(57)【要約】【課題】比較的簡素な構成で圧力損失の増加を抑えつつ、内部流体によって熱交換される外部流体の温度分布を積極的に調節可能とする熱交換器を提供する。【解決手段】内部を流体が流通し、複数積層されるチューブ１１０と、チューブ１１０の積層方向に延びて、チューブ１１０の長手方向における両チューブ端部１１１側に配置されるヘッダタンク１４０とを有する熱交換器において、チューブ端部１１１をヘッダタンク１４０の内部空間１４１の外側領域で接続し、内部空間１４１を複数の区画室１４１ａ〜１４１ｅに区画する区画壁１５１、１５１ａと、チューブ１１０および区画室１４１ａ〜１４１ｅ内を連通させる連通孔１６１とを設け、区画壁１５１、１５１ａおよび連通孔１６１の設定位置に応じて流体が複数のチューブ１１０を流れる際の位置および向きが調節可能となるようにする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を流体が流通し、複数積層されるチューブ（１１０）と、
前記チューブ（１１０）の積層方向に延びて、前記チューブ（１１０）の長手方向における両チューブ端部（１１１）側に配置されるヘッダタンク（１４０）とを有する熱交換器において、
前記チューブ端部（１１１）は、前記ヘッダタンク（１４０）の内部空間（１４１）の外側領域で接続され、
前記内部空間（１４１）を複数の区画室（１４１ａ〜１４１ｅ）に区画する区画壁（１５１、１５１ａ）と、
前記チューブ（１１０）および前記区画室（１４１ａ〜１４１ｅ）内を連通させる連通孔（１６１）とが設けられ、
前記区画壁（１５１、１５１ａ）および連通孔（１６１）の設定位置に応じて、前記流体が前記複数のチューブ（１１０）を流れる際の位置および向きを調節可能としたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記複数のチューブ（１１０）のうち、前記流体の上流側と成るチューブ群（１１０ａ）と下流側と成るチューブ群（１１０ｄ）の各チューブ（１１０）の積層位置が互いに混在して形成される部位を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記互いに混在する前記各チューブ（１１０）の積層位置は、前記両チューブ群（１１０ａ、１１０ｄ）を構成する各チューブ（１１０）が１本ずつ交互に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記両チューブ群（１１０ａ、１１０ｄ）内の前記流体は、対向流を形成するようにしたことを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記連通孔（１６１）の開口面積は、前記流体の前記各チューブ（１１０）を流通する流量が少ない部位程、大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項６】
１本の前記チューブ（１１０）の前記両チューブ端部（１１１）における前記連通孔（１６１）の配置位置は、対角線上に位置するように設けられるものを含むことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項７】
複数積層される前記チューブ（１１０）は、このチューブ（１１０）の外側を流通する外部流体の流れ方向に複数配置されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項８】
前記外部流体の上流側と下流側の前記チューブ（１１０）内の前記流体は、対向流を形成する部位を含むことを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記複数積層されるチューブ（１１０）は、１列に配置されており、
前記連通孔（１６１）および前記区画壁（１５１、１５１ａ）によって前記流体が流通する流路が、前記チューブ（１１０）の積層される一端側から他端側に向かい、更に前記一端側に戻るようにチューブ群（１１０ａ〜１１０ｄ）毎にターンして形成され、且つ、前記各ターンのうち少なくとも最初のターンと最後のターンにおいて、前記両ターンを構成する各チューブ群（１１０ａ、１１０ｄ）の各チューブ（１１０）の積層位置が互いに混在して形成されるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記チューブ（１１０）の一本毎の形状が略１８０度で奇数回折り曲げられて形成されると共に、前記チューブ端部（１１１）が同一方向となるように配置され、
前記ヘッダタンク（１４０）は、前記チューブ端部（１１１）側に集約されたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記チューブ（１１０）の折り曲げ回数は、前記流体の前記各チューブ（１１０）を流通する流量が少ない部位程、少なくなるように形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記両チューブ端部（１１１）側に接続される前記両ヘッダタンク（１４０）間には、前記流体が前記両ヘッダタンク（１４０）内に流入可能とする流入連通路（１９１）と、前記流体が前記両ヘッダタンク（１４０）から流出可能とする流出連通路（１９２）とが設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記ヘッダタンク（１４０）は、少なくとも外側に形成される平面部（１５２）、および前記平面部（１５２）の内側に形成されて前記内部空間（１４１）に相当する凸状部（１５３）を有するタンク部（１５０）と、
平板状の中間プレート（１６０）と、
前記チューブ端部（１１１）が挿入接続される平板状のタンクプレート（１７０）とが積層されて形成されるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１４】
前記タンク部（１５０）および前記中間プレート（１６０）は、一体で形成されるようにしたことを特徴とする請求項１３に記載の熱交換器。
【請求項１５】
前記タンク部（１５０）は、押し出し成形により形成されるようにしたことを特徴とする請求項１３または請求項１４のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記ヘッダタンク（１４０）は、パイプ部材（１５０ａ）が接合される平板状の中間プレート（１６０）と、
前記チューブ端部（１１１）が挿入接続される平板状のタンクプレート（１７０）とが積層されて形成されるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１７】
前記ヘッダタンク（１４０）の前記内部空間（１４１）の幅方向寸法（Ｌｎ）は、前記チューブ（１１０）の幅方向寸法（Ｌｔ）よりも小さくなるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に関するものであり、例えば車両用空調装置内に設けられる蒸発器に適用して好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱交換器として、例えば特許文献１に示されものが知られている。この熱交換器は、車両用空調装置内に設けられる蒸発器であり、複数積層配置されるチューブ群が外部流体の流れ方向に複数配列され、チューブの両端部側がチューブの配列に合せて設けられた複数のタンク部に接続され、チューブとタンク部とによって冷媒流路が形成されている。タンク部内には区画壁が設けられ、この区画壁によって、内部を流通する冷媒は、外部流体の流れ方向の上流側あるいは下流側いずれか一方の冷媒流路をターンして流れ、その後他方の冷媒流路を逆方向にターンして流出するようにしている。そして、タンク部内の所定部位には、流路を絞る絞り部が設けられるようにしている。
【０００３】
これにより、液冷媒が比較的多く存在する冷媒入口側の冷媒流路とガス冷媒が多い冷媒出口側の冷媒流路とが、外部流体の流れ方向に直列になるので、冷媒流量が少ない時でも蒸発器吹出し空気温度分布を均一にできるようにしている。
【０００４】
また、絞り部によって冷媒分布を任意に調整可能とし、外部流体の流れ方向に重なるチューブ郡での冷媒分布の不均一を相殺して、蒸発器吹出し空気温度分布の一層の均一化を図るようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−７４３８８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蒸発器吹出し空気温度分布を綿密に調整するためには多数の絞り部が必要となり、部品点数の増加を招き、更には冷媒の圧力損失が増大してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、比較的簡素な構成で圧力損失の増加を抑えつつ、内部流体によって熱交換される外部流体の温度分布を積極的に調節可能とする熱交換器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、内部を流体が流通し、複数積層されるチューブ（１１０）と、チューブ（１１０）の積層方向に延びて、チューブ（１１０）の長手方向における両チューブ端部（１１１）側に配置されるヘッダタンク（１４０）とを有する熱交換器において、チューブ端部（１１１）は、ヘッダタンク（１４０）の内部空間（１４１）の外側領域で接続され、内部空間（１４１）を複数の区画室（１４１ａ〜１４１ｅ）に区画する区画壁（１５１、１５１ａ）と、チューブ（１１０）および区画室（１４１ａ〜１４１ｅ）内を連通させる連通孔（１６１）とが設けられ、区画壁（１５１、１５１ａ）および連通孔（１６１）の設定位置に応じて、流体が複数のチューブ（１１０）を流れる際の位置および向きを調節可能としたことを特徴としている。
【００１０】
これにより、チューブ（１１０）内の流体の流れパターンを任意に設定可能となるので、チューブ（１１０）の外部を流通して熱交換される外部流体の温度分布を積極的に調節することができる。即ち、熱交換器（１００）のコア部（１０１）全面における外部流体の温度分布の均一化を図ったり、逆に意図的に温度差を設けたりすることが容易にできる。尚、ここでは、従来技術のような絞り部を必要としないので、不必要に内部流体の圧力損失を増加させることが無く、また部品点数の増加も抑えることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、複数のチューブ（１１０）のうち、流体の上流側と成るチューブ群（１１０ａ）と下流側と成るチューブ群（１１０ｄ）の各チューブ（１１０）の積層位置が互いに混在して形成される部位を含むことを特徴としている。
【００１２】
これにより、上流側と下流側とでは熱交換によって流体の温度（冷媒では気液割合）が異なるものに対して、両者の流れを互いに近接させ、その領域で平均的な温度にして、外部流体に対する熱交換後の温度分布を均一化することができる。
【００１３】
そして、請求項３に記載の発明のように、互いに混在する各チューブ（１１０）の積層位置は、両チューブ群（１１０ａ、１１０ｄ）を構成する各チューブ（１１０）が１本ずつ交互に配置されるようにしてやれば、両チューブ群（１１０ａ、１１０ｄ）を流通する流体を互いに最も近接させることができるので、温度分布均一化の効果を更に向上できる。
【００１４】
更に、請求項４に記載の発明のように、両チューブ群（１１０ａ、１１０ｄ）内の流体が対向流を形成するようにしてやれば、チューブ（１１０）の長手方向における流体の温度差も平均化でき、温度分布の均一化の効果を更に向上させることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、連通孔（１６１）の開口面積は、流体の各チューブ（１１０）を流通する流量が少ない部位程、大きくなるように形成されたことを特徴としている。
【００１６】
これにより、チューブ（１１０）積層方向の温度分布の均一化を更に図ることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、１本のチューブ（１１０）の両チューブ端部（１１１）における連通孔（１６１）の配置位置は、対角線上に位置するように設けられるものを含むことを特徴としている。
【００１８】
これにより、流体がチューブ（１１０）内を全体的に流通するので、流量低下を防止することができる。
【００１９】
そして、請求項７に記載の発明のように、複数積層されるチューブ（１１０）は、このチューブ（１１０）の外側を流通する外部流体の流れ方向に複数配置されるようにしてやれば、外部流体の流れ方向にも温度分布を調整できるようになる。
【００２０】
更に、請求項８に記載の発明のように、外部流体の上流側と下流側のチューブ（１１０）内の流体は、対向流を形成する部位を含むようにしてやれば、チューブ（１１０）の長手方向における流体の温度差も平均化でき、温度分布の均一化の効果を更に向上させることができる。
【００２１】
請求項９に記載の発明では、複数積層されるチューブ（１１０）は、１列に配置されており、連通孔（１６１）および区画壁（１５１、１５１ａ）によって流体が流通する流路が、チューブ（１１０）の積層される一端側から他端側に向かい、更に一端側に戻るようにチューブ群（１１０ａ〜１１０ｄ）毎にターンして形成され、且つ、各ターンのうち少なくとも最初のターンと最後のターンにおいて、両ターンを構成する各チューブ群（１１０ａ、１１０ｄ）の各チューブ（１１０）の積層位置が互いに混在して形成されるようにしたことを特徴としている。
【００２２】
この熱交換器（１００）においては、ヘッダタンク（１４０）に連通孔（１６１）と区画壁（１５１、１５１ａ）とを設けることにより、任意のチューブ（１１０）へ流体を流通させることが可能となるので、チューブ（１１０）の配列構成が１列のものにおいても一端側から他端側に向かい、更に一端側に戻るようなターン流れを形成できる。
【００２３】
そして、少なくとも最初のターンと最後のターンにおいて、両ターンを構成する各チューブ群（１１０ａ、１１０ｄ）の各チューブ（１１０）の積層位置が互いに混在するようにして流路を形成しているので、流体の上流側と下流側とを互いに近接させ、その領域で平均的な温度（冷媒では気液割合）にして、外部流体に対する熱交換後の温度分布を均一化することができる。
【００２４】
尚、上記説明のようにチューブ（１１０）の配列構成は１列としているので、従来技術のような複数列間のデッドスペースを廃止してコンパクト化を可能とし、また、チューブ組付け時の工数低減を図ることができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明では、チューブ（１１０）の一本毎の形状が略１８０度で奇数回折り曲げられて形成されると共に、チューブ端部（１１１）が同一方向となるように配置され、ヘッダタンク（１４０）は、チューブ端部（１１１）側に集約されたことを特徴としている。
【００２６】
これにより、一方のヘッダタンク（１４０）のみで対応でき、安価にできる。
【００２７】
そして、請求項１１に記載の発明のように、チューブ（１１０）の折り曲げ回数は、流体の各チューブ（１１０）を流通する流量が少ない部位程、少なくなるように形成してやれば、各チューブ（１１０）内の流体流量の分布を均一化させ温度分布を均一にできる。
【００２８】
請求項１２に記載の発明では、両チューブ端部（１１１）側に接続される両ヘッダタンク（１４０）間には、流体が両ヘッダタンク（１４０）内に流入可能とする流入連通路（１９１）と、流体が両ヘッダタンク（１４０）から流出可能とする流出連通路（１９２）とが設けられたことを特徴としている。
【００２９】
これにより、流体をチューブ（１１０）に流入させるべき位置およびチューブ（１１０）から流体を流出させるべき位置の設定が容易になり、温度分布の調整を容易に行うことができる。
【００３０】
請求項１３に記載の発明では、ヘッダタンク（１４０）は、少なくとも外側に形成される平面部（１５２）、および平面部（１５２）の内側に形成されて内部空間（１４１）に相当する凸状部（１５３）を有するタンク部（１５０）と、板状の中間プレート（１６０）と、チューブ端部（１１１）が挿入接続される平板状のタンクプレート（１７０）とが積層されて形成されるようにしたことを特徴としている。
【００３１】
これにより、連通孔（１６１）は、中間プレート（１６０）の所定位置に単純に孔加工することで形成可能であり、また、ヘッダタンク（１４０）自身も簡素な各部材（１５０、１６０、１７０）の組み合わせで対応可能となり、総じて安価にできる。
【００３２】
請求項１４に記載の発明のように、タンク部（１５０）および中間プレート（１６０）は一体で形成されるようにしてやれば、更に安価にできる。
【００３３】
尚、請求項１５に記載の発明のように、タンク部（１５０）は、押し出し成形により形成されるようにしてやれば、内部空間（１４１）の断面形状の形成自由度が高く、例えば円形状にして耐圧強度を向上できる。
【００３４】
また、請求項１６に記載の発明のように、ヘッダタンク（１４０）は、パイプ部材（１５０ａ）が接合される平板状の中間プレート（１６０）と、チューブ端部（１１１）が挿入接続される平板状のタンクプレート（１７０）とが積層されて形成されるようにしても良く、パイプ部材（１５０ａ）によってタンク部（１５０）の加工工程を廃止でき、安価に対応できる。
【００３５】
更に、本発明においては、チューブ端部（１１１）はヘッダタンク（１４０）の内部空間（１４１）に入り込まない構成としており、内部空間（１４１）を流通する冷媒に対して対してチューブ端部（１１１）による流れの乱れを無くして流通抵抗を低減することができるので、請求項１７に記載の発明のように、ヘッダタンク（１４０）の内部空間（１４１）の幅方向寸法（Ｌｎ）をチューブ（１１０）の幅方向寸法（Ｌｔ）よりも小さくして、ヘッダタンク（１４０）の小型化が可能となる。
【００３６】
また、内部空間（１４１）の小型化に伴って、内部空間（１４１）内の表面積が小さくなり、流体の内圧による内部空間（１４１）の壁部断面にかかる破断力（引張り力）を低減でき、耐圧強度を向上できる。
【００３７】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００３８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図３に示す。ここでは、熱交換器として冷凍サイクル装置内に設けられる蒸発器１００に適用したものとしており、その全体構成についてまず説明する。尚、図１は主に蒸発器１００内の冷媒（本発明の流体）の流れを示すものとしており、後述するヘッダタンク１４０を構成するタンク部１５０の詳細形状およびタンクプレート１７０の図示は割愛している。
【００３９】
蒸発器１００は、コア部１０１および上下のヘッダタンク１４０から構成され、これらを構成する各部材（以下説明）は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金から成り、嵌合、かしめ、治具固定等により組付けられ、予め各部材表面に設けられたろう材により一体でろう付けされている。
【００４０】
コア部１０１は、内部を冷媒が流通する断面扁平状の複数のチューブ１１０が積層され１列に配列されている。また、波形に形成された複数のフィン１２０が各チューブ１１０間および両最外方に配設され、一体でろう付けされている。尚、最外方のフィン１２０の保護およびコア部１０１自身の補強のために最外方のフィン１２０の更に外方にサイドプレートを設けるようにしても良い。
【００４１】
このコア部１０１の上下部、即ち、複数のチューブ１１０の長手方向における両チューブ端部１１１に、チューブ１１０の積層方向に延びる一対のヘッダタンク１４０が接続されている。ヘッダタンク１４０は、図２に示すように、タンク部１５０、中間プレート１６０、タンクプレート１７０から成る。
【００４２】
タンク部１５０は、平板部材からプレス加工によって形成されるものとしており、外側に平面部１５２が設けられ、この平面部１５２の内側においてチューブ１１０の積層方向に延びて内部空間１４１を形成する凸状部１５３が２つ設けられている。そして、この凸状部１５３の中央には平面状の区画壁１５１が設けられ、内部空間１４１は大きく２つに区画されている。また、上側のタンク部１５０の一方の内部空間１４１において、チューブ１１０積層方向の略中央部に区画壁としてのセパレータ１５１ａが設けられており、総じて上下におけるタンク部１５０の内部空間１４１は、図１に示すように、第１区画室１４１ａ〜第５区画室１４１ｅに区画されている。
【００４３】
中間プレート１６０は、上記各区画室１４１ａ〜１４１ｅとチューブ端部１１１の開口部１１２との間に設けられており、チューブ１１０の積層方向に延びる平板部材から成り、プレス加工によってタンク部１５０の各区画室１４１ａ〜１４１ｅおよび各チューブ端部１１１に対応する所定の位置に複数の連通孔１６１が設けられている。この連通孔１６１の設定位置の詳細については後述する。
【００４４】
タンクプレート１７０は、第１タンクプレート１７１と第２タンクプレート１７２から成る。第１タンクプレート１７１は、上記中間プレート１６０と同様にチューブ１１０の積層方向に延びる平板部材から成り、チューブ端部１１１に対応する位置にプレート孔１７１ａが設けられている。そして、プレート孔１７１ａの長手方向端部には板厚の途中でチューブ端部１１１の位置を規制する段部１７１ｂ（図３）が設けられている。更に、冷媒のチューブ１１０への流入抵抗、チューブ１１０からの流出抵抗を低減するために、プレート孔１７１ａは、チューブ端部１１１の断面形状よりも大きくなるようにしている。具体的には、プレート孔１７１ａの幅寸法ａは、チューブ１１０の厚さ寸法（扁平断面の短辺方向の寸法）ｂよりも大きくなるようにしており、ここでは寸法ａは寸法ｂの約２倍の設定としている。
【００４５】
また、第２タンクプレート１７２は、平板部材の曲げ加工により爪部１７２ｂが設けられ、断面コの字状に形成されるものとしており、平面部には上記プレート孔１７１ａに対応する位置にチューブ挿入孔１７２ａが設けられている。
【００４６】
そして、上記タンク部１５０、中間プレート１６０、第１タンクプレート１７１、第２タンクプレート１７２が積層されて、第２タンクプレート１７２の爪部１７２ｂによって各部材がかしめられて、互いにろう付けされてヘッダタンク１４０が形成されている。尚、図１において上の左側を除く他の内部空間１４１の端部開口部はエンドキャップ１８０によって閉塞されている。
【００４７】
そして、上記ヘッダタンク１４０のチューブ挿入孔１７２ａにコア部１０１の両チューブ端部１１１が挿入、ろう付けされて蒸発器１００が形成されている。尚、チューブ端部１１１は、第１タンクプレート１７１の段部１７１ｂによってタンク部１４０の内部空間１４１の外側領域に位置規制される。更に、内部空間１４１内にはチューブ端部１１１が入り込まないことから、ここでは内部空間１４１の幅方向寸法Ｌｎは、チューブ１１０の幅方向寸法Ｌｔよりも小さくなるようにしている。
【００４８】
次に、ヘッダタンク１４０における連通孔１６１の各区画室１４１ａ〜１４１ｅおよび各チューブ１１０に対する位置関係について、図１を用いて詳細に説明する。
【００４９】
本実施形態では、複数のチューブ１１０を冷媒流れの上流側から下流側に向けて第１チューブ群１１０ａ〜第４チューブ群１１０ｄの４つに大きく区分している。更には、第１チューブ群１１０ａ（上流側）と第４チューブ群１１０ｄ（下流側）をコア部１０１の左側に配置し、且つ、第１チューブ群１１０ａと第４チューブ群１１０ｄの各チューブ１１０は１本ずつ交互に配置されるようにしている。また、第２チューブ群１１０ｂをコア部１０１の右側に配置し、第３チューブ群１１０ｃをコア部１０１の略中央部に配置している。
【００５０】
そして、連通孔１６１によって各チューブ群１１０ａ〜１１０ｄと各区画室１４１ａ〜１４１ｅとが以下のように互いに連通するようにしている。即ち、第１チューブ群１１０ａは第１区画室１４１ａおよび第２区画室１４１ｂに連通し、第２チューブ群１１０ｂは第２区画室１４１ｂおよび第３区画室１４１ｃに連通し、第３チューブ群１１０ｃは第３区画室１４１ｃおよび第４区画室１４１ｄに連通し、第４チューブ群１１０ｄは第４区画室１４１ｄおよび第５区画室１４１ｅに連通するように、それぞれ連通孔１６１が設けられている。
【００５１】
尚、上記のように連通孔１６１を設けることにより、第１、第２、第４チューブ群１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｄにおいては、１本ごとのチューブ１１０の両チューブ端部１１１の連通孔１６１の配置位置が、対角線上に位置するようにしている（図３）。
【００５２】
以上のように構成される蒸発器１００の作動および作用効果について以下、説明する。
【００５３】
上側のヘッダタンク１４０の第１区画室１４１ａから流入する気液二層の冷媒は第１チューブ群１１０ａを下側に向けて流れ（第１ターン）、次に、コア部１０１の右側に位置する第２チューブ群１１０ｂを上側にターン（第２ターン）して流れる。更に、コア部１０１の略中央部に位置する第３チューブ群１１０ｃを下側にターン（第３ターン）して流れ、最後に、第１チューブ群１１０ａの各チューブ１１０と１本ずつ交互に配置された第４チューブ群１１０ｄを第１チューブ群１１０ａに対して対向流となるように上側にターン（第４ターン）して流れ、第５区画室１４１ｅから流出する。この間に外部の空調空気（本発明の外部流体）との熱交換により液冷媒は蒸発し、そのときの蒸発潜熱によって空調空気を冷却する。
【００５４】
この蒸発器１００においては、ヘッダタンク１４０に連通孔１６１と区画壁１５１、セパレータ（区画壁）１５１ａを設けることにより、任意のチューブ１１０へ冷媒を流通させることを可能としており、チューブ１１０の配列構成が１列のものにおいてもコア部１０１の一端側から他端側に向かい、更に一端側に戻るようなターン流れを形成できる。
【００５５】
そして、少なくとも最初のターン（第１ターン）と最後のターン（第４ターン）において、両ターンを構成する各チューブ群１１０ａ、１１０ｄの各チューブ１１０の配列位置が互いに混在するようにして流路を形成しているので、両者の流れを互いに近接させ、その領域で平均的な気液割合となるようにして、空調空気に対する熱交換後の温度分布を均一化することができる。
【００５６】
尚、上記説明のように、ここでは従来技術のような絞り部を必要としないので、不必要に内部流体の圧力損失を増加させることが無く、また部品点数の増加も抑えることができる。
【００５７】
また、チューブ１１０の積層構成は１列としているので、従来技術のような複数列間のデッドスペースを廃止してコンパクト化を可能とし、更に、チューブ組付け時の工数低減を図ることができる。
【００５８】
また、第１チューブ群１１０ａと第４チューブ群１１０ｄの各チューブ１１０は１本ずつ交互になるように配置しているので、両ターンを流通する冷媒を互いに最も近接させることができ、温度分布均一化の効果を更に向上できる。
【００５９】
また、冷媒のターンを偶数（４つ）として、第１ターンと第４ターンが対向流となるようにしているので、チューブ１１０の長手方向における冷媒の気液割合も平均化でき、温度分布の均一化の効果を更に向上させることができる。
【００６０】
また、第１、第２、第４チューブ群１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｄにおいては、一本のチューブ１１０のチューブ端部１１１における連通孔１６１の配置を図３に示すように、対角線上に位置するようにしているので、チューブ１１０内を冷媒が全体的に流通し、流量低下を防止することができる。
【００６１】
更に、ヘッダタンク１４０をタンク部１５０、中間プレート１６０、タンクプレート１７０から成る積層構造としているので、連通孔１６１は、中間プレート１６０の所定位置に単純に孔加工することで形成可能であり、また、ヘッダタンク１４０自身も簡素な各部材の組合せで対応可能となり、総じて安価にできる。
【００６２】
そして、本発明においては、チューブ端部１１１はヘッダタンク１４０の内部空間１４１に入り込まない構成としており、内部空間１４１を流通する冷媒に対して対してチューブ端部１１１による流れの乱れを無くして流通抵抗を低減することができるので、内部空間１４１の幅方向寸法Ｌｎをチューブ１１０の幅方向寸法Ｌｔよりも小さくしてヘッダタンク１４０の小型化が可能となる。
【００６３】
また、内部空間１４１の小型化に伴って、内部空間１４１内の表面積が小さくなり、流体の内圧による内部空間１４１の壁部断面にかかる破断力（引張り力）を低減でき、耐圧強度を向上できる。
【００６４】
尚、上記実施形態では、積層されるチューブ１１０は、１列仕様のものとして説明したが、図４に示すように、空調空気の流れ方向に対して複数配置されるようにしても良く、これにより、空調空気の流れ方向にも温度分布を調整できるようになる。また、空調空気の上流側と下流側のチューブ１１０内の冷媒流れを対向流と成るように形成してやれば、チューブ１１０の長手方向における冷媒の気液割合も平均化でき、温度分布の均一化の効果を更に向上させることができる。
【００６５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図５に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、連通孔１６１の開口面積を調整するようにしたものである。
【００６６】
冷媒がコア部１０１内部を流通して、例えば第３ターンから第４ターンに移り上側に向かう際に、冷媒（液冷媒）の慣性により第４区画室１４１ｄの左奥側に多く流れ込み、破線で示すように冷媒分布が不均一になることが考えられる。そこで第２実施形態では、第４チューブ群１１０ｄにおいて、各チューブ１１０を流通する冷媒の流量が少ない部位程、連通穴１６１の開口面積を大きくするようにしている。尚、この連通孔１６１の開口面積の調整は、各チューブ群１１０ａ〜１１０ｄ間において行なうようにしても良い。
【００６７】
これにより、チューブ群１１０ａ〜１１０ｄ毎、あるいは各チューブ群１１０ａ〜１１０ｄ内における冷媒流量の均一化が図れるので、チューブ１１０積層方向の温度分布の均一化を更に図ることができる。
【００６８】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図６、図７に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して、ヘッダタンク１４０の構成を簡素化した変形例である。
【００６９】
変形例１として図６に示すように、タンク部１５０は、押し出し成形により予めそれ自身に閉じられた内部空間１４１が形成されるようにしており、後加工により、必要部位に連通孔１６１を設けるようにしている。
【００７０】
これにより、中間プレート１６０を廃止して更に安価にすることができる。また、内部空間１４１の断面形状の形成自由度が高く、例えば円形状にして耐圧強度を向上できる。
【００７１】
変形例２として図７に示すように、タンク部１５０をパイプ部材１５０ａとして、中間プレート１６０に接合するようにしても良く、パイプ部材１５０ａによってタンク部１５０の加工工程を廃止でき、安価に対応できる。
【００７２】
尚、図８に示すように、上記第１実施形態と変形例１との組み合わせ（押し出し成形によるタンク部１５０と中間プレート１６０との組み合わせ）とするようにしても良い。この時のタンク部１５０の内部空間１４１は中間プレート１６０側に予め開口するように形成している。
【００７３】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図９〜図１２に示す。第４実施形態は、チューブ１１０を折り曲げ加工し、ヘッダタンク１４０を集約して、片方のヘッダタンク１４０を廃止するようにしたものである。
【００７４】
まず、第４実施形態のバリエーション１として図９に示すように、チューブ１１０は、１本の形状が略１８０度で１回折り曲げられて形成され、チューブ端部１１１ａ、１１１ｂが同一方向に且つ１列に配置されるようにしている。一方側に集約されるヘッダタンク１４０は、上記第１実施形態と同様に、内部空間１４１が区画壁１５１によってチューブ１１０の積層方向に延びる第１区画室１４１ａおよび第２区画室１４１ｂが形成されるものとしている。そして、ヘッダタンク１４０にチューブ端部１１１ａ、１１１ｂが接続されている。
【００７５】
中間プレート１６０には、第１区画室１４１ａと一方のチューブ端部１１１ａとを連通させ、第２区画室１４１ｂと他方のチューブ端部１１１ｂとを連通させる連通孔１６１が設けられている。
【００７６】
これにより、一方のヘッダタンク（１４０）のみで対応でき、安価にできる。また、チューブ１１０の図中の上下方向に延びる部位を第１実施形態における１本のチューブ１１０と見なすと、第４実施形態においては、チューブ１１０に冷媒を流入させるべき本数を少なくすることができるので、それだけチューブ１１０内の冷媒の気液割合をより均一化して空調空気の温度分布を均一化することができるようになる。
【００７７】
尚、図１０に示すバリエーション２のように、チューブ１１０の折り曲げ回数は奇数回であれば、更に増加させても良い（ここでは３回）。チューブ１１０の折り曲げ回数を増やすことで、更にチューブ１１０の本数を少なくして冷媒の気液割合の分布を均一化することが可能である。この時、１本当たりのチューブ長さが長くなり、冷媒の圧力損失も増加するので、気液割合の均一化効果と圧力損失の増加との兼ね合いを見て、折り曲げ回数を決定するのが良い。
【００７８】
また、図１１に示すバリエーション３のように、第１、第２区画室１４１ａ、１４２ｂ内にセパレータ１５１ａ、１５１ｂを設けて、図中の左から右に向けて並ぶ第１チューブ群１１０ａ〜第３チューブ群１１０ｃに冷媒が流れるようにしても良い。
【００７９】
更に、チューブ１１０を流通する冷媒量（液冷媒量）に応じて、図１２に示すバリエーション４のように、チューブ１１０の折り曲げ回数が異なるものを組み合わせるようにしても良い。
【００８０】
即ち、図１２に示すような場合に、液冷媒は重力の影響で第１区画室１４１ａの右側の奥まで行き届きにくく、分布が生じやすいので（図中の白矢印）、液冷媒が少ない部位程、チューブ１１０の折り曲げ回数を少なくすることで、各チューブ１１０内の冷媒の気液割合の分布を均一化させ温度分布を均一にできる。
【００８１】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態のバリエーション１を図１３、図１４に示す。第５実施形態は、上記第１実施形態に対して、図中の上下のヘッダタンク１４０の間を連通する流入連通路１９１と流出連通路１９２を設けたものである。尚、ここでは、対象とする熱交換器として、例えばＣＯ２を冷媒とするヒートポンプサイクル装置における室内熱交換器（ガスクーラ）１００としている。
【００８２】
上側のヘッダタンク１４０は、第１区画室１４１ａと第２区画室１４１ｂに区画され、また、下側のヘッダタンク１４０は、第３区画室１４１ｃと第４区画室１４１ｄに区画されている。そして、第１区画室１４１ａと第３区画室１４１ｃとを連通する流入連通路１９１を設け、第２区画室１４１ｂと第４区画室１４１ｄとを連通する流出連通路１９２を設けている。流入連通路１９１および流出連通路１９２の中間部にはそれぞれ流入部１９１ａ、流出部１９２ａを設けている。更に、連通孔１６１（本図中では図示省略）によって、第１区画室１４１ａから第４区画室１４１ｄに連通する第１チューブ群１１０と、第３区画室１４１ｃから第２区画室１４１ｂに連通する第２チューブ群１１０とを交互に一本ずつ配置するようにしている。
【００８３】
このガスクーラ１００においては、流入部１９１ａから流入する冷媒は、流入連通路１９１によって第１区画室１４１ａおよび第３区画室１４１ｃに分配され、第１チューブ群１１０ａを下方に向けて流れ、また、第２チューブ群１１０ｂを上方に向けて流れ、空調空気を加熱する。その後に冷媒は、第２区画室１４１ｂ、第４区画室１４１ｄから流出連通路１９２によって合流され、流出部１９２ａから流出する。
【００８４】
これにより、冷媒をチューブ１１０に流入させるべき位置およびチューブ１１０から流体を流出させるべき位置の設定が容易になり、温度分布の調整を容易に行うことができる。即ち、隣接するチューブ１１０間において対向流を形成でき、ガスクーラ１００のように１本あたりのチューブ１１０の上流側と下流側とで空調空気の温度差が大きくなるものにおいて、効果的に適用することができる。
【００８５】
尚、第１チューブ群１１０ａおよび第２チューブ群１１０ｂを構成する各チューブ１１０は、上記のように１本毎に交互に配置するものに限らず、図１５（ａ）に示すように、第１チューブ群１１０ａおよび第２チューブ群１１０ｂをチューブ１１０の積層方向の一方側と他方側に配置するようにしても良い。これはガスクーラ１００のチューブ１１０の本数が多く、その長さが短い場合に左右方向の空調空気の温度差を小さくする（均一化する）場合に適している。
【００８６】
また、図１５（ｂ）に示すように、第１チューブ群１１０ａの本数を第２チューブ群１１０ｂの本数よりも多くすることで、逆に上側と下側で意識的に温度差を持たすことができる。これは、内外気２層ユニットのガスクーラ１００として適用して好適である。
【００８７】
また、図１５（ｃ）に示すように、流入連通路１９１の流入部１９１ａおよび流出連通部１９２の流出部１９２ａを上側のヘッダタンク１４０に設けるようにして、冷媒の取りまわしの自由度を向上させるようにしても良い。
【００８８】
更には、図１６、１７に示すように、チューブ１１０は、空調空気の流れ方向に対して、複数配置するようにしても良い。具体的には、空調空気の上流側に第１チューブ群１１０ａ、第２チューブ群１１０ｂを設け、下流側に第３チューブ群１１０ｃ、第４チューブ群１１０ｄを設けており、チューブ積層方向および空調空気流れ方向に隣接する各チューブ群１１０ａ〜１１０ｄを流れる冷媒が対向流となるようにしている。
【００８９】
これにより、上記第１実施形態の図４において説明したものと同様の効果を得ることができる。
【００９０】
（その他の実施形態）
上記第１（第２、第３）実施形態では、第２チューブ群１１０ｂと第３チューブ群１１０ｃが隣り合う配置としたが、両チューブ群１１０ｂ、１１０ｃの各チューブ１１０が１本ずつ交互に混在するようにしても良い。尚、チューブ１１０の混在状態は、数本ずつの単位で交互になるようにしても良い。
【００９１】
また、第３チューブ群１１０ｃにおける連通孔１６１の配置は１本のチューブ１１０に対して対角線上に位置しないものとして説明したが、図１８に示すように、第５区画室１４１ｅにセパレータ１５１ｂを追加して、第６区画室１４１ｆを設け、第３区画室１４１ｃとこの第６区画室１４１ｆとを連通する連通路１５４を設けるようにすることで、連通孔１６１の対角線上の配置を可能として、冷媒の流量低下の防止ができる。
【００９２】
また、タンク部１５０の凸状部１５３によって形成されるヘッダタンク１４０の内部空間１４１の数は、冷媒流れのターン数に応じて設定するようにしてやれば良い。例えば、図１９、図２０に示すように、６ターンの設定とするならば、ヘッダタンク１４０に内部空間１４１を３つ設定してやれば良い。また、図２１に示すように、上側と下側のヘッダタンク１４０で異なる数の内部空間１４１を形成する（上側に３つ、下側に２つ）ようにしても良く、種々の冷媒の流し方が可能となる。
【００９３】
また、ヘッダタンク１４０は、上記実施形態のように内部空間１４１の幅寸法Ｌｎがチューブ１１０の幅寸法Ｌｔよりも小さく設定されたものに限らず、図２２に示すように内部に平板状の区画壁１５１が設けられ、チューブ１１０よりも幅の広い箱型のタンク部１５０としても良い。
【００９４】
更に、上記実施形態では、熱交換器として蒸発器１００あるいはガスクーラ１００に適用したものとして説明したが、これに限らずヒータコア等その他の熱交換器に適用するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における蒸発器の全体構成の概略および冷媒流れを示す分解斜視図である。
【図２】第１実施形態におけるヘッダタンクを示す分解斜視図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ部を示す断面図である。
【図４】第１実施形態におけるバリエーション１を示す断面図である。
【図５】第２実施形態における連通孔および冷媒流れを示す分解斜視図である。
【図６】第３実施形態（変形例１）におけるヘッダタンクを示す断面図である。
【図７】第３実施形態の変形例２におけるヘッダタンクを示す断面図である。
【図８】第３実施形態の変形例３におけるヘッダタンクを示す断面図である。
【図９】第４実施形態（バリエーション１）における蒸発器の全体構成の概略および冷媒流れを示す分解斜視図である。
【図１０】第４実施形態のバリエーション２における蒸発器の全体構成の概略および冷媒流れを示す分解斜視図である。
【図１１】第４実施形態のバリエーション３における蒸発器の全体構成の概略および冷媒流れを示す分解斜視図である。
【図１２】第４実施形態のバリエーション４における蒸発器の全体構成の概略および冷媒流れを示す分解斜視図である。
【図１３】第５実施形態（バリエーション１）におけるガスクーラの全体構成の概略および冷媒流れを示す分解斜視図である。
【図１４】図１３における（ａ）はＢ−Ｂ部、（ｂ）はＣ−Ｃ部、（ｃ）はＤ−Ｄ部を示す断面図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）は図１３に対して冷媒流れを変更した場合を示す模式図であり、（ｃ）は流入部、流出部の位置を変更した場合を示す模式図である。
【図１６】第５実施形態のバリエーション２におけるガスクーラの全体構成の概略および冷媒流れを示す分解斜視図である。
【図１７】図１６における（ａ）はＥ−Ｅ部、（ｂ）はＦ−Ｆ部、（ｃ）はＧ−Ｇ部を示す断面図である。
【図１８】その他の実施形態１における連通孔と区画室との位置関係を示す分解斜視図である。
【図１９】その他の実施形態２におけるヘッダタンクの変形例４を示す断面図である。
【図２０】図１９におけるヘッダタンクを用いた場合の冷媒流れを示す模式図である。
【図２１】その他の実施形態３における媒流れを示す模式図である。
【図２２】その他の実施形態４おけるヘッダタンクの変形例５を示す断面図である。
【符号の説明】
１００　蒸発器（熱交換器）
１１０　チューブ
１１１　チューブ端部
１４０　ヘッダタンク
１４１　内部空間
１４１ａ　第１区画室
１４１ｂ　第２区画室
１４１ｃ　第３区画室
１４１ｄ　第４区画室
１４１ｅ　第５区画室
１５１　区画壁
１５１ａ　セパレータ（区画壁）
１６１　連通孔
【図１】
2004003810.tif 000003
【図２】
2004003810.tif 000004
【図３】
2004003810.tif 000005
【図４】
2004003810.tif 000006
【図５】
2004003810.tif 000007
【図６】
2004003810.tif 000008
【図７】
2004003810.tif 000009
【図８】
2004003810.tif 000010
【図９】
2004003810.tif 000011
【図１０】
2004003810.tif 000012
【図１１】
2004003810.tif 000013
【図１２】
2004003810.tif 000014
【図１３】
2004003810.tif 000015
【図１４】
2004003810.tif 000016
【図１５】
2004003810.tif 000017
【図１６】
2004003810.tif 000018
【図１７】
2004003810.tif 000019
【図１８】
2004003810.tif 000020
【図１９】
2004003810.tif 000021
【図２０】
2004003810.tif 000022
【図２１】
2004003810.tif 000023
【図２２】
2004003810.tif 000024