(57)【要約】【課題】  ヘッダタンク内で気液分離された液相冷媒を偏りなく複数の偏平チューブの入口端部に分配させることで、冷却性能の向上が図れる熱交換器を実現する。【解決手段】  上部ヘッダタンク１３４の幅方向一端から冷媒を流入して上部ヘッダタンク１３４の幅方向他端に向けて冷媒を流出させるときに、上部ヘッダタンク１３４は、行き偏平チューブ群１３１の入口端部が上部ヘッダタンク１３４の内部空間の高さ寸法Ｈ１に対して所定範囲内の差し込み代ｈを設けて接続されるとともに、下部ヘッダタンク１３６には、下部ヘッダタンク１３６の内部空間の高さ寸法Ｈ２に対して所定範囲内の穴径ｄを開口させた調整部材１３７が行き偏平チューブ群１３１の出口端部と戻り偏平チューブ群１３２の入口端部との境界部位から下流側の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部を幅方向に対して２分割するように設けられた。これにより、冷却性能の向上が図れる。【選択図】        図８
2005140374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷媒が流れる複数の行き偏平チューブ群（１３１）と、
前記複数の行き偏平チューブ群（１３１）の幅方向に列設され、前記複数の行き偏平チューブ群（１３１）と逆方向に冷媒が流れる複数の戻り偏平チューブ群（１３２）と、
前記複数の行き偏平チューブ群（１３１）の入口端部および前記複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の出口端部に接続された略箱型容器状の上部ヘッダタンク（１３４）と、
前記複数の行き偏平チューブ群（１３１）の出口端部および前記複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の入口端部に接続された略箱型容器状の下部ヘッダタンク（１３６）と、
前記上部ヘッダタンク（１３４）の内部空間には、前記複数の行き偏平チューブ群（１３１）の入口端部と連通する入口タンク部（１３４ａ）と前記複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の出口端部と連通する出口タンク部（１３４ｂ）とに区画する第１仕切り板（１３５ａ）とを備える熱交換器において、
前記上部ヘッダタンク（１３４）の幅方向一端から前記入口タンク部（１３４ａ）に冷媒を流入して前記出口タンク部（１３４ｂ）から前記上部ヘッダタンク（１３４）の幅方向他端に向けて冷媒を流出させるときに、前記上部ヘッダタンク（１３４）は、前記複数の行き偏平チューブ群（１３１）の入口端部が前記上部ヘッダタンク（１３４）の内部空間の高さ寸法（Ｈ１）に対して所定範囲内の差し込み代（ｈ）を設けて接続されるとともに、前記下部ヘッダタンク（１３６）には、前記下部ヘッダタンク（１３６）の内部空間の高さ寸法（Ｈ２）に対して所定範囲内の穴径（ｄ）を開口させた調整部材（１３７）が前記複数の行き偏平チューブ群（１３１）の出口端部と前記複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の入口端部との境界部位から下流側の前記複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の入口端部を幅方向に対して２分割するように設けられたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記上部ヘッダタンク（１３４）に差し込まれる前記複数の行き偏平チューブ群（１３１）の入口端部の差し込み代（ｈ）は、前記上部ヘッダタンク（１３４）の内部空間の高さ寸法（Ｈ１）に対して０．１５×Ｈ１以上、０．４×Ｈ１以下であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記調整部材（１３７）に開口される穴径（ｄ）は、前記下部ヘッダタンク（１３６）の内部空間の高さ寸法（Ｈ２）に対して０．３×Ｈ２以上、０．６×Ｈ２以下であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記調整部材（１３７）は、前記複数の行き偏平チューブ群（１３１）の出口端部と前記複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の入口端部との境界部位から前記複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の入口端部幅方向の長さ寸法（Ｂ）に対して０〜０．４×Ｂの範囲内の部位に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒の蒸発潜熱により冷凍室内の空気を冷却する熱交換器に関するものであり、特に、偏平チューブの両端に接続される上下のヘッダタンクから複数の偏平チューブ内に流入する冷媒の分配性能に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の熱交換器として、例えば、特許文献１のように、内部に冷媒が流れる複数の行き偏平チューブ群と、その複数の行き偏平チューブ群と逆方向に冷媒が流れる複数の戻り偏平チューブ群とを幅方向に列設させてなるコア本体と、このコア本体の複数の行き偏平チューブ群の入口端部および複数の戻り偏平チューブ群の出口端部に接続された上部ヘッダタンクと、コア本体の複数の行き偏平チューブ群の出口端部および複数の戻り偏平チューブ群の入口端部に接続された下部ヘッダタンクと、上部ヘッダタンクの内部空間には、複数の行き偏平チューブ群の入口端部と連通する入口タンク部と複数の戻り偏平チューブ群の出口端部と連通する出口タンク部とに区画する仕切り板とから構成されている。
【０００３】
そして、上部ヘッダタンクの一端から流入した冷媒が複数の行き偏平チューブに分配され、これらの行き偏平チューブに下方に向けて流れた後に下部ヘッダタンクにいったん集合され、下部ヘッダタンクから複数の戻り偏平チューブに分配され、これらの戻り偏平チューブに上方に向けて流れた後に上部ヘッダタンクに集合され、隣接する上部ヘッダタンクに流入されて下方から上方に向けてＵターン流れを繰り返すようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１１５９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１によれば、冷凍室内の空気を冷却する仕様温度が０℃〜−３０℃の低温域で用いられるため、一般的に熱交換器を流通する冷媒流量が小さくなっている。これは、上下のヘッダタンク内を流れる冷媒流量が少なくなることで冷媒の気液分離が顕著となり、特に、比重の重い液相冷媒が複数の行き偏平チューブの入口端部、または複数の戻り偏平チューブの入口端部への分配性が悪くなる問題がある。
【０００５】
因みに、発明者は上部ヘッダタンクから下方に向けて複数の行き偏平チューブの入口端部に分配される部位と、下部ヘッダタンクから上方に向けて複数の戻り偏平チューブの入口端部に分配される部位とを可視化による実験により確認した結果では、上部ヘッダタンク内では、タンク底面に偏平チューブの差し込み代が設けられているため、この差し込み代に応じて分配性能が異なることを見出した。
【０００６】
また、一方のタンク上面に偏平チューブの差し込み代が設けられる下部ヘッダタンク内では、タンク底面が平面であるため複数の行き偏平チューブの出口端部から流出した冷媒は慣性力により、複数の行き偏平チューブの出口端部と複数の戻り偏平チューブの入口端部との境界部位よりもタンクの長手方向奥側に液相冷媒が収集して溜まりやすくなっていることを見出した。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、ヘッダタンク内で気液分離された液相冷媒を偏りなく複数の偏平チューブの入口端部に分配させることで、冷却性能の向上が図れ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】
【０００８】
上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項４に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、内部に冷媒が流れる複数の行き偏平チューブ群（１３１）と、この複数の行き偏平チューブ群（１３１）の幅方向に列設され、複数の行き偏平チューブ群（１３１）と逆方向に冷媒が流れる複数の戻り偏平チューブ群（１３２）と、複数の行き偏平チューブ群（１３１）の入口端部および複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の出口端部に接続された略箱型容器状の上部ヘッダタンク（１３４）と、複数の行き偏平チューブ群（１３１）の出口端部および複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の入口端部に接続された略箱型容器状の下部ヘッダタンク（１３６）と、上部ヘッダタンク（１３４）の内部空間には、複数の行き偏平チューブ群（１３１）の入口端部と連通する入口タンク部（１３４ａ）と複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の出口端部と連通する出口タンク部（１３４ｂ）とに区画する第１仕切り板（１３５ａ）とを備える熱交換器において、
上部ヘッダタンク（１３４）の幅方向一端から入口タンク部（１３４ａ）に冷媒を流入して出口タンク部（１３４ｂ）から上部ヘッダタンク（１３４）の幅方向他端に向けて冷媒を流出させるときに、上部ヘッダタンク（１３４）は、複数の行き偏平チューブ群（１３１）の入口端部が上部ヘッダタンク（１３４）の内部空間の高さ寸法（Ｈ１）に対して所定範囲内の差し込み代（ｈ）を設けて接続されるとともに、下部ヘッダタンク（１３６）には、下部ヘッダタンク（１３６）の内部空間の高さ寸法（Ｈ２）に対して所定範囲内の穴径（ｄ）を開口させた調整部材（１３７）が複数の行き偏平チューブ群（１３１）の出口端部と複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の入口端部との境界部位から下流側の複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の入口端部を幅方向に対して２分割するように設けられたことを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、タンク底面側が偏平チューブの差し込み代により凸凹状である上部ヘッダタンク（１３４）は、所定範囲内の差し込み代（ｈ）を設けて接続されることにより、複数の行き偏平チューブ群（１３１）の入口端部に分配される液相冷媒の偏りを防止することができるためほぼ均等に分配される。これにより、冷却性能の向上が図れる。
【００１０】
一方、タンク底面側が平面である下部ヘッダタンク（１３６）は、所定範囲内の穴径（ｄ）を開口させた調整部材（１３７）が複数の行き偏平チューブ群（１３１）の出口端部と複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の入口端部との境界部位から下流側の複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の入口端部を幅方向に対して２分割するように設けられたことにより、複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の入口端部に分配される液相冷媒の偏りを防止することができるためほぼ均等に分配される。これにより、冷却性能の向上が図れる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、上部ヘッダタンク（１３４）に差し込まれる複数の行き偏平チューブ群（１３１）の入口端部の差し込み代（ｈ）は、上部ヘッダタンク（１３４）の内部空間の高さ寸法（Ｈ１）に対して０．１５×Ｈ１以上、０．４×Ｈ１以下であることを特徴としている。請求項２に記載の発明によれば、より具体的には、差し込み代（ｈ）を所定範囲内よりも大きいと、上部ヘッダタンク（１３４）の長手方向の奥まで液相冷媒が到達せず手前側に偏ってしまう。従って、差し込み代（ｈ）を０．１５×Ｈ１以上、０．４×Ｈ１以下の所定範囲とすることにより、複数の行き偏平チューブ群（１３１）の入口端部に分配される液相冷媒の偏りを防止することができるためほぼ均等に分配される。これにより、冷却性能の向上が図れる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、調整部材（１３７）に開口される穴径（ｄ）は、下部ヘッダタンク（１３６）の内部空間の高さ寸法（Ｈ２）に対して０．３×Ｈ２以上、０．６×Ｈ２以下であることを特徴としている。請求項３に記載の発明によれば、調整部材（１３７）に０．３×Ｈ２以上、０．６×Ｈ２以下である穴径（ｄ）を開口することにより、複数の行き偏平チューブ群（１３１）から流出された冷媒が下部ヘッダタンク（１３６）内で気液分離された液相冷媒が開口された穴部によりかく乱されることで複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の入口端部に分配される液相冷媒の偏りを防止することができるためほぼ均等に分配される。これにより、冷却性能の向上が図れる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、調整部材（１３７）は、複数の行き偏平チューブ群（１３１）の出口端部と複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の入口端部との境界部位から複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の入口端部幅方向の長さ寸法（Ｂ）に対して０〜０．４×Ｂの範囲内の部位に設けられていることを特徴としている。請求項４に記載の発明によれば、調整部材（１３７）を０〜０．４×Ｂの範囲内の部位に設けられていることにより、複数の戻り偏平チューブ群（１３２）の入口端部に分配される液相冷媒の偏りを防止することができるためほぼ均等に分配される。これにより、冷却性能の向上が図れる。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態による熱交換器を図１ないし図９に基づいて説明する。図１は本発明を適用した冷凍車１の構成を示す斜視図であり、図２は冷凍車１に搭載される冷凍サイクル装置５の全体構成を示す模式図である。また、図３は図１に示す冷凍車１のドア部を示す斜視図である。まず、冷凍車１は、図１に示すように、その運転室後方部に冷凍庫２が設けられている。
【００１６】
冷凍庫２は冷凍食品などの保存対象物を保管する空間であり、その冷凍庫２の後部には、保存対象物を搬入、または搬出するための開口部１８を開閉する開閉ドア３、４が設けられている。また、冷凍車１の車両前方部には、冷凍庫２内の空気を冷却する周知の冷凍サイクル装置５が搭載されている。この冷凍サイクル装置５は、図２に示すように、冷媒を高温高圧に圧縮して、吐出する圧縮機６を有し、圧縮機６は、周知のごとく、電磁クラッチ７を介して走行用の車両エンジン８によって駆動される。
【００１７】
圧縮機６にて高温高圧に圧縮されたガス冷媒は凝縮器９に流入する。この凝縮器９は、図１に示すように車両床下の部位に設置されており、電動式の凝縮器ファン１０により送風される冷却風とによって、内部のガス冷媒を冷却して凝縮させる。そして、凝縮器９の冷媒出口側にレシーバ１１を設け、レシーバ１１にて凝縮後の冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するとともに、液相冷媒を貯留する。
【００１８】
そして、レシーバ１１の出口側には、レシーバ１１からの液相冷媒を減圧する減圧手段１２を設け、減圧手段１２で減圧された低圧の気液２相冷媒を熱交換器である冷凍用蒸発器１３にて蒸発させる。また、冷凍用蒸発器１３の出口側と圧縮機６の吸入側との間にはアキュムレータ１４が設けてある。
【００１９】
このアキュムレータ１４は、冷凍用蒸発器１３を通過した冷媒の気液分離を行ない、液相冷媒を貯留し、気相冷媒を圧縮機６側へと送り出すものである。また、冷凍サイクル装置５において、圧縮機６の吐出側（高圧側）と、減圧手段１２の風下側で、冷凍用蒸発器１３の上流側部位（低圧側）との間を直接連通するバイパス流路１５が設けられ、その途中には流路を開閉する除霜バルブ１６として電磁弁が設置されている。バイパス流路１５は、高温側の高温冷媒（ホットガス）を凝縮器９および減圧手段１２を迂回させて直接冷凍用蒸発器１３に導く通路であり、除霜バルブ１６はバイパス流路１５にホットガスを流す場合と流さない場合とを切り換えるための電磁弁である。
【００２０】
冷凍用蒸発器１３は,詳しくは後述するが、冷媒の蒸発潜熱により冷凍庫２内の空気を冷却するものであって、冷却ユニット１３０内に収容されており、冷凍庫２内の車両前方側の上方部位に設置されている。そして、冷凍庫２内には、冷凍用蒸発器１３に向かって送風する電動式の冷凍用ファン１７が冷凍用蒸発器１３に隣接して設けられている。
【００２１】
この冷凍用ファン１７は冷凍庫２内の庫内空気を吸い込み、冷凍用蒸発器１３を通過させて冷却した後、再度冷凍庫２内に冷風を送風するものである。なお、冷凍用ファン１７はエンジン８の作動に関らず、作動するようになっている。
【００２２】
また、冷凍庫２の後部に設置される開閉ドア３、４を開くと、図３に示すように、冷凍庫２の後部には冷凍物の搬入、搬出のための開口部１８が形成される。そして、この開口部１８の下方側、つまり、冷凍庫２の外部で、開閉ドア３、４の下方位置にはエアカーテンを形成するための送風機１９が設置されている。
【００２３】
この送風機１９は、開口部１８の下部において開口部１８の幅方向に沿って配置された２つのクロスフローファン２０、２１から構成されている。クロスフローファン２０、２１は周知のごとく多翼形の円筒状ファン（羽根車）２０ａ、２１ａを回転させると、ファン軸に直角な断面内を空気が通り抜けるものである。
【００２４】
因みに、各クロスフローファン２０、２１は図示しないケーシング内部に回転自在に収容されており、このケーシングは図示しない適宜な取り付け手段を介して冷凍車１の車体に保持固定されている。また、ケーシングにはファン２０ａ、２１ａの送風空気（外気）をそれぞれ吹き出す吹出ダクト２１ｄ（ファン２０ａ側の吹出ダクトは図３中図示されない）が上方に向かって開口している。また、吹出ダクト２１ｄは開口部１８の幅方向に沿って幅方向の幅全長にわたって形成してある。
【００２５】
また、ケーシングの側方部にはファン２０ａ、２１ａを回転駆動するモータ２０ｅ、２１ｅが設置されている。このような構成によって、送風機１９により外気を開口部１８の下方から上方（図中に示す矢印ａ方向）に向けて送風することによりエアカーテンを形成するようにしてある。これにより、高温の外気が冷凍庫2の庫内へと侵入するのを防止するとともに、冷凍庫２内の冷気が外部に漏れることもなく、冷凍庫２内を図中に示す矢印ｂ方向に流れる。
【００２６】
次に、本発明の要部である熱交換器である冷凍用蒸発器１３の構成について図４ないし図９に基づいて説明する。図４は冷凍用蒸発器１３の外観を示す斜視図であり、図５は冷凍用蒸発器１３の全体構成を示す模式図であり、図６は偏平チューブ１３３の断面を示す断面図であり、図７は偏平チューブ１３３の配列形態を示す説明図である。
【００２７】
冷凍用蒸発器１３は図４ないし図９に示すように、内部に冷媒が流れる複数の偏平チューブ１３３と、これらの偏平チューブ１３３の長手方向両端に接続されて各偏平チューブ１３３と連通する上部ヘッダタンク１３４と下部ヘッダタンク１３６とを有して構成している。そして、この偏平チューブ１３３には、通常、偏平チューブ１３３の外表面に接合されるアウターフィンが設けられておらず、偏平チューブ１３３の外周面全域が空気に晒されているとともに、その断面形状は、図６に示すように、前縁から後縁を結ぶ中心線ＣＬに対して対称形状であって、前縁部および後縁部が緩やかな曲面で形成され、前縁部と後縁部とを直線的に繋いだ長円状の偏平形状に形成されている。
【００２８】
さらに、偏平チューブ１３３内は、複数個に区画されて複数本の冷媒通路１３３ａが前縁部から後縁部にかけて並んで設けられており、本実施形態では、アルミニウム材に押し出し加工または引き抜き加工を施すことにより、冷媒通路１３３ａと偏平チューブ１３３とを同時に成形している。
【００２９】
そして、各偏平チューブ１３３は、図７に示すように、例えば、長径方向寸法Ｌ１が６〜１６mm、短径方向寸法Ｗが１mmで形成し、その長径方向が空気流れ方向と平行になるように配置されるとともに、空気流れ方向と略直交する方向に所定の間隔Ｔｐ（例えば３〜８mm）を空けてチューブ列Ｒ１〜Ｒ４を構成している。そして、隣り合うチューブ列Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれの偏平チューブ１３３が千鳥格子状となるように配置されている。なお、隣り合うチューブ列Ｒ１〜Ｒ４との間隔Ｌ２を、例えば、５〜２０mm開けている。
【００３０】
そして、各々のチューブ列Ｒ１〜Ｒ４に構成される複数の偏平チューブ１３３は、図４および図５に示すように、冷媒が上部ヘッダタンク１３４から下部ヘッダタンク１３６に向けて流れる行き偏平チューブ群１３１と、この行き偏平チューブ群１３１と逆方向に冷媒が流れる戻り偏平チューブ群１３２とを交互に冷凍用蒸発器１３の幅方向（空気流れ方向と略直交する方向）に列設させ、それらの両端端部が上部ヘッダタンク１３４および下部ヘッダタンク１３６に接続するように構成している。
【００３１】
具体的には、図４および図５に示すように、それぞれのチューブ列Ｒ１〜Ｒ４を組み合わせることにより冷凍用蒸発器１３を構成している。より具体的には、空気流れの上流側に配設されるチューブ列Ｒ１、Ｒ２と、その下流側に配設されるチューブ列Ｒ３、Ｒ４とが入口管１３ａ、出口管１３ｂおよび接続管１３ｃを介して接続されて構成している。つまり、減圧手段１２から送られる冷媒が入口管１３ａに流入し、チューブ列Ｒ１、Ｒ２側に分岐され、上部ヘッダタンク１３４から流入して下方の下部ヘッダタンク１３６に向けて流れ、そして、下部ヘッダタンク１３６から上方の上部ヘッダタンク１３４に向けて交互にＵターンさせ、末端の下部ヘッダタンク１３６に集合させるようにしている。
【００３２】
そして、チューブ列Ｒ１、Ｒ２末端の下部ヘッダタンク１３６から空気流れの下流側チューブ列Ｒ３、Ｒ４側の上部ヘッダタンク１３４に流入し、同じように、チューブ列Ｒ３、Ｒ４末端の下部ヘッダタンク１３６に向けて交互にＵターンさせるようにして、末端の出口管１３ｂに集合させてアキュムレータ１４へと送られるようにしている。ここで、上部ヘッダタンク１３４から下部ヘッダタンク１３６に向けて冷媒を流す複数の偏平チューブ１３３を行き偏平チューブ群１３１、および下部ヘッダタンク１３６から上部ヘッダタンク１３４に向けて冷媒を流す複数の偏平チューブ１３３を戻り偏平チューブ群１３２と請求項において称している。
【００３３】
なお、図中に示す１３５ａは第１仕切り板であり、複数の行き偏平チューブ群１３１の入口端部と複数の戻り偏平チューブ群１３２の出口端部との連通を区画する仕切り板であって、上部ヘッダタンク１３４内に設けられ、図中に示す１３５ｂは第２仕切り板であり、複数の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部と複数の行き偏平チューブ群１３１の出口端部との連通を区画する仕切り板であって、下部ヘッダタンク１３６内に設けられている。
【００３４】
ここで、本実施形態の冷凍用蒸発器１３は、上部ヘッダタンク１３４および下部ヘッダタンク１３４から複数の偏平チューブ１３３に流入させる冷媒の分配性を良好となるように構成したものであり本発明の要部を図８および図９に基づいて説明する。図８は本発明の要部の全体構成を示す縦断面図であり、図５に示す模式図の一部を詳細に示している。図９は図８に示すＸ−Ｘ断面を示す断面図である。
【００３５】
まず、図８および図９に示すように、内部に冷媒が流れる偏平チューブ１３３は、重力方向に向けて冷媒を流す複数の行き偏平チューブ群１３１と、これらの行き偏平チューブ群１３１と逆方向、つまり、重力方向に対して上方に向けて冷媒を流す戻り偏平チューブ群１３２とに区分されている。
【００３６】
そして、これら偏平チューブ群１３１、１３２の両端部が所定範囲内の差し込み代ｈを設けて上部ヘッダタンク１３４および下部ヘッダタンク１３６に接続されるとともに、下部ヘッダタンク１３６の内部空間には、所定範囲内の穴径ｄを開口させた調整部材１３７が複数の行き偏平チューブ群１３１の出口端部と複数の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部との境界部位から下流側の複数の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部を幅方向に対して２分割するように調整部材１３７が設けられている。
【００３７】
なお、差し込み代ｈ、穴径ｄ、境界部位と調整部材１３７との距離Ａは、詳しくは後述するが発明者が行なった実験結果に基づいて設定されている。また、図中に示すＨ１は上部ヘッダタンク１３４の内部空間の高さ寸法であり、Ｈ２は下部ヘッダタンク１３６の内部空間の高さ寸法であり、Ｂは複数の戻り偏平チューブ群１３２の幅方向の長さ寸法である。１３７ａは穴径ｄによって調整部材１３７に形成された穴部である。なお、上部ヘッダタンク１３４および下部ヘッダタンク１３６は、図９に示すように、略箱型容器状に形成されている。
【００３８】
次に、電気制御部について説明する。電気制御部である制御装置２２は、マイクロコンピュータなどのコンピュータ手段を含んで構成されるものであって、入口端子からの入力信号に基づいて予めプログラムされた所定の演算処理を行なって、上記冷凍サイクル装置５および送風機１９の作動を制御するものである。制御装置２２の入力端子には、以下に述べるセンサ、スイッチなどが接続されている。
【００３９】
庫内温度センサ２４は冷凍庫２内の庫内温度を検出する温度センサである。温度設定器２５は冷凍庫２内の庫内設定温度を乗員の手動操作にて設定するもので、例えば、−１０℃〜−３０℃の範囲で任意に庫内設定温度が調節可能となっている。冷凍運転スイッチ２６は乗員の手動操作にて冷凍サイクル装置５の運転、停止の信号を出すもので、エンジン運転スイッチ２７はエンジンの運転、停止に応じた信号を出すものである。
【００４０】
また冷凍庫２後部の開口部１８の周縁部には開閉ドア３，４の開閉と連動して開閉されるドアスイッチ２８が設置されている。一方、制御装置２２の出力端子には、電磁クラッチ７、凝縮用ファン１０、冷凍用ファン１７、除霜バルブ１６、およびエアカーテン形成用の送風機１９などが接続されている。
【００４１】
以上の構成による冷凍サイクル装置５および送風機１９の作動について説明する。まず、車両走行時には、走行用エンジン８から電磁クラッチ７を介して圧縮機６に動力が伝達されて、圧縮機６が作動するとともに、ファン１０、１７が作動状態となり、冷凍サイクル装置５が運転状態となる。冷凍用蒸発器１３で冷却された冷気は冷凍用ファン１７により冷凍庫２内に吹き出して庫内の対称保存物を冷却する。なお、この際、除霜バルブ１６は閉じられており、バイパス流路１５には冷媒は流れない。
【００４２】
一方、庫内の対称保存物の搬入搬出を行なうために停車する場合、車両エンジン８を停止させると、車両エンジン８の停止に伴い、圧縮機６が停止されて、庫内の冷却ユニット１３０の冷凍用ファン１７も停止する。そして、冷凍庫２後部の開閉ドア３、４が開くと、これに連動してドアスイッチ２８がオン状態となり。制御装置２２によって、送風機モータ２０ｅ、２１ｅが通電されて、クロスフローファン２０、２１が作動し、開口部１８の下方から上方に向けてエアカーテンが形成され、高温の外気が冷凍庫2の庫内へと侵入するのを防止する。
【００４３】
このときは、除霜バルブ１６が開かれ、圧縮機６の吐出側と冷凍用蒸発器１３の上流側部位との間の冷媒の圧力差（約１．９ＭＰａ）によって、高圧側（圧縮機６〜凝縮器９上流側）の高温の冷媒がバイパス流路１５を介して冷凍用蒸発器１３に流入する。高温の冷媒が冷凍用蒸発器１３に流入することによって、冷凍用蒸発器１３に着霜した霜３７は融解して水となり、外部へと排出される。荷物の搬入搬出が完了し、開閉ドア３、４が閉じられ、ドアスイッチがオフとなると、除霜バルブ１６は再び閉じられた状態となり、冷凍用蒸発器１３への高温冷媒の流入は停止される。
【００４４】
冷凍用ファン１７によって冷凍用蒸発器１３に送風された空気は、偏平チューブ１３３との間に形成された空気通路を通過し、冷凍用蒸発器１３を通過する冷媒と熱交換することによって冷却されるものである。ところで、この種の冷凍庫２の空気を冷却する冷凍用蒸発器１３においては、一般的に庫内温度が０℃〜３０℃の冷凍域で使用するため冷媒流量が比較的少ないことから冷凍用蒸発器１３においては、上部ヘッダタンク１３４から複数の行き偏平チューブ群１３１の入口端部に分配される部位と、下部ヘッダタンク１３６から複数の戻り偏平チューブ群１３の入口端部に分配される部位において分配性能が悪化することを発明者は発見した。
【００４５】
ここで、発明者が可視化による実験によって分配性能を把握したのでその方法と結果について図１０に基づいて説明する。図１０（ａ）は、分配性能を観察する部位を示す模式図であり、上部ヘッダタンク１３４では、上述した上部ヘッダタンク１３４から複数の行き偏平チューブ群１３１の入口端部に分配される部位と、下部ヘッダタンク１３６では、下部ヘッダタンク１３６から複数の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部に分配される部位とを示している。
【００４６】
なお、このときの実験条件は、差し込み代は６ｍｍであって、上部ヘッダタンク１３４の一端から冷媒を流入させて上部ヘッダタンク１３４の他端に流出させてそれぞれの部位における温度分布をサーモビュアにより可視化にて観察し、その温度分布における最大温度と最小温度との温度差ΔＴを求めて分配性能を把握したものである。また、流入する冷媒は、冷媒流量を２０、５０、８０ｋｇ／ｈをパラメータとして、入口乾き度を０〜１．０まで可変させたものである。
【００４７】
図１０（ｂ）は、上部ヘッダタンク１３４の観察部位における温度差ΔＴと入口乾き度との関係を示す特性図であり、この部位では冷媒流量が少なく、入口乾き度が大きいほど温度差ΔＴが大きくなって分配性能が悪化している。これは、冷媒流量が少なくなることで、タンク内における冷媒の気液分離が顕著となり、比重の重い液相冷媒がタンク底面に突き出された偏平チューブ１３３の入口端部の差し込み代によって第１仕切り板１３５ａまで到達することができないことを見出した。
【００４８】
また、図１０（ｃ）は、下部ヘッダタンク１３６の観察部位における温度差ΔＴと入口乾き度との関係を示す特性図であり、この部位においても冷媒流量が少なく、入口乾き度が大きいほど温度差ΔＴが大きくなって分配性能が悪化している。これは、タンク底面が平面であるため複数の行き偏平チューブ１３１の出口端部から流出した冷媒は慣性力により、複数の行き偏平チューブ群１３１の出口端部と複数の戻り偏平チューブ１３２の入口端部との境界部位よりもタンクの長手方向奥側に液相冷媒が収集して溜まりやすくなっていることを見出した。
【００４９】
そこで、本発明では、上述の現象に基づいてそれぞれのヘッダタンク１３４、１３６から複数の行き偏平チューブ群１３１の入口端部および複数の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部に偏りのなきように分配させて冷却性能の向上を図ったものである。因みに、タンク底面に偏平チューブ１３３の差し込み代ｈが形成される上部ヘッダタンク１３４においては、この差し込み代ｈの最適値を可視化による実験で求めるとともに、タンク底面が平面となる下部ヘッダタンク１３６においては冷媒をかく乱させる調整部材１３７の穴径ｄおよび調整部材１３７の設置位置Ａの最適値を可視化による実験で求めるようにした。
【００５０】
以下、図１１および図１２に基づいて説明する。図１１は上部ヘッダタンク１３４における差し込み代ｈの最適値求めた実験結果を示す特性図であり、図１２は下部ヘッダタンク１３６における穴径ｄおよび設置位置Ａの最適値を求めた実験結果を示す特性図である。上部ヘッダタンク１３４では、図１１に示すように、タンク底面に形成される差し込み代ｈの大小により比重の重い液相冷媒の第１仕切り板１３５ａまでの到達度が異なるものである。
【００５１】
そこで、差し込み代ｈを上部ヘッダタンク１３４の内部空間の高さＨ１（例えば、１６ｍｍのとき）に対する比（ｈ／Ｈ１）で可変させて温度差ΔＴと圧力損失ΔＰを求める実験を行なって最適値を求めたものである。なお、このときの実験条件は冷媒流量２０ｋｇ／ｈ、入口乾き度０．８の冷媒を流入したものである。この実験の結果より、差し込み代ｈの最適値は、上部ヘッダタンク１３４の内部空間の高さ寸法Ｈ１に対する比（ｈ／Ｈ１）で０．１５〜０．４のときが温度差ΔＴが小さく、かつ圧力損失ΔＰも小さくて分配性能が良好であることが分かった。これにより、差し込み代ｈは、上部ヘッダタンク１３４の内部空間の高さ寸法Ｈ１に対して０．１５×Ｈ１以上、０．４×Ｈ１以下の範囲内とした。
【００５２】
次に、下部ヘッダタンク１３６では、図１２に示すように、穴部１３７ａを形成させた調整部材１３７の設置の有無により、冷媒のかく乱効果を得たので、これに基づいて穴径ｄおよび調整部材の設置位置Ａの最適値を実験により求めた。なお、このときの実験条件は、差し込み代ｈの比（ｈ／Ｈ２）が０．２で形成して冷媒流量２０ｋｇ／ｈ、入口乾き度０．８の冷媒を流入したものである。
【００５３】
そこで、穴径ｄを下部ヘッダタンク１３６の内部空間の高さＨ２（例えば、１６ｍｍのとき）に対する比（ｄ／Ｈ２）、および調整部材１３７の設置位置Ａを複数の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部幅方向の長さ寸法Ｂに対する比（Ａ／Ｂ＝０．３に固定）を可変させて温度差ΔＴと圧力損失ΔＰを求める実験を行なって最適値を求めたものである。これによれば、穴径ｄの最適値は、下部ヘッダタンク１３６の内部空間の高さＨ２に対する比（ｄ／Ｈ２）で、０．３〜０．６のときが温度差ΔＴが小さく、かつ圧力損失ΔＰも小さくて分配性能が良好であることが分かった。これにより、穴径ｄは下部ヘッダタンク１３６の内部空間の高さＨ２に対して０．３×Ｈ２以上、０．６×Ｈ２以下の範囲内とした。
【００５４】
同じように、設置位置Ａを複数の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部幅方向の長さ寸法Ｂに対する比（Ａ／Ｂ）を可変させて温度差ΔＴと圧力損失ΔＰを求める実験を行なって最適値を求めたものである。これによれば、設置位置Ａの最適値は、複数の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部幅方向の長さ寸法Ｂに対する比（Ａ／Ｂ）で、０〜０．４のときが温度差ΔＴが小さく、かつ圧力損失ΔＰも小さくて分配性能が良好であることが分かった。これにより、設置位置Ａは、複数の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部幅方向の長さ寸法Ｂに対して０〜０．４×Ｂの範囲内とした。
【００５５】
以上の一実施形態による熱交換器である冷凍用蒸発器１３によれば、タンク底面側が偏平チューブ１３３の差し込み代により凸凹状である上部ヘッダタンク１３４は、所定範囲内の差し込み代ｈを設けて接続されることにより、複数の行き偏平チューブ群１３１の入口端部に分配される液相冷媒の偏りを防止することができるためほぼ均等に分配される。これにより、冷却性能の向上が図れる。
【００５６】
一方、タンク底面側が平面となる下部ヘッダタンク１３６は、所定範囲内の穴径ｄを開口させた調整部材１３７が複数の行き偏平チューブ群１３１の出口端部と複数の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部との境界部位から下流側の複数の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部を幅方向に対して２分割するように設けられたことにより、複数の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部に分配される液相冷媒の偏りを防止することができるためほぼ均等に分配される。これにより、冷却性能の向上が図れる。
【００５７】
また、上部ヘッダタンク１３４から複数の行き偏平チューブ群１３１の入口端部に分配される部位をサーモビュアにより可視化させて、差し込み代（ｈ）を０．１５×Ｈ１以上、０．４×Ｈ１以下の所定範囲とすることにより、複数の行き偏平チューブ群（１３１）の入口端部に分配される液相冷媒の偏りを防止することができるためほぼ均等に分配される。これにより、冷却性能の向上が図れる。
【００５８】
また、下部ヘッダタンク１３６から複数の戻り偏平チューブ群１３の入口端部に分配される部位をサーモビュアにより可視化させて、調整部材１３７に開口される穴径ｄを、下部ヘッダタンク１３６の内部空間の高さ寸法Ｈ２に対して０．３×Ｈ２以上、０．６×Ｈ２以下であることにより、複数の行き偏平チューブ群１３１から流出された冷媒が下部ヘッダタンク１３６内で気液分離された液相冷媒が開口された穴部によりかく乱されることで複数の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部に分配される液相冷媒の偏りを防止ことができるためほぼ均等に分配される。これにより、冷却性能の向上が図れる。
【００５９】
また、調整部材１３７は、複数の行き偏平チューブ群１３１の出口端部と複数の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部との境界部位から前記複数の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部幅方向の長さ寸法Ｂに対して０〜０．４×Ｂの範囲内の部位に設けられていることにより、複数の戻り偏平チューブ群１３２の入口端部に分配される液相冷媒の偏りを防止することができるためほぼ均等に分配される。これにより、冷却性能の向上が図れる。
【００６０】
（他の実施形態）
以上の一実施形態では、本発明の熱交換器を冷凍車１に搭載される冷凍サイクル装置５に適用させたが、これに限らず、倉庫などの定置式の冷凍庫に本発明を適用させても良い。また、偏平チューブ１３３の断面形状は、上述した形状に限定されるものでなく、例えば、楕円状、流線形状であっても良い。
【００６１】
また、以上の実施形態では、蒸発潜熱を利用した冷凍用蒸発器１３に適用させたが、本発明はこれに限定されるものではなく、顕熱にて空気を冷却する熱交換器に対しても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明を適用した冷凍車１の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す冷凍車１の冷凍サイクルを示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態における冷凍車１のドア部の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態における冷凍用蒸発器１３の外観を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態の冷凍用蒸発器１３における冷媒および空気流れを示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態における偏平チューブ１３３の断面形状を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態における偏平チューブ１３３の配列を示す模式図である。
【図８】本発明の一実施形態における冷凍用蒸発器１３の要部の全体構成を示す縦断面図である。
【図９】図８に示すＸ−Ｘ断面を示す断面図である。
【図１０】（ａ）本発明の一実施形態における可視化による実験の観察部位を示す説明図、（ｂ）は上部ヘッダタンク１３４側の温度差と入口乾き度との関係を示す特性図、（ｃ）は下部ヘッダタンク１３６側の温度差と入口乾き度との関係を示す特性図である。
【図１１】上部ヘッダタンク１３４における差し込み代ｈの最適値を求めるための説明図である。
【図１２】下部ヘッダタンク１３６における穴径ｄおよび調整部材位置Ａの最適値を求めるための説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１３１…行き偏平チューブ群
１３２…戻り偏平チューブ群
１３４…上部ヘッダタンク
１３４ａ…入口タンク部
１３４ｂ…出口タンク部
１３５ａ…第１仕切り部材
１３６…下部ヘッダタンク
１３７…調整部材
Ａ…調整部材の位置
Ｂ…複数の戻り偏平チューブ群の入口端部幅方向の長さ寸法
Ｈ１…上部ヘッダタンクの内部空間の高さ寸法
Ｈ２…下部ヘッダタンクの内部空間の高さ寸法
ｄ…穴径
ｈ…差し込み代
【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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