位コアから成る蒸発器において、第１実施例と同様の効果が得られた。加えて、チューブ群１０１等、下方タンク１００及び上方タンク１０５の構造が簡単で、コストが安価である
＜第２の最良の形態の変形例＞
（イ）図１９に示す蒸発器は、上記第２の最良の形態に比べて冷媒の流れ方向が異なる。即ち、風下側コア１２０のチューブ群１２１及び風上側コア１２５のチューブ群の上端に上方タンク１３０が、下端に下方タンク１３５がそれぞれ接続されている。従って、風下側コア１２０のチューブ１２１は全て下降パスを形成し、下方タンク１３５で冷媒がＵターンし、風上側コア１２５のチューブは全て上昇パスを形成している。上方タンク１３０は供給通路１３１及び排出通路１３２を有し、下方タンク１３５は排出通路１３６及び供給通路１３７を有し、それらの相当直径は６ｍｍに選定されている。なお、上方タンク１３０の入口側となる通路１３１に冷媒の流れを制御する制御板を設けることが望ましい。
【０１１４】
この蒸発器において、上方タンク１３０の供給通路１３１に供給された冷媒は風下側コア１２０のチューブ１２１内を下降し、下方タンク１３５の排出通路１３６から供給通路１３７にターンする。その後、風上側コア１２５のチューブを上昇し、上方タンク１３０の排出通路１３２から流出する。制御板を設ければ、冷媒が液冷媒とガス冷媒とに分離することが抑制できる。
【０１１５】
（ロ）図２０に示す蒸発器は、風下側コア１５０及び風上側コア１６０がそれぞれ３つの単位コアから成る。即ち、風下側コア１５０の左側の第１単位コア１５２が下降パスを、中間の第２単位コア１５４が上昇パスを、右側の第３単位コア１５４が下降パスを、それぞれ形成している。なお、風上側コア１６０の左側の第１単位コアが上昇パスを、中間の第２単位コアが下降パスを、そして右側の第３単位コアが上昇パスを、それぞれ形成している。
【０１１６】
風下側コア１５０及び風上側コア１６０の上端に接続された上方タンク１６５の風下側通路１６６はセパレータにより左端の供給通路、中間の排出通路及び右端の供給通路に区分されている。風上側通路１６８についても同様である。下方タンク１７０の風下側通路１７２はセパレータにより左端の排出通路、中間の供給通路及び右端の排出通路に区分されている。風上側通路１７４についても同様である。通路１６６，１６８，１７２及び１７４の相当直径は何れも６ｍｍである。風下側コア側１５０及び風上側コア列１６０の幅は２８０ｍｍ、高さは２３５ｍｍである。
【０１１７】
この蒸発器において、上方タンク１６５の風下側通路１６６の左端通路から流入する冷媒は風下側コア１５０の第１単位コア１５２を下降し、下方タンク１７０の風下側通路１７２を介して第２単位コア１５４を上昇し、上方タンク１６５の風下側通路１６６を介して右端の第３単位コア１５６を下降する。下方タンク１７０の風下側通路１７２から風上側通路１７４に流れ、風上側コア１６０の第３単位コアを上昇し、中間部の第２単位コアを下降し、左端の第１単位コアを上昇した後、上方タンク１６５の風上側通路１６８から流出する。
【０１１８】
この変形例によれば、単位コアが３つあるので、多量の空気を熱交換できる。
【０１１９】
＜第３の最良の形態＞
図２１に示す第３の最良の形態の蒸発器は、４つの単位コアを含む１列のコア１８０から成る。即ち、コア１８０は４つの単位コア１８１，１８２，１８３及び１８４を含み、第１単位コア１８１のチューブ群が下降パスを、第２単位コア１８２のチューブ群が上昇パスを、第３単位コア１８３のチューブ群が下降パスを、第４単位コア１８４のチューブ群が上昇パスを、それぞれ形成している。４つの単位コアのチューブ群の上端に接続された上方タンク１９０は直線状に延びる１本の通路１９１を有し、セパレータにより右端の供給通路、中間のターン部、左端の排出通路に区分されている。また、４つの単位コアのチューブ群の下端に接続された下方タンク１９５は直線状に延びる１本の通路１９６を有し、セパレータにより２つのターン部に区分されている。ここで、上方タンク１９０の通路１９１及び下方タンク１９５の通路１９６の相当直径はそれぞれ６ｍｍに選定されている。
【０１２０】
この蒸発器において、冷媒は右端部の第１単位コア１８１のチューブ群を下降し、下方タンク１９５で幅方向にターンされ、第２単位コア１８２のチューブ群を上昇する。上方タンク１９０で幅方向にターンされ、第３単位コア１８３のチューブ群を下降し、下方タンク１９５で幅方向にターンされ、左端部の第４単位コア１８４のチューブ群を上昇する。
【０１２１】
この変形例によれば、１列ではあるが、単位コアが４つあるので、より多量の空気を熱交換できる。
【０１２２】
＜タンク、チューブの変形例＞
（イ）上方タンクとして、図２２（ａ）に示すように、通路２０２及び２０４を区画する２つのパイプ２０１及び２０３から成る上方タンク２００や、図２２（ｂ）に示すように１つのブロック部材２０６に対を成す２組の通路２０７および２０８が形成された上方タンク２００を採用できる。また、図２２（ｃ）に示すように、上方タンク２１０の風下側通路２１２及び風上側通路２１４がそれぞれ２つの小通路２１３及び２１５から成っても良い。何れの場合も、通路２０２及び２０４、通路２０７及び２０８、通路２１２及び２１４の相当直径は６ｍｍに選定されている。
【０１２３】
（ロ）図２３（ａ）（ｂ）に示すように、風下側コア２２０を形成するチューブ２１１と、風上側コア２２３を形成するチューブ２２４とが一体に形成された一体チューブ２１５を使用しても良い。チューブ２２１は上昇パスを、チューブ２２４は下降パスを形成し、その幅方向中間部にくぼみ２２６が形成されている。また、図２４（ｃ）に示すように、フィン２３２に接触するチューブ２３０の表面に、チューブ２３０の高さ方向に延びる溝２３１を形成すれば、チューブ２３０の表面に付着する凝縮水の排水が確実になる。
【０１２４】
単位コアを形成する複数のチューブは押出し加工又は引抜き加工で形成され、貫通孔の横断面形状は、図２４（ａ）に示すように正方形又は長方形（矩形状）の貫通孔２４０でも良いし、図２４（ｂ）に示すように円形状の貫通孔２４２でも良い。また、図２４（ｃ）に示すように、板材で輪郭部２４４ａ及び内部の熱伝達促進部２４４ｂを形成しても良い。何れの場合も各チューブの各貫通孔の相当直径は０．０８ｍｍであり、計算の際ぬれ縁などは含んでいない。
【０１２５】
（ハ）図２５にチューブ２５０及びタンク２５２の別の変形例を示し、図２６にチューブ２５５及びタンク２５７の更に別の変形例を示す。何れの変形例でも、伝熱管が複数の積層されたプレートから成っている。このように伝熱管２５０又は２５５とタンク２５２又は２５７とが別体でも、上述の場合と同等の効果が得られる。なお、得られる効果はプレートの形状に殆んど影響されず、またプレートの代わりに押出しチューブを採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の第１の最良の形態を示す斜視図である。
【図２】第１の最良の形態の模式図である。
【図３】（ａ）は第１の最良の形態の上方タンクの断面図である。
【図４】第１の最良の形態の作動説明図である。
【図５】（ａ）は第１タンクの相当直径を決めるために使用したあるテスト用蒸発器の説明図、（ｂ）（ｃ）及び（ｄ）は相当直径を変化させた場合の冷媒流れ状態を示す説明図である。
【図６】（ａ）は別のテスト用蒸発器の説明図、（ｂ）（ｃ）及び（ｄ）はタンクの相当直径を変化させた場合の冷媒流れ状態を示す説明図である。
【図７】温度分布のばらつきと相当直径との関係を示すグラフである。
【図８】（ａ）は理想状態を示すモリエル線図、（ｂ）は蒸発器での圧力損失が小さい場合のモリエル線図、（ｃ）は蒸発器での圧力損失が大きい場合のモリエル線図である。
【図９】（ａ）は１つの単位コアから成るコアの冷却性能を示すグラフ、（ｂ）は同じく冷媒の圧力損失を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は２つの単位コアから成るコアの冷却性能を示すグラフ、（ｂ）は同じく冷媒の圧力損失を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は３つの単位コアから成るコアの冷却性能を示すグラフ、（ｂ）は同じく冷媒の圧力損失を示すグラフである。
【図１２】第１の最良の形態の変形例を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第２の最良の形態を示す斜視図である。
【図１４】テスト用蒸発器でタンクの相当直径を変化させた場合の冷媒流れ状態を示す説明図である。
【図１５】温度分布のばらつきと相当直径との関係を示すグラフである。
【図１６】（ａ）は１つの単位コアから成るコアの冷却性能を示すグラフ、（ｂ）は同じく冷媒の圧力損失を示すグラフである。
【図１７】（ａ）は２つの単位コアから成るコアの冷却性能を示すグラフ、（ｂ）は同じく冷媒の圧力損失を示すグラフである。
【図１８】（ａ）は３つの単位コアから成るコアの冷却性能を示すグラフ、（ｂ）は同じく冷媒の圧力損失を示すグラフである。
【図１９】第１の最良の形態の変形例を示す斜視図である。
【図２０】第１の最良の形態の別の変形例を示す斜視図である。
【図２１】本発明の第３の最良の形態を示す斜視図である。
【図２２】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）はコアのチューブと第１タンクとの接続の変形例を示す説明図である。
【図２３】（ａ）はコアのチューブの変形例を示す断面図、（ｂ）は同じく斜視図、（ｃ）はチューブとフィンとの間の溝を示す平面図である。
【図２４】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）はチューブの変形例を示す断面図である。
【図２５】タンク及びチューブの別の変形例を示す斜視図である。
【図２６】タンク及びチューブの更に別の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０，３０：コア列                １１，１６，３１，３６：単位コア
１２，１７，３２，３７：チューブ
１４，１９，３４，３８：一方タンク
１５，１８，３３，３９：他方タンク
２５：冷媒供給通路                ２６：冷媒排出通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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