(57)【要約】【課題】熱交換管への冷媒分流状態を調整しうる熱交換器を提供する。【解決手段】上ヘッダタンク31の前側に、冷媒入口ヘッダ部1と中間ヘッダ部２とを設け、同じく後側に冷媒出口ヘッダ部３と中間ヘッダ部４とを設ける。冷媒入口ヘッダ部1と冷媒出口ヘッダ部３とは同じ側にある。上下両ヘッダタンク31間に、前後２列の熱交換管列10,11を設ける。後側熱交換管列10における上ヘッダタンク31の中間ヘッダ部２に通じる全熱交換管33が冷媒が上から下に流れる第１熱交換管群12を構成し、同じく冷媒出口ヘッダ部３に通じる全熱交換管33が冷媒が下から上に流れる第２熱交換管群13を構成する。冷媒出口ヘッダ部３の長さを後側ヘッダ部列６の中間ヘッダ部4の長さよりも長くする。各熱交換管33の流路断面積が等しく、第２熱交換管群13の熱交換管33の数を、第１熱交換管群12の熱交換管33の数よりも多くする。【選択図】図６
2008180479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に間隔をおいて配置された左右方向にのびる１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ上下両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えているとともに、冷媒入口および冷媒出口を有しており、上下両ヘッダタンクのうちのいずれか一方の第１ヘッダタンクに、左右方向に並んだ複数のヘッダ部からなるヘッダ部列が前後方向に間隔をおいて複数列設けられ、同他方の第２ヘッダタンクにおける第１ヘッダタンクの各ヘッダ部列と対応する位置に、第１ヘッダタンクの各ヘッダ部列を構成するヘッダ部の数よりも１つ少ない数のヘッダ部が、第１ヘッダタンクの各ヘッダ部列の隣り合う２つのヘッダ部に跨るように設けられ、上下両ヘッダタンク間に、左右方向に並んだ複数の熱交換管からなりかつ第１ヘッダタンクのヘッダ部列と同数の熱交換管列が前後方向に並んで設けられ、熱交換管の両端部が、ヘッダ部内に通じるように上下両ヘッダタンクに接続され、各熱交換管列に、冷媒が上から下に流れる複数の熱交換管からなる第１熱交換管群と、冷媒が下から上に流れる複数の熱交換管からなる第２熱交換管群とが左右方向に交互に設けられており、冷媒入口から流入した冷媒がすべての熱交換管およびヘッダ部を通過して冷媒出口から流出するようになされている熱交換器において、
最も冷媒出口側に位置する最後の第２熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積が、当該第２熱交換管群の少なくとも左右いずれか一方に隣接する第１熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積よりも大きくなっている熱交換器。
【請求項２】
最後の第２熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積が、当該第２熱交換管群の少なくとも左右いずれか一方に隣接する第１熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積よりも１．１〜１．７倍大きくなっている請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
各熱交換管の流路断面積が等しくなっており、最後の第２熱交換管群を構成する熱交換管の数が、当該第２熱交換管群の少なくとも左右いずれか一方に隣接する第１熱交換管群を構成する熱交換管の数よりも多くなっている請求項１または２記載の熱交換器。
【請求項４】
最後の第２熱交換管群を構成する熱交換管の数、および当該第２熱交換管群の少なくとも左右いずれか一方に隣接する第１熱交換管群を構成する熱交換管の数が等しくなっており、最後の第２熱交換管群を構成する各熱交換管の流路断面積が、当該第２熱交換管群の少なくとも左右いずれか一方に隣接する第１熱交換管群を構成する各熱交換管の流路断面積よりも大きくなっている請求項１または２記載の熱交換器。
【請求項５】
上ヘッダタンクが第１ヘッダタンクになるとともに下ヘッダタンクが第２ヘッダタンクとなり、上ヘッダタンクに、それぞれ２つのヘッダ部からなるヘッダ部列が２列設けられ、前側ヘッダ部列の一方のヘッダ部が冷媒入口ヘッダ部となっているとともに冷媒入口ヘッダ部に冷媒入口が通じ、後側ヘッダ部列における冷媒入口ヘッダ部と同一側の一方のヘッダ部が冷媒出口ヘッダ部となっているとともに冷媒出口ヘッダ部に冷媒出口が通じ、上ヘッダタンクの両ヘッダ部列の他方のヘッダ部が中間ヘッダ部となっているとともに両中間ヘッダ部の内部が相互に通じさせられ、下ヘッダタンクの前後両側に、それぞれ上ヘッダタンクの前後両ヘッダ部列の２つのヘッダ部に跨るように１つの中間ヘッダ部が設けられ、上ヘッダタンクの冷媒出口ヘッダ部に通じる全熱交換管が最後の第２熱交換管群を構成し、冷媒出口ヘッダ部の長さが後側ヘッダ部列の中間ヘッダ部の長さよりも長くなっており、各熱交換管の流路断面積が等しく、冷媒出口ヘッダ部に通じる熱交換管の数が、後側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じる熱交換管の数よりも多くなっている請求項１または２記載の熱交換器。
【請求項６】
上ヘッダタンクの前側ヘッダ部列の中間ヘッダ部の長さが冷媒入口ヘッダ部の長さよりも長くなっており、各熱交換管の流路断面積が等しく、上ヘッダタンクの前側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じる全熱交換管が第２熱交換管群を構成し、上ヘッダタンクの前側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じる熱交換管の数が、冷媒入口ヘッダ部に通じる熱交換管の数よりも多くなっている請求項５記載の熱交換器。
【請求項７】
下ヘッダタンクが第１ヘッダタンクになるとともに上ヘッダタンクが第２ヘッダタンクとなり、下ヘッダタンクに、それぞれ２つのヘッダ部からなるヘッダ部列が２列設けられ、前側ヘッダ部列の一方のヘッダ部が冷媒入口ヘッダ部となっているとともに冷媒入口ヘッダ部に冷媒入口が通じ、後側ヘッダ部列における冷媒入口ヘッダ部と同一側の一方のヘッダ部が冷媒出口ヘッダ部となっているとともに冷媒出口ヘッダ部に冷媒出口が通じ、下ヘッダタンクの両ヘッダ部列の他方のヘッダ部が中間ヘッダ部となっているとともに両中間ヘッダ部の内部が相互に通じさせられ、上ヘッダタンクの前後両側に、それぞれ下ヘッダタンクの前後両ヘッダ部列の２つのヘッダ部に跨るように１つの中間ヘッダ部が設けられ、下ヘッダタンクの後側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じる全熱交換管が最後の第２熱交換管群を構成し、下ヘッダタンクの後側ヘッダ部列の中間ヘッダ部の長さが冷媒出口ヘッダ部の長さよりも長くなっており、各熱交換管の流路断面積が等しく、下ヘッダタンクの後側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じる熱交換管の数が、冷媒出口ヘッダ部に通じる熱交換管の数よりも多くなっている請求項１または２記載の熱交換器。
【請求項８】
下ヘッダタンクの冷媒入口ヘッダ部の長さが、前側ヘッダ部列の中間ヘッダ部の長さよりも長くなっており、各熱交換管の流路断面積が等しく、下ヘッダタンクの冷媒入口ヘッダ部に通じる全熱交換管が第２熱交換管群を構成し、下ヘッダタンクの冷媒入口ヘッダ部に通じる熱交換管の数が、前側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じる熱交換管の数よりも多くなっている請求項７記載の熱交換器。
【請求項９】
各ヘッダタンクが、タンク形成部材と、タンク形成部材における熱交換管側を向いた面を覆う管接続用プレートとにより構成され、タンク形成部材が、ヘッダタンクの長さ方向に伸びるとともに熱交換管側を向いた面に開口した中空部を有し、当該中空部の熱交換管側を向いた開口が管接続用プレートにより塞がれることによりヘッダ部が形成されている請求項１〜８のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１０】
タンク形成部材が、第１プレートと、第１プレートと管接続用プレートとの間に介在させられた第２プレートとよりなり、第１プレートおよび第２プレートに跨ってヘッダ部の中空部が形成されている請求項９記載の熱交換器。
【請求項１１】
タンク形成部材の第１プレートに、第１プレートの長さ方向に伸びる外方膨出部が形成され、外方膨出部の内部空間が、ヘッダ部の中空部の一部を形成するようになっている請求項１０記載の熱交換器。
【請求項１２】
圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、減圧器およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えており、かつ超臨界冷媒を用いる超臨界冷凍サイクルであって、エバポレータが請求項１〜１１のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる超臨界冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱交換器に関し、さらに詳しくは、たとえばＣＯ２（二酸化炭素）などの超臨界冷媒が用いられる超臨界冷凍サイクルのエバポレータに好適に使用される熱交換器に関する。
【０００２】
この明細書および特許請求の範囲において、「超臨界冷凍サイクル」とは、高圧側において、冷媒が臨界圧力を超えた超臨界状態となる冷凍サイクルを意味するものとし、「超臨界冷媒」とは、超臨界冷凍サイクルに用いられる冷媒を意味するものとする。また、この明細書および特許請求の範囲において、図１および図２の上下、左右を上下、左右というものとし、隣接する熱交換管どうしの間の通風間隙を流れる空気の下流側（図１に矢印Ｘで示す方向）を前、これと反対側を後というものとする。
【背景技術】
【０００３】
たとえばカーエアコンとして使用される超臨界冷凍サイクルのエバポレータに用いられる熱交換器として、本出願人は、先に、上下方向に間隔をおいて配置された左右方向にのびる１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ上下両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えているとともに、上ヘッダタンクに冷媒入口および冷媒出口が形成されており、上ヘッダタンクに、左右方向に並んだ２つのヘッダ部からなるヘッダ部列が前後方向に間隔をおいて２列設けられ、前側ヘッダ部列の一方のヘッダ部が冷媒入口ヘッダ部となっているとともに冷媒入口ヘッダ部に冷媒入口が通じ、後側ヘッダ部列における冷媒入口ヘッダ部と同一側の一方のヘッダ部が冷媒出口ヘッダ部となっているとともに冷媒出口ヘッダ部に冷媒出口が通じ、上ヘッダタンクの両ヘッダ部列の他方のヘッダ部が中間ヘッダ部となっているとともに両中間ヘッダ部の内部が相互に通じさせられ、下ヘッダタンクの前後両側に、それぞれ上ヘッダタンクの前後両ヘッダ部列の２つのヘッダ部に跨るように１つの中間ヘッダ部が設けられ、上下両ヘッダタンク間に、左右方向に並んだ複数の熱交換管からなりかつ２列の熱交換管列が前後方向に並んで設けられ、熱交換管の両端部が、ヘッダ部内に通じるように上下両ヘッダタンクに接続され、前側熱交換管列に、冷媒入口ヘッダ部に通じかつ冷媒が上から下に流れる複数の熱交換管からなる第１熱交換管群と、前側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じかつ冷媒が下から上に流れる複数の熱交換管からなる第２熱交換管群とが設けられ、後側熱交換管列に、後側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じかつ冷媒が上から下に流れる複数の熱交換管からなる第１熱交換管群と、冷媒出口ヘッダ部に通じかつ冷媒が下から上に流れる複数の熱交換管からなる第２熱交換管群とが設けられており、冷媒入口から流入した冷媒がすべての熱交換管およびヘッダ部を通過して冷媒出口から流出するようになされ、各熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積が等しくなっている熱交換器を提案した（特許文献１参照）。
【０００４】
一般に、カーエアコンのエバポレータにおいて、カーエアコンが搭載された車両の車室内の快適性を向上させることを目的として、隣接する熱交換管どうしの間の通風間隙を通過してきた吹き出し空気温度をエバポレータの各部において均一にすることが望まれるが、そのために、隣り合う熱交換管どうしの間の通風間隙を流れる空気の風速分布に応じて、各熱交換管への冷媒分流状態を調整する必要がある。
【０００５】
しかしながら、本発明者が鋭意研究した結果、特許文献１記載の熱交換器の場合、各熱交換管列の第２熱交換管群、特に後側熱交換列の冷媒出口ヘッダ部に通じる第２熱交換管群の熱交換管を冷媒が流れる際の圧力損失が、第１熱交換管群の熱交換管を冷媒が流れる際の圧力損失よりもかなり大きくなり、その結果第２熱交換管群の熱交換管を流れる冷媒量が、第１熱交換管群の熱交換管を流れる冷媒量よりも減少する。したがって、各熱交換管列の第１熱交換管群の熱交換管および第２熱交換管群の熱交換管への冷媒分流状態を調整し、各熱交換管列のすべての熱交換管内を流れる冷媒量の均一化を図ることが困難になるおそれがある。
【特許文献１】特開２００５−３００１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の目的は、上記問題を解決し、各熱交換管列の熱交換管への冷媒分流状態を調整しうる熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【０００８】
1)上下方向に間隔をおいて配置された左右方向にのびる１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ上下両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えているとともに、冷媒入口および冷媒出口を有しており、上下両ヘッダタンクのうちのいずれか一方の第１ヘッダタンクに、左右方向に並んだ複数のヘッダ部からなるヘッダ部列が前後方向に間隔をおいて複数列設けられ、同他方の第２ヘッダタンクにおける第１ヘッダタンクの各ヘッダ部列と対応する位置に、第１ヘッダタンクの各ヘッダ部列を構成するヘッダ部の数よりも１つ少ない数のヘッダ部が、第１ヘッダタンクの各ヘッダ部列の隣り合う２つのヘッダ部に跨るように設けられ、上下両ヘッダタンク間に、左右方向に並んだ複数の熱交換管からなりかつ第１ヘッダタンクのヘッダ部列と同数の熱交換管列が前後方向に並んで設けられ、熱交換管の両端部が、ヘッダ部内に通じるように上下両ヘッダタンクに接続され、各熱交換管列に、冷媒が上から下に流れる複数の熱交換管からなる第１熱交換管群と、冷媒が下から上に流れる複数の熱交換管からなる第２熱交換管群とが左右方向に交互に設けられており、冷媒入口から流入した冷媒がすべての熱交換管およびヘッダ部を通過して冷媒出口から流出するようになされている熱交換器において、
最も冷媒出口側に位置する最後の第２熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積が、当該第２熱交換管群の少なくとも左右いずれか一方に隣接する第１熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積よりも大きくなっている熱交換器。
【０００９】
2)最後の第２熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積が、当該第２熱交換管群の少なくとも左右いずれか一方に隣接する第１熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積よりも１．１〜１．７倍大きくなっている上記1)記載の熱交換器。
【００１０】
3)各熱交換管の流路断面積が等しくなっており、最後の第２熱交換管群を構成する熱交換管の数が、当該第２熱交換管群の少なくとも左右いずれか一方に隣接する第１熱交換管群を構成する熱交換管の数よりも多くなっている上記1)または2)記載の熱交換器。
【００１１】
4)最後の第２熱交換管群を構成する熱交換管の数、および当該第２熱交換管群の少なくとも左右いずれか一方に隣接する第１熱交換管群を構成する熱交換管の数が等しくなっており、最後の第２熱交換管群を構成する各熱交換管の流路断面積が、当該第２熱交換管群の少なくとも左右いずれか一方に隣接する第１熱交換管群を構成する各熱交換管の流路断面積よりも大きくなっている上記1)または2)記載の熱交換器。
【００１２】
5)上ヘッダタンクが第１ヘッダタンクになるとともに下ヘッダタンクが第２ヘッダタンクとなり、上ヘッダタンクに、それぞれ２つのヘッダ部からなるヘッダ部列が２列設けられ、前側ヘッダ部列の一方のヘッダ部が冷媒入口ヘッダ部となっているとともに冷媒入口ヘッダ部に冷媒入口が通じ、後側ヘッダ部列における冷媒入口ヘッダ部と同一側の一方のヘッダ部が冷媒出口ヘッダ部となっているとともに冷媒出口ヘッダ部に冷媒出口が通じ、上ヘッダタンクの両ヘッダ部列の他方のヘッダ部が中間ヘッダ部となっているとともに両中間ヘッダ部の内部が相互に通じさせられ、下ヘッダタンクの前後両側に、それぞれ上ヘッダタンクの前後両ヘッダ部列の２つのヘッダ部に跨るように１つの中間ヘッダ部が設けられ、上ヘッダタンクの冷媒出口ヘッダ部に通じる全熱交換管が最後の第２熱交換管群を構成し、冷媒出口ヘッダ部の長さが後側ヘッダ部列の中間ヘッダ部の長さよりも長くなっており、各熱交換管の流路断面積が等しく、冷媒出口ヘッダ部に通じる熱交換管の数が、後側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じる熱交換管の数よりも多くなっている上記1)または2)記載の熱交換器。
【００１３】
6)上ヘッダタンクの前側ヘッダ部列の中間ヘッダ部の長さが冷媒入口ヘッダ部の長さよりも長くなっており、各熱交換管の流路断面積が等しく、上ヘッダタンクの前側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じる全熱交換管が第２熱交換管群を構成し、上ヘッダタンクの前側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じる熱交換管の数が、冷媒入口ヘッダ部に通じる熱交換管の数よりも多くなっている上記5)記載の熱交換器。
【００１４】
7)下ヘッダタンクが第１ヘッダタンクになるとともに上ヘッダタンクが第２ヘッダタンクとなり、下ヘッダタンクに、それぞれ２つのヘッダ部からなるヘッダ部列が２列設けられ、前側ヘッダ部列の一方のヘッダ部が冷媒入口ヘッダ部となっているとともに冷媒入口ヘッダ部に冷媒入口が通じ、後側ヘッダ部列における冷媒入口ヘッダ部と同一側の一方のヘッダ部が冷媒出口ヘッダ部となっているとともに冷媒出口ヘッダ部に冷媒出口が通じ、下ヘッダタンクの両ヘッダ部列の他方のヘッダ部が中間ヘッダ部となっているとともに両中間ヘッダ部の内部が相互に通じさせられ、上ヘッダタンクの前後両側に、それぞれ下ヘッダタンクの前後両ヘッダ部列の２つのヘッダ部に跨るように１つの中間ヘッダ部が設けられ、下ヘッダタンクの後側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じる全熱交換管が最後の第２熱交換管群を構成し、下ヘッダタンクの後側ヘッダ部列の中間ヘッダ部の長さが冷媒出口ヘッダ部の長さよりも長くなっており、各熱交換管の流路断面積が等しく、下ヘッダタンクの後側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じる熱交換管の数が、冷媒出口ヘッダ部に通じる熱交換管の数よりも多くなっている上記1)または2)記載の熱交換器。
【００１５】
8)下ヘッダタンクの冷媒入口ヘッダ部の長さが、前側ヘッダ部列の中間ヘッダ部の長さよりも長くなっており、各熱交換管の流路断面積が等しく、下ヘッダタンクの冷媒入口ヘッダ部に通じる全熱交換管が第２熱交換管群を構成し、下ヘッダタンクの冷媒入口ヘッダ部に通じる熱交換管の数が、前側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じる熱交換管の数よりも多くなっている上記7)記載の熱交換器。
【００１６】
9)各ヘッダタンクが、タンク形成部材と、タンク形成部材における熱交換管側を向いた面を覆う管接続用プレートとにより構成され、タンク形成部材が、ヘッダタンクの長さ方向に伸びるとともに熱交換管側を向いた面に開口した中空部を有し、当該中空部の熱交換管側を向いた開口が管接続用プレートにより塞がれることによりヘッダ部が形成されている上記1)〜8)のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【００１７】
10)タンク形成部材が、第１プレートと、第１プレートと管接続用プレートとの間に介在させられた第２プレートとよりなり、第１プレートおよび第２プレートに跨ってヘッダ部の中空部が形成されている上記9)記載の熱交換器。
【００１８】
11)タンク形成部材の第１プレートに、第１プレートの長さ方向に伸びる外方膨出部が形成され、外方膨出部の内部空間が、ヘッダ部の中空部の一部を形成するようになっている上記10)記載の熱交換器。
【００１９】
12)圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、減圧器およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えており、かつ超臨界冷媒を用いる超臨界冷凍サイクルであって、エバポレータが上記1)〜11)のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる超臨界冷凍サイクル。
【発明の効果】
【００２０】
上記1)の熱交換器によれば、最も冷媒出口側に位置する最後の第２熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積が、当該第２熱交換管群の少なくとも左右いずれか一方に隣接する第１熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積よりも大きくなっているので、この第２熱交換管群の熱交換管を冷媒が流れる際の圧力損失と、これに隣接する第１熱交換管群の熱交換管を冷媒が流れる際の圧力損失とが均一化され、その結果両第２熱交換管群の熱交換管を流れる冷媒量と、第１熱交換管群の熱交換管を流れる冷媒量とが均一化される。したがって、各熱交換管列の第１熱交換管群の熱交換管および第２熱交換管群の熱交換管への冷媒分流状態を熱交換性能を向上させる上で好適なものに調整し、各熱交換管への冷媒の分流状態の均一化を図ることができる。
【００２１】
上記2)の熱交換器によれば、上記1)の効果が一層優れたものになる。
【００２２】
上記3)および4)の熱交換器によれば、最も冷媒出口側に位置する最後の第２熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積を、当該第２熱交換管群の少なくとも左右いずれか一方に隣接する第１熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積よりも、比較的簡単に大きくすることができる。
【００２３】
上記5)の熱交換器によれば、上ヘッダタンクの冷媒出口ヘッダ部に通じる後側熱交換管列の第２熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積が、後側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じる後側熱交換管列の第１熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積よりも大きくなっているので、後側熱交換管列において、第２熱交換管群の熱交換管を冷媒が流れる際の圧力損失と、これに隣接する第１熱交換管群の熱交換管を冷媒が流れる際の圧力損失とが均一化され、その結果第２熱交換管群の熱交換管を流れる冷媒量と、第１熱交換管群の熱交換管を流れる冷媒量とが均一化される。したがって、後側熱交換管列の第１熱交換管群の熱交換管および第２熱交換管群の熱交換管への冷媒分流状態を熱交換性能を向上させる上で好適なものに調整し、各熱交換管への冷媒の分流状態の均一化を図ることができる。
【００２４】
上記6)の熱交換器によれば、上記5)の熱交換器において、上ヘッダタンクの前側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じる前側熱交換管列の第２熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積が、冷媒入口ヘッダ部に通じる前側熱交換管列の第１熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積よりも大きくなっているので、前側熱交換管列においても、この第２熱交換管群の熱交換管を冷媒が流れる際の圧力損失と、これに隣接する第１熱交換管群の熱交換管を冷媒が流れる際の圧力損失とが均一化され、その結果第２熱交換管群の熱交換管を流れる冷媒量と、第１熱交換管群の熱交換管を流れる冷媒量とが均一化される。したがって、前側熱交換管列の第１熱交換管群の熱交換管および第２熱交換管群の熱交換管への冷媒分流状態を熱交換性能を向上させる上で好適なものに調整し、各熱交換管への冷媒の分流状態の均一化を図ることができる。
【００２５】
上記7)の熱交換器によれば、下ヘッダタンクの後側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じる後側熱交換管列の第２熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積が、冷媒出口ヘッダ部に通じる後側熱交換管列の第１熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積よりも大きくなっているので、後側熱交換管列において、この第２熱交換管群の熱交換管を冷媒が流れる際の圧力損失と、これに隣接する第１熱交換管群の熱交換管を冷媒が流れる際の圧力損失とが均一化され、その結果第２熱交換管群の熱交換管を流れる冷媒量と、第１熱交換管群の熱交換管を流れる冷媒量とが均一化される。したがって、後側熱交換管列の第１熱交換管群の熱交換管および第２熱交換管群の熱交換管への冷媒分流状態を熱交換性能を向上させる上で好適なものに調整し、各熱交換管への冷媒の分流状態の均一化を図ることができる。
【００２６】
上記8)の熱交換器によれば、上記7)の熱交換器において、下ヘッダタンクの冷媒入口ヘッダ部に通じる前側熱交換管列の第２熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積が、前側ヘッダ部列の中間ヘッダ部に通じる前側熱交換管列の第１熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積よりも大きくなっているので、前側熱交換管列においても、この第２熱交換管群の熱交換管を冷媒が流れる際の圧力損失と、これに隣接する第１熱交換管群の熱交換管を冷媒が流れる際の圧力損失とが均一化され、その結果第２熱交換管群の熱交換管を流れる冷媒量と、第１熱交換管群の熱交換管を流れる冷媒量とが均一化される。したがって、前側熱交換管列の第１熱交換管群の熱交換管および第２熱交換管群の熱交換管への冷媒分流状態を熱交換性能を向上させる上で好適なものに調整し、各熱交換管への冷媒の分流状態の均一化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明による熱交換器を超臨界冷凍サイクルのエバポレータに適用したものである。
【００２８】
なお、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。また、全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２９】
実施形態１
この実施形態は図１〜１１に示すものである。
【００３０】
図１〜図３はこの発明を適用したエバポレータの全体構成を示し、図４〜図１０はエバポレータの要部の構成を示し、図１１は図１のエバポレータにおける冷媒の流れを示す。
【００３１】
図１〜図３において、超臨界冷媒、たとえばＣＯ２を使用する超臨界冷凍サイクルのエバポレータ(30)は、上下方向に間隔をおいて配置されかつ左右方向に伸びる２つのヘッダタンク(31)(32)と、両ヘッダタンク(31)(32)間に、左右方向に間隔をおいて並列状に配置された上下方向にのびる複数の扁平状熱交換管(33)と、隣接する熱交換管(33)どうしの間の通風間隙、および左右両端の熱交換管(33)の外側に配置されて熱交換管(33)にろう付されたコルゲートフィン(34)と、左右両端のコルゲートフィン(34)の外側にそれぞれ配置されてコルゲートフィン(34)にろう付されたアルミニウムベア製サイドプレート(35)とを備えている。なお、この実施形態において、上側のヘッダタンク(31)を第１ヘッダタンク、下側のヘッダタンク(32)を第２ヘッダタンクというものとする。
【００３２】
図２〜図８に示すように、第１ヘッダタンク(31)は、アルミニウム製タンク形成部材(36)と、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートから形成され、かつタンク形成部材(36)の下面を覆うようにタンク形成部材(36)にろう付された管接続用プレート(37)とを備えている。タンク形成部材(36)は、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートから形成され、かつ上側（外側）に配置された第１プレート(36A)と、金属ベア材、ここではアルミニウムベア材からなり、かつ第１プレート(36A)と管接続用プレート(37)との間に介在させられて両プレート(36A)(37)にろう付された第２プレート(36B)とにより構成されている。そして、第１ヘッダタンク(31)には、左右方向に間隔をおいて並ぶように形成された２つのヘッダ部(1)(2)および(3)(4)からなるヘッダ部列(5)(6)が前後方向に間隔をおいて２列設けられている（図１参照）。
【００３３】
第１ヘッダタンク(31)のタンク形成部材(36)の第１プレート(36A)の前側部分および後側部分に、それぞれ左右方向に伸びる２つの外方膨出部(39A)(39B)(39C)(39D)が左右方向に間隔をおいて形成されている。以下、この実施形態において、前側右部分の外方膨出部(39A)を第１外方膨出部、前側左部分の外方膨出部(39B)を第２外方膨出部、後側右部分の外方膨出部(39C)を第３外方膨出部、後側左部分の外方膨出部(39D)を第４外方膨出部というものとする。第２外方膨出部(39B)の左右方向の長さは第１外方膨出部(39A)の左右方向の長さよりも長く、第３外方膨出部(39C)の左右方向の長さは第４外方膨出部(39D)の左右方向の長さよりも長くなっている。また、各外方膨出部(39A)〜(39D)の膨出高さおよび幅は等しくなっている。第１プレート(36A)における第１〜第４外方膨出部(39A)〜(39D)の内部空間(39a)(39b)(39c)(39d)の下側を向いた開口は第２プレート(36B)により塞がれている。第１プレート(36A)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施することにより形成されている。
【００３４】
管接続用プレート(37)の前後両側部分に、それぞれ前後方向に長い複数の貫通状管挿入穴(41)が、左右方向に間隔をおいて形成されている。前列の右側の複数の管挿入穴(41)は、第１プレート(36A)の第１外方膨出部(39A)の左右方向の範囲内に形成され、前列の左側の複数の管挿入穴(41)は、第２外方膨出部(39B)の左右方向の範囲内に形成され、後列の右側の複数の管挿入穴(41)は、第３外方膨出部(39C)の左右方向の範囲内に形成され、後列の左側の複数の管挿入穴(41)は、第４外方膨出部(39D)の左右方向の範囲内に形成されている。また、各管挿入穴(41)の長さは、各外方膨出部(39A)〜(39D)の前後方向の幅よりも若干長く、管挿入穴(41)の前後両端部は各外方膨出部(39A)〜(39D)の前後両側縁よりも外方に突出している（図３参照）。また、管接続用プレート(37)の前後両側縁部に、それぞれ上方に突出して先端が第１プレート(36A)の外面まで至り、かつ第１プレート(36A)と第２プレート(36B)との境界部分を全長にわたって覆う被覆壁(42)が一体に形成され、第１プレート(36A)および第２プレート(36B)の前後両側面にろう付されている。各被覆壁(42)の突出端に、第１プレート(36A)の外面に係合する複数の係合部(43)が、左右方向に間隔をおいて一体に形成され、第１プレート(36A)にろう付されている。管接続用プレート(37)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより形成されている。
【００３５】
第１ヘッダタンク(31)のタンク形成部材(36)の第２プレート(36B)に、管接続用プレート(37)の管挿入穴(41)を第１プレート(36A)の外方膨出部(39A)〜(39D)の内部空間(39a)〜(39d)に通じさせる貫通状連通穴(44)が、管挿入穴(41)と同じ数だけ形成されている。連通穴(44)は管挿入穴(41)よりも一回り大きくなっている。そして、管接続用プレート(37)の前列の右側の複数の管挿入穴(41)は、第２プレート(36B)の前列の右側の複数の連通穴(44)を介して第１外方膨出部(39A)の内部空間(39a)に通じさせられ、同じく前列の左側の複数の管挿入穴(41)は、第２プレート(36B)の前列の右側の複数の連通穴(44)を介して第２外方膨出部(39B)の内部空間(39b)に通じさせられ、同じく後列の右側の複数の管挿入穴(41)は、第２プレート(36B)の後列の右側の複数の連通穴(44)を介して第３外方膨出部(39C)の内部空間(39c)に通じさせられ、同じく後列の左側の複数の管挿入穴(41)は、第２プレート(36B)の後側の左半部における複数の連通穴(44)を介して第４外方膨出部(39D)の内部空間(39d)に通じさせられている。
【００３６】
タンク形成部材(36)の第２プレート(36B)における第１プレート(36A)の第１外方膨出部(39A)の内部空間(39a)に通じるすべての連通穴(44)、第２外方膨出部(39B)の内部空間(39b)に通じるすべての連通穴(44)および第３外方膨出部(39C)の内部空間(39c)に通じるすべての連通穴(44)は、それぞれ第２プレート(36B)における左右方向に隣り合う連通穴(44)間の前後方向中央部分を切除することにより形成された連通部(46)により連通させられている。そして、第１プレート(36A)の第１〜第３外方膨出部(39A)〜(39C)の内部空間(39a)〜(39c)に通じるすべての連通穴(44)を連通させる連通部(46)、および連通穴(44)の前後方向中央部（連通穴(44)における連通部(46)に対応する部分）によって、第２プレート(36B)に、第１プレート(36A)の第１〜第３外方膨出部(39A)〜(39C)の内部空間(39a)〜(39c)に通じかつ冷媒が左右方向に流れる冷媒流通部(40A)(40B)(40C)が形成されている。
【００３７】
第２プレート(36B)における第１プレート(36A)の第４外方膨出部(39D)の内部空間(39d)に通じる各連通穴(44)と、左右方向に関して当該連通穴(44)と対応する位置にありかつ第２外方膨出部(39B)の内部空間(39b)に通じる各連通穴(44)とは、第２プレート(36B)における前後方向に隣り合う連通穴(44)間の部分を切除することにより形成された冷媒ターン用連通部(45)により連通させられ、これにより第１プレート(36A)の第２および第４外方膨出部(39B)(39D)の内部空間(39b)(39d)どうしが相互に通じ合っている。第２プレート(36B)は、アルミニウムベア材にプレス加工を施すことにより形成されている。
【００３８】
３つのプレート(36A)(36B)(37)の右端部には、それぞれ前後方向に間隔をおいて２つの右方突出部(36a)(36b)(37a)が形成されている。第２プレート(36B)には、前後２つの外方突出部(36b)の先端から右端部の連通穴(44)に通じる切り欠き(47)が形成されており、これにより第１ヘッダタンク(31)の右端部に、第２プレート(36B)の前列右側の冷媒流通部(40A)および第１プレート(36A)の第１外方膨出部(39A)の内部空間(39a)に通じる冷媒入口(48)と、第２プレート(36B)の後列右側の冷媒流通部(40B)および第１プレート(36A)の第３外方膨出部(39C)の内部空間(39c)に通じる冷媒出口(49)とが形成されている。３つのプレート(36A)(36B)(37)の２つの右方突出部(36a)(36b)(37a)にまたがるように、冷媒入口(48)に通じる冷媒流入路(52)および冷媒出口(49)に通じる冷媒流出路(53)を有する冷媒入出部材(51)が、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシート(57)により第１ヘッダタンク(31)にろう付されている。冷媒入出部材(51)は、金属ベア材、ここではアルミニウムベア材からなる。
【００３９】
そして、第１ヘッダタンク(31)のタンク形成部材(36)を構成する２つのプレート(36A)(36B)および管接続用プレート(37)における第１外方膨出部(39A)と対応する部分により冷媒入口ヘッダ部(1)が形成され、同じく第１ヘッダタンク(31)のタンク形成部材(36)を構成する２つのプレート(36A)(36B)および管接続用プレート(37)における第２外方膨出部(39B)と対応する部分により前側中間ヘッダ部(2)が形成されており、入口ヘッダ部(1)および前側中間ヘッダ部(2)により前側のヘッダ部列(5)が構成されている。また、第１ヘッダタンク(31)のタンク形成部材(36)を構成する２つのプレート(36A)(36B)および管接続用プレート(37)における第３外方膨出部(39Cと対応する部分により出口ヘッダ部(2)が形成され、同じく第１ヘッダタンク(31)のタンク形成部材(36)を構成する２つのプレート(36A)(36B)および管接続用プレート(37)における第４外方膨出部(39D)と対応する部分により後側中間ヘッダ部(4)が形成されており、出口ヘッダ部(3)および後側中間ヘッダ部(4)により後側のヘッダ部列(6)が構成されている。第１ヘッダタンク(31)の前側ヘッダ部列(5)の中間ヘッダ部(2)の長さは入口ヘッダ部(1)の長さよりも長く、さらに第１ヘッダタンク(31)の出口ヘッダ部(3)の長さは後側ヘッダ部列(6)の中間ヘッダ部(4)の長さよりも長くなっている。
【００４０】
図１〜図３および図８に示すように、第２ヘッダタンク(32)は、第１ヘッダタンク(31)とほぼ同様な構成であり、同一物および同一部分に同一符号を付す。両ヘッダタンク(31)(32)は、管接続用プレート(37)どうしが対向するように配置されている。第２ヘッダタンク(32)の第１ヘッダタンク(31)との相違点は以下に述べるとおりである。
【００４１】
第２ヘッダタンク(32)の第１プレート(36A)に、左右方向に伸びる２つの外方膨出部(54A)(54B)が前後方向に間隔をおいて形成されている。両外方膨出部(54A)(54B)は、それぞれ第１ヘッダタンク(31)の第１プレート(36A)の第１外方膨出部(39A)と第２外方膨出部(39B)、および第３外方膨出部(39C)と第４外方膨出部(39D)とにそれぞれまたがるように第１プレート(36A)の右端部から左端部にかけて形成されている。前後両外方膨出部(54A)(54B)の膨出高さおよび幅は、第１ヘッダタンク(31)の第１プレート(36A)の外方膨出部(39A)〜(39D)の膨出高さおよび幅と等しくなっている。前後両外方膨出部(54A)(54B)の内部空間(54a)(54b)は、それぞれＣＯ２を左右方向に流すようになっており、ＣＯ２は、前側外方膨出部(54A)の内部空間(54a)を右から左に流れ、後側外方膨出部(54B)の内部空間(54b)を左から右に流れるようになっている。なお、両外方膨出部(54A)(54B)は連通させられていない。
【００４２】
管接続用プレート(37)の前後両側部分に、それぞれ前後方向に長い複数の貫通状管挿入穴(41)が、左右方向に間隔をおいて形成されている。前側のすべての管挿入穴(41)は、第１プレート(36A)の前側外方膨出部(54A)の左右方向の範囲内に形成され、後側のすべての管挿入穴(41)は、後側外方膨出部(54B)の左右方向の範囲内に形成されている。
【００４３】
タンク形成部材(36)の第２プレート(36B)における管接続用プレート(37)の管挿入穴(41)と対応する位置に形成され、かつ管挿入穴(41)を各外方膨出部(54A)(54B)の内部空間(54a)(54b)に通じさせるすべての連通穴(44)は、第２プレート(36B)における左右方向に隣り合う連通穴(44)間の部分を切除することによって形成された連通部(46)により連通させられている。そして、第１プレート(36A)の前後両外方膨出部(54A)(54B)の内部空間(54a)(54b)に通じるすべての連通穴(44)を連通させる連通部(46)、および連通穴(44)の前後方向中央部（連通穴(44)における連通部(46)に対応する部分）によって、第２プレート(36B)に、第１プレート(36A)の前後両外方膨出部(54A)(54B)の内部空間(54a)(54b)に通じかつ冷媒が左右方向に流れる冷媒流通部(55A)(55B)が形成されている。
【００４４】
なお、第２ヘッダタンク(32)には冷媒入口(48)および冷媒出口(49)は形成されていない。
【００４５】
そして、第２ヘッダタンク(32)のタンク形成部材(36)を構成する２つのプレート(36A)(36B)および管接続用プレート(37)における前後両外方膨出部(54A)(54B)と対応する部分により、前後２つの中間ヘッダ部(7)(8)が形成されている。
【００４６】
熱交換管(33)は、金属のベア材、ここではアルミニウム製押出形材からなり、前後方向に幅広の扁平状で、その内部に長さ方向に伸びる複数の冷媒通路(33a)が並列状に形成されており、各熱交換管の流路断面積は等しくなっている。熱交換管(33)の両端部は、それぞれ両ヘッダタンク(31)(32)の管挿入穴(41)に挿入された状態で、管接続用プレート(37)のろう材層を利用して管接続用プレート(37)にろう付されている。熱交換管(33)の両端は第２プレート(36B)の厚さ方向の中間部まで連通穴(44)内に入り込んでいる。
【００４７】
全熱交換管(33)は、左右方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の熱交換管(33)からなりかつ第１ヘッダタンク(31)のヘッダ部列(5)(6)と同数、すなわち前後２列の熱交換管列(10)(11)に分けられている。前側熱交換管列(10)の右側部分に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は、第１ヘッダタンク(31)の入口ヘッダ部(1)内（第１外方膨出部(39A)の内部空間(39a)および前列右側の冷媒流通部(40A)）および第２ヘッダタンク(32)の前側中間ヘッダ部(7)内（前側外方膨出部(54A)の内部空間(54a)および前列の冷媒流通部(55A)）の右側部分に通じるように両ヘッダタンク(31)(32)に接続され、同じく左側部分に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は、第１ヘッダタンク(31)の前側ヘッダ部列(5)の前側中間ヘッダ部(2)内（第２外方膨出部(39B)の内部空間(39b)および前列左側の冷媒流通部(40B)）および第２ヘッダタンク(32)の前側中間ヘッダ部(7)内（前側外方膨出部(54A)の内部空間(54a)および前列の冷媒流通部(55A)）の左側部分に通じるように両ヘッダタンク(31)(32)に接続されている。また、後側熱交換管列(11)の右側部分に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は、第１ヘッダタンク(31)の出口ヘッダ部(3)内（第３外方膨出部(39C)の内部空間(39c)および後列右側の冷媒流通部(40C)）および第２ヘッダタンク(32)の後側中間ヘッダ部(8)内（後側外方膨出部(54B)の内部空間(54b)および後列の冷媒流通部(55B)）の右側部分に通じるように両ヘッダタンク(31)(32)に接続され、同じく左側部分に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は、第１ヘッダタンク(31)の後側ヘッダ部列(6)の左側中間ヘッダ部(4)内（第４外方膨出部(39D)の内部空間(39d)および当該内部空間(39d)に通じる連通穴(44)）および第２ヘッダタンク(32)の後側中間ヘッダ部(8)内（後側外方膨出部(54B)の内部空間(54b)および後列の冷媒流通部(55B)）の左側部分に通じるように両ヘッダタンク(31)(32)に接続されている。
【００４８】
そして、第１ヘッダタンク(31)の入口ヘッダ部(1)および第２ヘッダタンク(32)の前側中間ヘッダ部(7)に通じる熱交換管(33)、ならびに第１ヘッダタンク(31)の後側ヘッダ部列(6)の中間ヘッダ部(4)および第２ヘッダタンク(32)の後側中間ヘッダ部(8)に通じる熱交換管(33)により、それぞれ冷媒が上から下に流れる第１熱交換管群(12)が形成されている。また、第１ヘッダタンク(31)の出口ヘッダ部(3)および第２ヘッダタンク(32)の後側中間ヘッダ部(8)に通じる熱交換管(33)、ならびに第１ヘッダタンク(31)の前側ヘッダ部列(5)の中間ヘッダ部(2)および第２ヘッダタンク(32)の前側中間ヘッダ部(7)に通じる熱交換管(33)により、それぞれ冷媒が下から上に流れる第２熱交換管群(13)が形成されている。したがって、各熱交換管列(10)(11)には第１熱交換管群(12)と第２熱交換管群(13)とが左右方向に並んで設けられており、第１ヘッダタンク(31)の前側ヘッダ部列(5)の中間ヘッダ部(2)の長さが入口ヘッダ部(1)の長さよりも長いこと、および第１ヘッダタンク(31)の出口ヘッダ部(3)の長さが後側ヘッダ部列(6)の中間ヘッダ部(4)の長さよりも長いことによって、第２熱交換管群(13)を構成する熱交換管(33)の数が、第１熱交換管群(12)を構成する熱交換管(33)の数よりも多くなっている。その結果、各熱交換管(33)の流路断面積が等しくなっていることから、各第２熱交換管群(13)を構成する全熱交換管(33)の総流路断面積が、これに隣接する第１熱交換管群(12)を構成する全熱交換管(33)の総流路断面積よりも大きくなっており、たとえば１．１〜１．７倍大きくなっていることが好ましい。
【００４９】
なお、熱交換管(33)としては、アルミニウム押出形材製のものに代えて、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートに圧延加工を施すことにより形成され、かつ連結部を介して連なった２つの平坦壁形成部と、各平坦壁形成部における連結部とは反対側の側縁より隆起状に一体成形された側壁形成部と、平坦壁形成部の幅方向に所定間隔をおいて両平坦壁形成部よりそれぞれ隆起状に一体成形された複数の仕切壁形成部とを備えた板を、連結部においてヘアピン状に曲げて側壁形成部どうしを突き合わせて相互にろう付し、仕切壁形成部により仕切壁を形成したものを用いてもよい。
【００５０】
コルゲートフィン(34)は両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートを用いて波状に形成されたものであり、その波頭部と波底部を連結する連結部に、前後方向に並列状に複数のルーバが形成されている。コルゲートフィン(34)は前後両熱交換管列(10)(11)に共有されており、その前後方向の幅は前側熱交換管列(10)の熱交換管(33)の前側縁と後側熱交換管列(11)の熱交換管(33)の後側縁との間隔をほぼ等しくなっている。なお、１つのコルゲートフィン(34)が前後両熱交換管列(10)(11)に共有される代わりに、両熱交換管列(10)(11)の隣り合う熱交換管(33)どうしの間にそれぞれコルゲートフィンが配置されていてもよい。
【００５１】
両ヘッダタンク(31)(32)は、図９および図１０に示すようにして製造されている。
【００５２】
まず、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより、外方膨出部(39A)(39B)(39C)(39D)(54A)(54B)を有する第１プレート(36A)を形成する。また、アルミニウムベア材にプレス加工を施すことにより、連通穴(44)、連通部(45)(46)および冷媒流通部(40A)(40B)(40C)(55A)(55B)を有する第２プレート(36B)を形成する。さらに、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより、管挿入穴(41)、被覆壁(42)および被覆壁(42)に真っ直ぐに連なった係合部形成用突片(43A)を有する管接続用プレート(37)を形成する。第１ヘッダタンク(31)の第１プレート(36A)、第２プレート(36B)および管接続用プレート(37)には、それぞれ右方突出部(36a)(36b)(37a)を形成し、さらに第２プレート(36B)には切り欠き(47)を形成しておく。
【００５３】
ついで、３つのプレート(36A)(36B)(37)を積層状に組み合わせた後、突片(43A)を曲げて係合部(43)を形成し、係合部(43)を第１プレート(36A)に係合させて仮止め体をつくる。その後、第１プレート(36A)のろう材層および管接続用プレート(37)のろう材層を利用して３つのプレート(36A)(36B)(37)を相互にろう付するとともに、被覆壁(42)を第２プレート(36B)および第１プレート(36A)の前後両側面にろう付し、さらに係合部(43)を第１プレート(36A)にろう付する。こうして、両ヘッダタンク(31)(32)が製造されている。
【００５４】
エバポレータ(30)は、ヘッダタンク(31)(32)を製造する際の上述した２つの仮止め体と、複数の熱交換管(33)およびコルゲートフィン(34)とを用意すること、２つの仮止め体を、管接続用プレート(37)どうしが対向するように間隔をおいて配置すること、複数の熱交換管(33)とコルゲートフィン(34)とを交互に配置すること、熱交換管(33)の両端部をそれぞれ両仮止め体の管接続用プレート(37)の管挿入穴(41)内に挿入すること、両端のコルゲートフィン(34)の外側にサイドプレート(35)を配置すること、３つのプレート(36A)(36B)(37)にまたがるように、ブレージングシート(57)を介して冷媒入出部材(51)を配置すること、ならびに仮止め体の３つのプレート(36A)(36B)(37)を相互にろう付してヘッダタンク(31)(32)を形成すると同時に、熱交換管(33)をヘッダタンク(31)(32)に、フィン(34)を熱交換管(33)に、サイドプレート(35)をフィン(34)に、入出部材(51)を第１ヘッダタンク(31)にそれぞれろう付することによって製造される。
【００５５】
エバポレータ(30)は、圧縮機、ガスクーラ、減圧器およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器とともに超臨界冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして車両、たとえば自動車に搭載される。
【００５６】
上述したエバポレータ(30)において、図１１に示すように、減圧器としての膨張弁を通過して減圧された液相のＣＯ２ が、入出部材(51)の冷媒流入路(52)を通って冷媒入口(48)から第１ヘッダタンク(31)の入口ヘッダ部(1)内に入り、その内部を左方に流れながら分流して、前側熱交換管列(10)の第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入する。
【００５７】
前側熱交換管列(10)の第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入したＣＯ２は、冷媒通路(33a)内を下方に流れて第２ヘッダタンク(32)の前側中間ヘッダ部(7)内の右側部分流入し、その内部を左方に流れ、分流して前側熱交換管列(10)の第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入する。
【００５８】
前側熱交換管列(10)の第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入したＣＯ２は、流れ方向を変えて冷媒通路(33a)内を上方に流れて第１ヘッダタンク(31)の前側ヘッダ部列(5)の中間ヘッダ部(2)内に入り、その内部を左方に流れるとともに、第２プレート(36B)の冷媒ターン用連通部(45)を通って後側ヘッダ部列(6)の中間ヘッダ部(4)内に入る。後側ヘッダ部列(6)の中間ヘッダ部(4)内に流入したＣＯ２は、後側熱交換管列(11)の第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入し、流れ方向を変えて冷媒通路(33a)内を下方に流れて第２ヘッダタンク(32)の後側中間ヘッダ部(8)内の左側部分に流入し、その内部を右方に流れ、分流して後側熱交換管列(11)の第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入する。
【００５９】
後側熱交換管列(11)の第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入したＣＯ２は、流れ方向を変えて冷媒通路(33a)内を上方に流れて第１ヘッダタンク(31)の出口ヘッダ部(3)内に入り、その内部を右方に流れ、冷媒出口(49)および入出部材(51)の冷媒流出路(53)を通って流出する。そして、ＣＯ２が熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内を流れる間に、通風間隙を図１および図１１に矢印Ｘで示す方向に流れる空気と熱交換をし、気相となって流出する。
【００６０】
このとき、後側熱交換管列(11)の第２熱交換管群(13)を構成する全熱交換管(33)の総流路断面積が、後側熱交換管列(11)の第１熱交換管群(12)を構成する全熱交換管(33)の総流路断面積よりも大きくなっているので、後側熱交換管列(11)において、第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)を冷媒が流れる際の圧力損失と、これに隣接する第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)を冷媒が流れる際の圧力損失とが均一化され、その結果第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)を流れる冷媒量と、第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)を流れる冷媒量とが均一化される。したがって、後側熱交換管列(11)の第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)および第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)への冷媒分流状態を熱交換性能を向上させる上で好適なものに調整し、各熱交換管(33)への冷媒の分流状態の均一化を図ることができる。また、前側熱交換管列(10)の第２熱交換管群(13)を構成する全熱交換管(33)の総流路断面積が、前側熱交換管列(10)の第１熱交換管群(12)を構成する全熱交換管(33)の総流路断面積よりも大きくなっているので、前側熱交換管列(10)においても、この第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)を冷媒が流れる際の圧力損失と、これに隣接する第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)を冷媒が流れる際の圧力損失とが均一化され、その結果第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)を流れる冷媒量と、第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)を流れる冷媒量とが均一化される。したがって、前側熱交換管列(10)の第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)および第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)への冷媒分流状態を熱交換性能を向上させる上で好適なものに調整し、各熱交換管(33)への冷媒の分流状態の均一化を図ることができる。
【００６１】
実施形態２
この実施形態は図１２〜図１６に示すものである。
【００６２】
図１２はこの発明を適用したエバポレータの全体構成を示し、図１３〜図１５はエバポレータの要部の構成を示し、図１６は図１２のエバポレータにおける冷媒の流れを示す。
【００６３】
図１２において、超臨界冷媒、たとえばＣＯ２を使用する超臨界冷凍サイクルのエバポレータ(60)は、上下方向に間隔をおいて配置されかつ左右方向に伸びる２つのヘッダタンク(61)(62)と、両ヘッダタンク(61)(62)間に、左右方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の扁平状熱交換管(33)と、隣接する熱交換管(33)どうしの間の通風間隙、および左右両端の熱交換管(33)の外側に配置されて熱交換管(33)にろう付されたコルゲートフィン(34)と、左右両端のコルゲートフィン(34)の外側にそれぞれ配置されてコルゲートフィン(34)にろう付されたアルミニウムベア製サイドプレート(35)とを備えている。なお、この実施形態において、上側のヘッダタンク(61)を第２ヘッダタンク、下側のヘッダタンク(62)を第１ヘッダタンクというものとする。
【００６４】
第２ヘッダタンク(61)は、図１３に示すように、実施形態１のエバポレータ(30)の第２ヘッダタンク(32)と同一構成のものを上下逆向きに配置したものである。
【００６５】
第１ヘッダタンク(62)は、実施形態１のエバポレータ(30)の第１ヘッダタンク(31)と似た構成のものを上下逆向きに配置したものである。
【００６６】
第１ヘッダタンク(62)における実施形態１のエバポレータ(30)の第１ヘッダタンク(31)との相違点は次の通りである。すなわち、図１２、図１４および図１５に示すように、タンク形成部材(36)の第１プレート(36A)の前側右部分に形成された第１外方膨出部(63A)の長さは、前側左部分に形成された第２外方膨出部(63B)の左右方向の長さよりも長くなっているとともに、後側左部分に形成された第４外方膨出部(63D)の左右方向の長さは、後側右部分に形成された第３外方膨出部(63C)の左右方向の長さよりも長くなっている。タンク形成部材(36)の第２プレート(36B)における第１プレート(36A)の第１外方膨出部(63A)の内部空間(63a)に通じるすべての連通穴(44)、第３外方膨出部(63C)の内部空間(63c)に通じるすべての連通穴(44)および第４外方膨出部(63D)の内部空間(63d)に通じるすべての連通穴(44)は、それぞれ第２プレート(36B)における左右方向に隣り合う連通穴(44)間の前後方向中央部分を切除することにより形成された連通部(46)により連通させられている。そして、第１プレート(36A)の第１外方膨出部(63A)、第３外方膨出部(63C)および第４外方膨出部(63D)の内部空間(63a)(63b)(63c)に通じるすべての連通穴(44)を連通させる連通部(46)、および連通穴(44)の前後方向中央部（連通穴(44)における連通部(46)に対応する部分）によって、第２プレート(36B)に、第１プレート(36A)の第１外方膨出部(63A)、第３外方膨出部(63C)および第４外方膨出部(63D)の内部空間(63a)(63b)(63c)に通じかつ冷媒が左右方向に流れる冷媒流通部(64A)(64B)(64C)が形成されている。第２プレート(36B)における第１プレート(36A)の第２外方膨出部(63B)の内部空間(63b)に通じる各連通穴(44)と、左右方向に関して当該連通穴(44)と対応する位置にありかつ第４外方膨出部(63D)の内部空間(63d)に通じる各連通穴(44)とは、第２プレート(36B)における前後方向に隣り合う連通穴(44)間の部分を切除することにより形成された冷媒ターン用連通部(45)により連通させられ、これにより第１プレート(36A)の第２
および第４外方膨出部(63B)(63D)の内部空間(63b)(63d)どうしが相互に通じ合っている。
【００６７】
そして、第１ヘッダタンク(62)のタンク形成部材(36)を構成する２つのプレート(36A)(36B)および管接続用プレート(37)における第１外方膨出部(63A)と対応する部分により冷媒入口ヘッダ部(65)が形成され、同じく第１ヘッダタンク(62)のタンク形成部材(36)を構成する２つのプレート(36A)(36B)および管接続用プレート(37)における第２外方膨出部(63B)と対応する部分により前側中間ヘッダ部(66)が形成されており、入口ヘッダ部(65)および前側中間ヘッダ部(66)により前側のヘッダ部列(67)が構成されている。また、第１ヘッダタンク(62)のタンク形成部材(36)を構成する２つのプレート(36A)(36B)および管接続用プレート(37)における第３外方膨出部(63C)と対応する部分により出口ヘッダ部(68)が形成され、同じく第１ヘッダタンク(62)のタンク形成部材(36)を構成する２つのプレート(36A)(36B)および管接続用プレート(37)における第４外方膨出部(63D)と対応する部分により後側中間ヘッダ部(69)が形成されており、出口ヘッダ部(68)および後側中間ヘッダ部(69)により後側のヘッダ部列(71)が構成されている。第１ヘッダタンク(62)の前側ヘッダ部列(67)の入口ヘッダ部(65)の長さは中間ヘッダ部(66)の長さよりも長く、さらに第１ヘッダタンク(62)の後側ヘッダ部列(71)の中間ヘッダ部(69)の長さは出口ヘッダ部(68)の長さよりも長くなっている。
【００６８】
前側熱交換管列(10)の右側部分に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は、第２ヘッダタンク(61)の前側中間ヘッダ部(7)内（前側外方膨出部(54A)の内部空間(54a)および前列の冷媒流通部(55A)）の右側部分および入口ヘッダ部(65)内（第１外方膨出部(63A)の内部空間(63a)および前列右側の冷媒流通部(64A)）に通じるように両ヘッダタンク(61)(62)に接続され、同じく左側部分に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は、第２ヘッダタンク(61)の前側中間ヘッダ部(7)内（前側外方膨出部(54A)の内部空間(54a)および前列の冷媒流通部(55A)）の左側部分および第１ヘッダタンク(62)の前側ヘッダ部列(67)の前側中間ヘッダ部(66)内（第２外方膨出部(63B)の内部空間(63b)および当該内部空間(63b)に通じる連通穴(44)）に通じるように両ヘッダタンク(61)(62)に接続されている。また、後側熱交換管列(11)の右側部分に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は、第２ヘッダタンク(61)の後側中間ヘッダ部(8)内（後側外方膨出部(54B)の内部空間(54b)および後列の冷媒流通部(55B)）の右側部分および第１ヘッダタンク(62)の出口ヘッダ部(3)内（第３外方膨出部(63C)の内部空間(63c)および後列右側の冷媒流通部(64B)）に通じるように両ヘッダタンク(61)(62)に接続され、同じく左側部分に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は、第２ヘッダタンク(61)の後側中間ヘッダ部(8)内（後側外方膨出部(54B)の内部空間(54b)および後列の冷媒流通部(55B)）の左側部分および第１ヘッダタンク(62)の後側ヘッダ部列(71)の中間ヘッダ部(69)内（第４外方膨出部(63D)の内部空間(63d)および後列左側の冷媒流通部(64C)）に通じるように両ヘッダタンク(61)(62)に接続されている。
【００６９】
そして、第２ヘッダタンク(61)の前側中間ヘッダ部(7)および第１ヘッダタンク(62)の前側ヘッダ部列(67)の中間ヘッダ部(66)に通じる熱交換管(33)、ならびに第２ヘッダタンク(61)の後側中間ヘッダ部(8)および第１ヘッダタンク(62)の出口ヘッダ部(68)に通じる熱交換管(33)により、それぞれ冷媒が上から下に流れる第１熱交換管群(12)が形成されている。また、第１ヘッダタンク(62)の前側中間ヘッダ部(7)および第１ヘッダタンク(62)の入口ヘッダ部(65)に通じる熱交換管(33)、ならびに第２ヘッダタンク(61)の後側中間ヘッダ部(8)および第１ヘッダタンク(62)の後側ヘッダ部列(71)の中間ヘッダ部(69)に通じる熱交換管(33)により、それぞれ冷媒が下から上に流れる第２熱交換管群(13)が形成されている。したがって、各熱交換管列(10)(11)には第１熱交換管群(12)と第２熱交換管群(13)とが左右方向に並んで設けられており、第１ヘッダタンク(62)の入口ヘッダ部(65)の長さが前側ヘッダ部列(67)の中間ヘッダ部(66)の長さよりも長いこと、および第１ヘッダタンク(62)の後側ヘッダ部列(71)の中間ヘッダ部(69)の長さが出口ヘッダ部(68)の長さよりも長いことによって、第２熱交換管群(13)を構成する熱交換管(33)の数が、第１熱交換管群(12)を構成する熱交換管(33)の数よりも多くなっている。その結果、各熱交換管(33)の流路断面積が等しくなっていることから、各第２熱交換管群(13)を構成する全熱交換管(33)の総流路断面積が、これに隣接する第１熱交換管群(12)を構成する全熱交換管(33)の総流路断面積よりも大きくなっており、たとえば１．１〜１．７倍大きくなっていることが好ましい。
【００７０】
実施形態２のエバポレータ(60)におけるその他の構成は、実施形態１のエバポレータ(30)と同様であり、実施形態１のエバポレータ(30)と同様な方法で製造される。
【００７１】
上述したエバポレータ(60)において、図１６に示すように、減圧器としての膨張弁を通過して減圧された液相のＣＯ２ が、入出部材(51)の冷媒流入路(52)を通って冷媒入口(48)から第１ヘッダタンク(62)の入口ヘッダ部(65)内に入り、その内部を左方に流れながら分流して、前側熱交換管列(10)の第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入する。
【００７２】
前側熱交換管列(10)の第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入したＣＯ２は、冷媒通路(33a)内を上方に流れて第２ヘッダタンク(61)の前側中間ヘッダ部(7)内の右側部分流入し、その内部を左方に流れ、分流して前側熱交換管列(10)の第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入する。
【００７３】
前側熱交換管列(10)の第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入したＣＯ２は、流れ方向を変えて冷媒通路(33a)内を下方に流れて第１ヘッダタンク(62)の前側ヘッダ部列(67)の中間ヘッダ部(66)内に入り、第２プレート(36B)の冷媒ターン用連通部(45)を通って後側ヘッダ部列(71)の中間ヘッダ部(69)内に入る。後側ヘッダ部列(71)の中間ヘッダ部(69)内に流入したＣＯ２は、その内部を流れながら分流して後側熱交換管列(11)の第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入し、流れ方向を変えて冷媒通路(33a)内を上方に流れて第２ヘッダタンク(61)の後側中間ヘッダ部(8)内の左側部分に流入し、その内部を右方に流れ、分流して後側熱交換管列(11)の第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入する。
【００７４】
後側熱交換管列(11)の第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入したＣＯ２は、流れ方向を変えて冷媒通路(33a)内を下方に流れて第１ヘッダタンク(62)の出口ヘッダ部(68)内に入り、その内部を右方に流れ、冷媒出口(49)および入出部材(51)の冷媒流出路(53)を通って流出する。そして、ＣＯ２が熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内を流れる間に、通風間隙を図１２および図１６に矢印Ｘで示す方向に流れる空気と熱交換をし、気相となって流出する。
【００７５】
このとき、後側熱交換管列(11)の第２熱交換管群(13)を構成する全熱交換管(33)の総流路断面積が、後側熱交換管列(11)の第１熱交換管群(12)を構成する全熱交換管(33)の総流路断面積よりも大きくなっているので、後側熱交換管列(11)において、第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)を冷媒が流れる際の圧力損失と、これに隣接する第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)を冷媒が流れる際の圧力損失とが均一化され、その結果第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)を流れる冷媒量と、第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)を流れる冷媒量とが均一化される。したがって、後側熱交換管列(11)の第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)および第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)への冷媒分流状態を熱交換性能を向上させる上で好適なものに調整し、各熱交換管(33)への冷媒の分流状態の均一化を図ることができる。また、前側熱交換管列(10)の第２熱交換管群(13)を構成する全熱交換管(33)の総流路断面積が、前側熱交換管列(10)の第１熱交換管群(12)を構成する全熱交換管(33)の総流路断面積よりも大きくなっているので、前側熱交換管列(10)においても、この第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)を冷媒が流れる際の圧力損失と、これに隣接する第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)を冷媒が流れる際の圧力損失とが均一化され、その結果第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)を流れる冷媒量と、第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)を流れる冷媒量とが均一化される。したがって、前側熱交換管列(10)の第１熱交換管群(12)の熱交換管(33)および第２熱交換管群(13)の熱交換管(33)への冷媒分流状態を熱交換性能を向上させる上で好適なものに調整し、各熱交換管(33)への冷媒の分流状態の均一化を図ることができる。
【００７６】
上記２つの実施形態では、各熱交換管(33)の流路断面積が等しくなっており、第２熱交換管群(13)を構成する熱交換管(33)の数が、第１熱交換管群(12)を構成する熱交換管(33)の数よりも多くなっていることにより、第２熱交換管群(13)を構成する全熱交換管(33)の総流路断面積が、第１熱交換管群(12)を構成する全熱交換管(33)の総流路断面積よりも大きくなっているが、これに代えて、第２熱交換管群を構成する熱交換管の数、および第１熱交換管群を構成する熱交換管の数が等しくなっており、第２熱交換管群を構成する各熱交換管の流路断面積が、第１熱交換管群を構成する各熱交換管の流路断面積よりも大きくなっていることにより、第２熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積が、第１熱交換管群を構成する全熱交換管の総流路断面積よりも大きくなっていてもよい。
【００７７】
また、上記２つの実施形態では、タンク形成部材(36)の第２プレート(36B)の数は１であるが、これに限定されるものではなく、第１プレート(36A)と管接続用プレート(37)との間に、複数の第２プレート(36B)が積層状に介在させられていてもよい。この場合、各第２プレート(36B)に連通穴(44)、連通部(45)(46)などが形成される。
【００７８】
また、上記２つの実施形態においては、この発明による熱交換器が超臨界冷凍サイクルのエバポレータに適用されているが、これに限るものではなく、この発明による熱交換器は、他の用途に供されることもある。
【００７９】
さらに、上記２つの実施形態においては、超臨界冷凍サイクルの超臨界冷媒として、ＣＯ２が使用されているが、これに限定されるものではなく、エチレン、エタン、酸化窒素などが使用される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】この発明による熱交換器を適用したエバポレータの実施形態１の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１のエバポレータの前側部分を示す後方から前方を見た一部省略垂直断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ線拡大断面図である。
【図６】図２のＤ−Ｄ線断面図である。
【図７】図１のエバポレータにおける第１ヘッダタンクの右端部を示す分解斜視図である。
【図８】図２のＥ−Ｅ線断面図である。
【図９】図１のエバポレータの第１ヘッダタンクの部分を示す分解斜視図である。
【図１０】図１のエバポレータの第２ヘッダタンクの部分を示す分解斜視図である。
【図１１】図１のエバポレータにおける冷媒の流れを示す図である。
【図１２】この発明による熱交換器を適用したエバポレータの実施形態２の全体構成を示す斜視図である。
【図１３】図１２のエバポレータの第１ヘッダタンクの部分を示す分解斜視図である。
【図１４】図１２のエバポレータの第２ヘッダタンクの部分を示す分解斜視図である。
【図１５】図１２のエバポレータの第２ヘッダタンクの部分を示す水平断面図である。
【図１６】図１２のエバポレータにおける冷媒の流れを示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
(1)：冷媒入口ヘッダ部
(2)：中間ヘッダ部
(3)：冷媒出口ヘッダ部
(4)：中間ヘッダ部
(5)：前側ヘッダ部列
(6)：後側ヘッダ部列
(7)(8)：中間ヘッダ部
(10)：前側熱交換管列
(11)：後側熱交換管列
(12)：第１熱交換管群
(13)：第２熱交換管群
(30)：エバポレータ（熱交換器）
(31)(32)：ヘッダタンク
(33)：熱交換管
(36)：タンク形成部材
(36A)：第１プレート
(36B)：第２プレート
(37)：管接続用プレート
(39A)〜(39D)：外方膨出部
(39a)〜(39d)：内部空間
(60)：エバポレータ
(61)(62)：ヘッダタンク
(63A)〜(63D)：外方膨出部
(65)：冷媒入口ヘッダ部
(66)：中間ヘッダ部
(67)：前側ヘッダ部列
(68)：冷媒出口ヘッダ部
(69)：中間ヘッダ部
(71)：後側ヘッダ部列
【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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