(57)【要約】【課題】冷媒流通用外方膨出部内に通じた熱交換管の本数に応じて、各熱交換管の冷媒流通量を熱交換性能を向上させる上で最適なものに設定する。【解決手段】エバポレータ30の上側ヘッダタンク31を３枚のプレートにより構成する。外側プレートに、一端部が冷媒入口48に通じる冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部を形成する。内側プレート37に管挿入穴41を形成する。中間プレート38に、内側プレート37の管挿入穴41を外側プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴44を形成する。中間プレート38の連通穴44を連通部46A,46Bにより連通させて外方膨出部内に通じる冷媒通路１を形成する。冷媒通路１の全連通部16A,46Bのうち上流の複数の連通部46Aの幅を、他の連通部465Bの幅よりも狭くする。幅狭の連通部46Aの数をＡ、冷媒通路１を構成する連通穴44の総数をＢとした場合、０．２５≦Ａ／Ｂ≦０．３５という関係にする。【選択図】図５
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【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おり、各ヘッダタンクが、外側プレートと、内側プレートと、これら両プレート間に介在させられた中間プレートとが互いに積層されてろう付されることにより構成され、上下両ヘッダタンクの外側プレートに、それぞれ左右方向にのびるとともに中間プレートにより開口が閉鎖された複数の外方膨出部が形成され、内側プレートにおける外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が左右方向に間隔をおいて貫通状に形成され、中間プレートに、内側プレートの各管挿入穴を外側プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、熱交換管の両端部が両ヘッダタンクの内側プレートの管挿入穴内に挿入されて内側プレートにろう付されており、上下両ヘッダタンクの少なくとも１つの外方膨出部が、それぞれ冷媒がその内部を長さ方向に流れる冷媒流通用外方膨出部となるとともに、上側ヘッダタンクの１つの冷媒流通用外方膨出部が、一端部が上側ヘッダタンクに形成された冷媒入口に通じる冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部となり、上下両ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴が、中間プレートにおける隣り合う連通穴どうしの間に形成された連通部により連通させられ、冷媒流通用外方膨出部に通じる連通穴およびこれらの連通穴を連通させる連通部によって、上下両ヘッダタンクの中間プレートに、冷媒流通用外方膨出部内に通じかつ冷媒を左右方向に流れさせる冷媒通路が形成されている熱交換器であって、
上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち上流側に位置する複数の連通部の前後方向の幅が、他の連通部の前後方向の幅よりも狭くなっており、当該幅狭の連通部の数をＡ、当該冷媒通路を構成する連通穴の総数をＢとした場合、０．２５≦Ａ／Ｂ≦０．３５という関係を満たす熱交換器。
【請求項２】
上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち、幅狭の連通部の前後方向の幅をＷＡ、幅広の連通部の前後方向の幅をＷＢとした場合、０．６≦ＷＡ／ＷＢ≦０．８という関係を満たす請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
幅広の連通部の前後方向の幅ＷＢが５〜９mmである請求項２記載の熱交換器。
【請求項４】
上下方向に間隔をおいて配置された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おり、各ヘッダタンクが、外側プレートと、内側プレートと、これら両プレート間に介在させられた中間プレートとが互いに積層されてろう付されることにより構成され、上下両ヘッダタンクの外側プレートに、それぞれ左右方向にのびるとともに中間プレートにより開口が閉鎖された複数の外方膨出部が形成され、内側プレートにおける外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が左右方向に間隔をおいて貫通状に形成され、中間プレートに、内側プレートの各管挿入穴を外側プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、熱交換管の両端部が両ヘッダタンクの内側プレートの管挿入穴内に挿入されて内側プレートにろう付されており、上下両ヘッダタンクの少なくとも１つの外方膨出部が、それぞれ冷媒がその内部を長さ方向に流れる冷媒流通用外方膨出部となるとともに、上側ヘッダタンクの１つの冷媒流通用外方膨出部が、一端部が上側ヘッダタンクに形成された冷媒入口に通じる冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部となり、上下両ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴が、中間プレートにおける隣り合う連通穴どうしの間に形成された連通部により連通させられ、冷媒流通用外方膨出部に通じる連通穴およびこれらの連通穴を連通させる連通部によって、上下両ヘッダタンクの中間プレートに、冷媒流通用外方膨出部内に通じかつ冷媒を左右方向に流れさせる冷媒通路が形成されている熱交換器であって、
下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち下流側に位置する複数の連通部の前後方向の幅が、他の連通部の前後方向の幅よりも狭くなっており、当該幅狭の連通部の数をＣ、当該冷媒通路を構成する連通穴の総数をＤとした場合、０．２５≦Ｃ／Ｄ≦０．３５という関係を満たす熱交換器。
【請求項５】
下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち、幅狭の連通部の前後方向の幅をＷＣ、幅広の連通部の前後方向の幅をＷＤとした場合、０．６≦ＷＣ／ＷＤ≦０．８という関係を満たす請求項４記載の熱交換器。
【請求項６】
幅広の連通部の前後方向の幅ＷＤが５〜９mmである請求項５記載の熱交換器。
【請求項７】
上側ヘッダタンクの外側プレートに、前後方向および左右方向に並んで４つの外方膨出部が相互に間隔をおいて形成され、同じく下側ヘッダタンクの外側プレートに、その前後方向に間隔をおいて並んだ２つの外方膨出部が、それぞれ上側ヘッダタンクの左右方向に隣り合う２つの外方膨出部にまたがるように形成され、
各ヘッダタンクの内側プレートにおける前後両側部分にそれぞれ複数の管挿入穴が形成されるとともに、中間プレートにおける前後両側部分にそれぞれ複数の連通穴が形成され、
上側ヘッダタンクにおいて、前後２つの外方膨出部からなる組が左右方向に並んで２組設けられ、いずれか一方の組の２つの外方膨出部がそれぞれ冷媒流通用外方膨出部となっており、２つの冷媒流通用外方膨出部のうちのいずれか一方が、冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部となるとともに、同他方が、一端部が上側ヘッダタンクに形成された冷媒出口に通じる冷媒流出側の冷媒流通用外方膨出部となり、他方の組の２つの外方膨出部のうち一方の外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴と、他方の外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴とが、中間プレートに形成された冷媒ターン用連通部により連通させられることにより、当該２つの外方膨出部が相互に通じ合わせられ、
下側ヘッダタンクにおいて、２つの外方膨出部がそれぞれ冷媒流通用外方膨出部となっている請求項１〜６のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【請求項８】
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１〜７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。
【請求項９】
超臨界冷媒が二酸化炭素である請求項８記載の超臨界冷凍サイクル。
【請求項１０】
請求項８または９記載の超臨界冷凍サイクルがカーエアコンとして搭載されている車両。
【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および図１０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】
超臨界冷凍サイクルに用いられる熱交換器として、本出願人は、先に、上下に間隔をおいて配置された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おり、各ヘッダタンクが、外側プレートと、内側プレートと、これら両プレート間に介在させられた中間プレートとが互いに積層されてろう付されることにより構成され、上下両ヘッダタンクの外側プレートに、それぞれその長さ方向にのびかつ中間プレートにより開口が閉鎖された少なくとも１つの外方膨出部が形成され、内側プレートにおける外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が内側プレートの長さ方向に間隔をおいて貫通状に形成され、中間プレートに、内側プレートの各管挿入穴を外側プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、熱交換管の両端部が両ヘッダタンクの内側プレートの管挿入穴内に挿入されて内側プレートにろう付され、上下両ヘッダタンクの少なくとも１つの外方膨出部が、それぞれ冷媒がその内部を長さ方向に流れる冷媒流通用外方膨出部となされ、冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴が、中間プレートにおける隣り合う連通穴どうしの間に形成された連通部により連通させられ、冷媒流通用外方膨出部に通じる連通穴およびこれらの連通穴を連通させる連通部によって、上下両ヘッダタンクの中間プレートに、冷媒流通用外方膨出部内に通じかつ冷媒を冷媒流通用外方膨出部の長さ方向に流れさせる冷媒通路が形成され、連通部の幅を調整することにより、冷媒通路の流路断面積が長さ方向に変化させられている熱交換器を提案した（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１記載の熱交換器においては、冷媒流通用外方膨出部内に通じかつ冷媒を冷媒流通用外方膨出部の長さ方向に流れさせる冷媒通路の流路断面積が長さ方向に変化させられているので、冷媒通路の各部分を流れる冷媒の量を任意に変化させることができる。したがって、すべての熱交換管の冷媒流通量を熱交換性能を向上させる上で好適なものに設定することができる。しかも、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ことができる。
【０００５】
しかしながら、熱交換器の熱交換コア部のサイズ、特に熱交換管の本数により、各熱交換管への冷媒分流時の偏流傾向が異なることになるので、冷媒流通用外方膨出部内に通じた熱交換管の本数に応じて、上記冷媒通路を構成する連通部の幅を最適に設定する必要がある。
【特許文献１】特開２００５−３２６１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、特許文献１記載の熱交換器において、冷媒流通用外方膨出部内に通じた熱交換管の本数に応じて、各熱交換管の冷媒流通量を熱交換性能を向上させる上で最適なものに設定した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おり、各ヘッダタンクが、外側プレートと、内側プレートと、これら両プレート間に介在させられた中間プレートとが互いに積層されてろう付されることにより構成され、上下両ヘッダタンクの外側プレートに、それぞれ左右方向にのびるとともに中間プレートにより開口が閉鎖された複数の外方膨出部が形成され、内側プレートにおける外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が左右方向に間隔をおいて貫通状に形成され、中間プレートに、内側プレートの各管挿入穴を外側プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、熱交換管の両端部が両ヘッダタンクの内側プレートの管挿入穴内に挿入されて内側プレートにろう付されており、上下両ヘッダタンクの少なくとも１つの外方膨出部が、それぞれ冷媒がその内部を長さ方向に流れる冷媒流通用外方膨出部となるとともに、上側ヘッダタンクの１つの冷媒流通用外方膨出部が、一端部が上側ヘッダタンクに形成された冷媒入口に通じる冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部となり、上下両ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴が、中間プレートにおける隣り合う連通穴どうしの間に形成された連通部により連通させられ、冷媒流通用外方膨出部に通じる連通穴およびこれらの連通穴を連通させる連通部によって、上下両ヘッダタンクの中間プレートに、冷媒流通用外方膨出部内に通じかつ冷媒を左右方向に流れさせる冷媒通路が形成されている熱交換器であって、
上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち上流側に位置する複数の連通部の前後方向の幅が、他の連通部の前後方向の幅よりも狭くなっており、当該幅狭の連通部の数をＡ、当該冷媒通路を構成する連通穴の総数をＢとした場合、０．２５≦Ａ／Ｂ≦０．３５という関係を満たす熱交換器。
【０００９】
2)上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち、幅狭の連通部の前後方向の幅をＷＡ、幅広の連通部の前後方向の幅をＷＢとした場合、０．６≦ＷＡ／ＷＢ≦０．８という関係を満たす上記1)記載の熱交換器。
【００１０】
3)幅広の連通部の前後方向の幅ＷＢが５〜９mmである上記2)記載の熱交換器。
【００１１】
4)上下方向に間隔をおいて配置された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おり、各ヘッダタンクが、外側プレートと、内側プレートと、これら両プレート間に介在させられた中間プレートとが互いに積層されてろう付されることにより構成され、上下両ヘッダタンクの外側プレートに、それぞれ左右方向にのびるとともに中間プレートにより開口が閉鎖された複数の外方膨出部が形成され、内側プレートにおける外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が左右方向に間隔をおいて貫通状に形成され、中間プレートに、内側プレートの各管挿入穴を外側プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、熱交換管の両端部が両ヘッダタンクの内側プレートの管挿入穴内に挿入されて内側プレートにろう付されており、上下両ヘッダタンクの少なくとも１つの外方膨出部が、それぞれ冷媒がその内部を長さ方向に流れる冷媒流通用外方膨出部となるとともに、上側ヘッダタンクの１つの冷媒流通用外方膨出部が、一端部が上側ヘッダタンクに形成された冷媒入口に通じる冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部となり、上下両ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴が、中間プレートにおける隣り合う連通穴どうしの間に形成された連通部により連通させられ、冷媒流通用外方膨出部に通じる連通穴およびこれらの連通穴を連通させる連通部によって、上下両ヘッダタンクの中間プレートに、冷媒流通用外方膨出部内に通じかつ冷媒を左右方向に流れさせる冷媒通路が形成されている熱交換器であって、
下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち下流側に位置する複数の連通部の前後方向の幅が、他の連通部の前後方向の幅よりも狭くなっており、当該幅狭の連通部の数をＣ、当該冷媒通路を構成する連通穴の総数をＤとした場合、０．２５≦Ｃ／Ｄ≦０．３５という関係を満たす熱交換器。
【００１２】
5)下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの連通部において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち、幅狭の連通部の前後方向の幅をＷＣ、幅広の連通部の前後方向の幅をＷＤとした場合、０．６≦ＷＣ／ＷＤ≦０．８という関係を満たす上記4)記載の熱交換器。
【００１３】
6)幅広の連通部の前後方向の幅ＷＤが５〜９mmである上記5)記載の熱交換器。
【００１４】
7)上側ヘッダタンクの外側プレートに、前後方向および左右方向に並んで４つの外方膨出部が相互に間隔をおいて形成され、同じく下側ヘッダタンクの外側プレートに、その前後方向に間隔をおいて並んだ２つの外方膨出部が、それぞれ上側ヘッダタンクの左右方向に隣り合う２つの外方膨出部にまたがるように形成され、
各ヘッダタンクの内側プレートにおける前後両側部分にそれぞれ複数の管挿入穴が形成されるとともに、中間プレートにおける前後両側部分にそれぞれ複数の連通穴が形成され、
上側ヘッダタンクにおいて、前後２つの外方膨出部からなる組が左右方向に並んで２組設けられ、いずれか一方の組の２つの外方膨出部がそれぞれ冷媒流通用外方膨出部となっており、２つの冷媒流通用外方膨出部のうちのいずれか一方が、冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部となるとともに、同他方が、一端部が上側ヘッダタンクに形成された冷媒出口に通じる冷媒流出側の冷媒流通用外方膨出部となり、他方の組の２つの外方膨出部のうち一方の外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴と、他方の外方膨出部に通じる中間プレートの連通穴とが、中間プレートに形成された冷媒ターン用連通部により連通させられることにより、当該２つの外方膨出部が相互に通じ合わせられ、
下側ヘッダタンクにおいて、２つの外方膨出部がそれぞれ冷媒流通用外方膨出部となっている上記1)〜6)のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【００１５】
8)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)〜7)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。
【００１６】
9)超臨界冷媒が二酸化炭素である上記13)記載の超臨界冷凍サイクル。
【００１７】
10)上記8)または9)記載の超臨界冷凍サイクルがカーエアコンとして搭載されている車両。
【発明の効果】
【００１８】
上記1)の熱交換器によれば、上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち上流側に位置する複数の連通部の前後方向の幅が、他の連通部の前後方向の幅よりも狭くなっているので、上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、冷媒が重力により上流側の熱交換管内に流入しやすくなっていたとしても、当該冷媒通路の下流側に流れる冷媒量を増加させることができる。したがって、上側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じるすべての熱交換管の冷媒流通量を熱交換性能を向上させる上で最適なものに設定することができる。しかも、上記幅狭の連通部の数をＡ、上記冷媒通路を構成する連通穴の総数をＢとした場合、０．２５≦Ａ／Ｂ≦０．３５という関係を満たしており、連通穴の総数Ｂは、当然のことながら上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる熱交換管の本数と同じであるから、冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部内に通じた熱交換管の本数に応じて、これらの熱交換管の冷媒流通量を熱交換性能を向上させる上で最適なものに設定することができる。また、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ことができる。
【００１９】
上記2)の熱交換器によれば、上側ヘッダタンクの冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち、幅狭の連通部の前後方向の幅をＷＡ、幅広の連通部の前後方向の幅をＷＢとした場合、０．６≦ＷＡ／ＷＢ≦０．８という関係を満たしているので、上記1)で述べた効果が一層向上する。
【００２０】
上記3)の熱交換器によれば、幅広の連通部の前後方向の幅ＷＢが５〜９mmであるから、上記1)で述べた効果が一層向上する。
【００２１】
上記4)の熱交換器によれば、下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち下流側に位置する複数の連通部の前後方向の幅が、他の連通部の前後方向の幅よりも狭くなっているので、下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、冷媒が慣性力により下流側に流れやすくなっていたとしても、当該冷媒通路の下流側での冷媒流量の偏った増加を防止することができる。したがって、下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じるすべての熱交換管の冷媒流通量を熱交換性能を向上させる上で最適なものに設定することができる。しかも、上記幅狭の連通部の数をＣ、上記冷媒通路を構成する連通穴の総数をＤとした場合、０．２５≦Ｃ／Ｄ≦０．３５という関係を満たしており、連通穴の総数Ｄは、当然のことながら下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる熱交換管の本数と同じであるから、冷媒流通用外方膨出部内に通じた熱交換管の本数に応じて、これらの熱交換管の冷媒流通量を熱交換性能を向上させる上で最適なものに設定することができる。また、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ことができる。
【００２２】
上記5)の熱交換器によれば、下側ヘッダタンクの冷媒流通用外方膨出部に通じる中間プレートの冷媒通路において、当該冷媒通路を構成するすべての連通部のうち、幅狭の連通部の前後方向の幅をＷＣ、幅広の連通部の前後方向の幅をＷＤとした場合、０．６≦ＷＣ／ＷＤ≦０．８という関係を満たしているので、上記4)で述べた効果が一層向上する。
【００２３】
上記6)の熱交換器によれば、幅広の連通部の前後方向の幅ＷＤが５〜９mmであるから、上記4)で述べた効果が一層向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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９はエバポレータの要部の構成を示し、図１０は図１のエバポレータにおける冷媒の流れを示す。
【００２６】
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。
【００２７】
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のびる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複数の偏平状熱交換管(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。
【００２８】
第１ヘッダタンク(31)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た外側プレート(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た内側プレート(37)と、金属ベア材、ここではアルミニウムベア材から形成されかつ外側プレート(36)と内側プレート(37)との間に介在させられた中間プレート(38)とが、積層されて互いにろう付されることにより構成されている。
【００２９】
第１ヘッダタンク(31)の外側プレート(36)の右側部分および左側部分に、それぞれ左右方向にのびる２つの外方膨出部(39A)(39B)(39C)(39D)が前後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、右側前部分の外方膨出部(39A)を第１外方膨出部、右側後部分の外方膨出部(39B)を第２外方膨出部、左側前部分の外方膨出部(39C)を第３外方膨出部、左側後部分の外方膨出部(39D)を第４外方膨出部というものとする。各外方膨出部(39A)〜(39D)の下側を向いた開口は中間プレート(38)により塞がれている。各外方膨出部(39A)〜(39D)の膨出高さ、長さおよび幅は等しくなっている。したがって、第１ヘッダタンク(31)には、第１外方膨出部(39A)と第２外方膨出部(39B)とからなる組と、第３外方膨出部(39C)と第４外方膨出部(39D)とからなる組とが、左右方向に並んで設けられている。ここで、一方の組を構成する第１および第２外方膨出部(39A)(39B)が、ＣＯ２がその内部を長さ方向に流れる冷媒流通用外方膨出部となっている。外側プレート(36)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。
【００３０】
内側プレート(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。前側の右半部における複数の管挿入穴(41)は、外側プレート(36)の第１外方膨出部(39A)の左右方向の範囲内に形成され、後側の右半部における複数の管挿入穴(41)は、第２外方膨出部(39B)の左右方向の範囲内に形成され、前側の左半部における複数の管挿入穴(41)は、第３外方膨出部(39C)の左右方向の範囲内に形成され、後側の左半部における複数の管挿入穴(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および図４参照）。
【００３１】
内側プレート(37)の前後両側縁部に、それぞれ上方に突出して先端が外側プレート(36)の外面まで至り、かつ外側プレート(36)と中間プレート(38)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、外側プレート(36)および中間プレート(38)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、外側プレート(36)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、外側プレート(36)にろう付されている。内側プレート(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。
【００３２】
中間プレート(38)における管挿入穴(41)と対応する位置に、内側プレート(37)の管挿入穴(41)を外側プレート(36)の外方膨出部(39A)〜(39D)内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、内側プレート(37)の前側の右半部における複数の管挿入穴(41)は、中間プレート(38)の前側の右半部における複数の連通穴(44)を介して第１外方膨出部(39A)内に通じさせられ、同じく後側の右半部における複数の管挿入穴(41)は、中間プレート(38)の後側の右半部における複数の連通穴(44)を介して第２外方膨出部(39B)内に通じさせられ、同じく前側の左半部における複数の管挿入穴(41)は、中間プレート(38)の前側の左半部における複数の連通穴(44)を介して第３外方膨出部(39C)内に通じさせられ、同じく後側の左半部における複数の管挿入穴(41)は、中間プレート(38)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)内に通じさせられている。
【００３３】
図４および図５に示すように、第１ヘッダタンク(31)における外方膨出部の他方の組を構成する第３外方膨出部(39C)および第４外方膨出部(39D)に通じる中間プレート(38)の各連通穴(44)どうしが、中間プレート(38)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３外方膨出部(39C)内と第４外方膨出部(39D)内とは相互に通じ合っている。第１外方膨出部(39A)内に通じるすべての連通穴(44)および第２外方膨出部(39B)内に通じるすべての連通穴(44)は、それぞれ中間プレート(38)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り形成された連通部(46A)(46B)(46C)により連通させられている（図５参照）。そして、第１外方膨出部(39A)内に通じるすべての連通穴(44)およびこれらの連通穴(44)を連通させる連通部(46A)(46B)により、第１ヘッダタンク(31)の中間プレート(38)に、第１外方膨出部(39A)内に通じかつ冷媒を左右方向（第１外方膨出部(39A)の長さ方向）に流す第１の冷媒通路(1)が形成され、第２外方膨出部(39B)内に通じるすべての連通穴(44)およびこれらの連通穴(44)を連通させる連通部(46C)により、第１ヘッダタンク(31)の中間プレート(38)に、第２外方膨出部(39B)内に通じかつ冷媒を左右方向（第２外方膨出部(39B)の長さ方向）に流す第２の冷媒通路(2)が形成されている。中間プレート(38)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。
【００３４】
図５および図６に示すように、３つのプレート(36)(37)(38)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)(37a)(38a)が形成されている。中間プレート(38)には、前後２つの外方突出部(38a)の先端から右端部の連通穴(44)に通じる切り欠き(47A)(47B)が形成されており、これにより第１ヘッダタンク(31)に、第１冷媒通路(1)および第１外方膨出部(39A)内に通じる冷媒入口(48)と、第２冷媒通路(2)および第２外方膨出部(39B)内に通じる冷媒出口(49)とが形成されている。ここで、第１外方膨出部(39A)が、一端部が第１ヘッダタンク(31)に形成された冷媒入口(48)に通じる冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部となっている。なお、前側の切り欠き(47A)の前後方向の幅は、第１冷媒通路(1)を構成する右端の連通部(46A)の前後方向の幅と等しくなっている。３つのプレート(36)(37)(38)の２つの右方突出部(36a)(37a)(38a)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。
【００３５】
第１冷媒通路(1)において、第１冷媒通路(1)を構成するすべての連通部(46A)(46B)のうち冷媒の流れ方向上流側、すなわち右端側から複数の連通部(46A)の前後方向の幅ＷＡは、他の連通部(46B)の前後方向の幅ＷＢよりも狭くなっている。ここで、幅狭の連通部(46A)の数をＡ、第１冷媒通路(1)を構成する連通穴(44)、すなわち第１外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の総数をＢとした場合、０．２５≦Ａ／Ｂ≦０．３５という関係を満たしているべきである。また、幅狭の連通部(46A)の幅ＷＡと、他の幅広の連通部(46B)の幅ＷＢとの関係は、０．６≦ＷＡ／ＷＢ≦０．８であることが好ましい。なお、幅広の連通部(46B)の幅ＷＢは５〜９mmであることが好ましい。
【００３６】
上記において、幅狭の連通部(46A)の数Ａと、第１冷媒通路(1)を構成する連通穴(44)、すなわち第１外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の総数Ｂの関係（ＡのＢに対する比率）を０．２５≦Ａ／Ｂ≦０．３５に限定したのは、上記比率Ａ／Ｂが上記範囲内にあるときにエバポレータ(30)の冷房性能が優れたものになるからである。
【００３７】
また、幅狭の連通部(46A)の幅ＷＡと、他の幅広の連通部(46B)の幅ＷＢとの関係が０．６≦ＷＡ／ＷＢ≦０．８であることが好ましいのは、ＷＡ／ＷＢ＜０．６であると通路抵抗が大きくなるおそれがあり、ＷＡ／ＷＢ＞０．８であると冷房性能が低下するおそれがあるからである。
【００３８】
さらに、幅広の連通部(46B)の幅ＷＢが５mm未満であると通路抵抗が大きくなり、蒸発温度が上昇して冷房性能が低下するおそれがあり、９mmを越えると内側プレート(37)と中間プレート(38)との接合面積が小さくなり、第１ヘッダタンク(31)の耐圧性が低下するおそれがある。
【００３９】
第２の冷媒通路(2)のすべての連通部(46C)の前後方向の幅は等しくなっており、たとえば第１冷媒通路(1)における幅広の連通部(46B)の前後方向の幅ＷＢと等しくなっている。
【００４０】
図１〜図３および図７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、内側プレート(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)における第１ヘッダタンク(31)との相違点は、外側プレート(36)に、前後方向に間隔をおいて２つの外方膨出部(54A)(54B)が、第１外方膨出部(39A)と第３外方膨出部(39C)、および第２外方膨出部(39B)と第４外方膨出部(39D)とにそれぞれまたがるように外側プレート(36)の右端部から左端部にかけて形成されている点、各外方膨出部(54A)(54B)内に通じるすべての連通穴(44)が、中間プレート(38)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(55A)〜(55D)により連通させられている点、前側外方膨出部(54A)内に通じるすべての連通穴(44)およびこれらを連通させる連通部(55A)(55B)により、中間プレート(38)に前側冷媒通路(3)が形成されている点、後側外方膨出部(54B)内に通じるすべての連通穴(44)およびこれらを連通させる連通部(55C)(55D)により、中間プレート(38)に後側冷媒通路(4)が形成されている点、両外方膨出部(54A)(54B)が連通させられていない点、ならびに３つのプレート(36)(37)(38)の右端部に右方突出部が形成されていない点である。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。ここで、前後両外方膨出部(54A)(54B)が、それぞれＣＯ２がその内部を長さ方向に流れる冷媒流通用外方膨出部となっている。冷媒は、前側外方膨出部(54A)内および前側冷媒通路(3)内を右側から左側に流れ、後側外方膨出部(54B)内および後側冷媒通路(4)内を左側から右側に流れるようになっている。
【００４１】
前側冷媒通路(3)において、前側冷媒通路(3)を構成するすべての連通部(55A)(55B)のうち冷媒の流れ方向下流側、すなわち左端側から複数の連通部(55A)の前後方向の幅ＷＣは、他の連通部(55B)の前後方向の幅ＷＤよりも狭くなっている。ここで、幅狭の連通部(55A)の数をＣ、前側冷媒通路(3)を構成する連通穴(44)、すなわち前側外方膨出部(54A)内に通じる熱交換管(33)の総数をＤとした場合、０．２５≦Ｃ／Ｄ≦０．３５という関係を満たしているべきである。また、幅狭の連通部(55A)の幅ＷＣと、他の幅広の連通部(55B)の幅ＷＤとの関係は、０．６≦ＷＣ／ＷＤ≦０．８であることが好ましい。なお、幅広の連通部(55B)の幅ＷＤは５〜９mmであることが好ましい。
【００４２】
上記において、幅狭の連通部(55A)の数Ｃと、前側冷媒通路(3)を構成する連通穴(44)、すなわち前側外方膨出部(45A)に通じる熱交換管(33)の総数Ｄの関係（ＣのＤに対する比率）を０．２５≦Ｃ／Ｄ≦０．３５に限定したのは、上記比率Ｃ／Ｄが上記範囲内にあるときにエバポレータ(30)の冷房性能が優れたものになるからである。
【００４３】
また、幅狭の連通部(55A)の幅ＷＣと、他の幅広の連通部(55B)の幅ＷＤとの関係が０．６≦ＷＣ／ＷＤ≦０．８であることが好ましいのは、ＷＣ／ＷＤ＜０．６であると通路抵抗が大きくなるおそれがあり、ＷＣ／ＷＤ＞０．８であると冷房性能が低下するおそれがあるからである。
【００４４】
さらに、幅広の連通部(55B)の幅ＷＤが５mm未満であると通路抵抗が大きくなり、蒸発温度が上昇して冷房性能が低下するおそれがあり、９mmを越えると内側プレート(37)と中間プレート(38)との接合面積が小さくなり、第２ヘッダタンク(32)の耐圧性が低下するおそれがある。
【００４５】
後側冷媒通路(4)において、後側冷媒通路(4)を構成するすべての連通部(55C)(55D)のうち冷媒の流れ方向下流側、すなわち右端側の複数の連通部(55C)の前後方向の幅は、他の連通部(55D)の前後方向の幅よりも狭くなっている。幅狭の連通部(55C)の前後方向の幅および数、ならびに幅広の連通部(55D)の前後方向の幅は、それぞれ前側冷媒通路(3)の幅狭の連通部(55A)の前後方向の幅および数、ならびに幅広の連通部(55B)の前後方向の幅に等しくなっている。したがって、幅狭の連通部(55C)の数と後側冷媒通路(4)を構成する連通穴(44)、すなわち後側外方膨出部(54B)内に通じる熱交換管(33)の総数との関係、幅狭の連通部(55C)の前後方向の幅と、他の幅広の連通部(55D)の前後方向の幅との関係は、前側冷媒通路(3)の場合と同じになる。
【００４６】
両ヘッダタンク(31)(32)は、図８および図９に示すようにして製造されている。
【００４７】
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)を有する外側プレート(36)を形成する。また、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)を有する内側プレート(37)を形成する。さらに、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)および連通部(45)(46A)〜(46C)(55A)〜(55D)を有する中間プレート(38)を形成する。第１ヘッダタンク(31)の外側プレート(36)、中間プレート(38)および内側プレート(37)には、それぞれ右方突出部(36a)(37a)(38a)を形成し、さらに中間プレート(38)には切り欠き(47A)(47B)を形成しておく。
【００４８】
ついで、３つのプレート(36)(37)(38)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)を外側プレート(36)に係合させて仮止め体をつくる。その後、外側プレート(36)のろう材層および内側プレート(37)のろう材層を利用して３つのプレート(36)(37)(38)を相互にろう付するとともに、被覆壁(42)を中間プレート(38)および外側プレート(36)の前後両側面にろう付し、さらに係合部(43)を外側プレート(36)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。
【００４９】
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、前後方向に幅広の偏平状で、その内部に長さ方向にのびる複数の冷媒通路(33a)が並列状に形成されている。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、内側プレート(37)のろう材層を利用して内側プレート(37)にろう付されている。なお、熱交換管(33)の両端は中間プレート(38)の厚さ方向の中間部まで連通穴(44)内に入り込んでおり、冷媒通路(1)〜(4)内に臨んでいる（図３参照）。両ヘッダタンク(31)(32)間には、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)からなる熱交換管群(56)が、前後方向に並んで複数列、ここでは２列配置されている。前側熱交換管群(56)の右半部に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は第１外方膨出部(39A)内および前側外方膨出部(54A)内に通じるように両ヘッダタンク(31)(32)に接続され、同じく左半部に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は第３外方膨出部(39C)内および前側外方膨出部(54A)内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、後側熱交換管群(56)の右半部に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は第２外方膨出部(39B)内および後側外方膨出部(54B)内に通じるように両ヘッダタンク(31)(32)に接続され、同じく左半部に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は第４外方膨出部(39D)内および後側外方膨出部(54B)内に通じるように両ヘッダタンク(31)(32)に接続されている。
【００５０】
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。
【００５１】
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)は前後両熱交換管群(56)に共有されており、その前後方向の幅は前側熱交換管群(56)の熱交換管(33)の前側縁と後側熱交換管群(56)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)が前後両熱交換管群(56)に共有される代わりに、両熱交換管群(56)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。
【００５２】
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、内側プレート(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内側プレート(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(36)(37)(38)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(36)(37)(38)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。
【００５３】
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。
【００５４】
上述したエバポレータ(30)において、図１０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)の第１冷媒通路(1)を通って第１外方膨出部(39A)内に入り、第１冷媒通路(1)および第１外方膨出部(39A)内を左方に流れ、第１外方膨出部(39A)内に通じているすべての熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入する。
【００５５】
このとき、液相のＣＯ２は、重力により冷媒入口(48)側の熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入しやすくなるが、第１冷媒通路(1)を構成するすべての連通部(46A)(46B)のうち冷媒の流れ方向上流側、すなわち右端側の複数の連通部(46A)の前後方向の幅ＷＡが、他の連通部(46B)の前後方向の幅ＷＢよりも狭くなっていることによって、多くのＣＯ２が第１冷媒通路(1)および第１外方膨出部(39A)を左方に向かって流れることになり、しかも幅狭の連通部(46A)の数Ａと第１冷媒通路(1)を構成する連通穴(44)、すなわち第１外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の総数Ｂとの関係、および幅狭の連通部(46A)の幅ＷＡと幅広の連通部(46B)の幅ＷＢとの関係が上述したとおりであるので、第１外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の本数に応じて、第１外方膨出部(39A)内に通じているすべての熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内のＣＯ２の流量が均一化される。
【００５６】
第１外方膨出部(39A)内に通じているすべての熱交換管(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)の前側外方膨出部(54A)内に流入する。前側外方膨出部(54A)内に流入したＣＯ２はその内部および中間プレート(38)の前側冷媒通路(3)を通って左方に流れ、分流して第３外方膨出部(39C)内に通じているすべての熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入する。
【００５７】
このとき、第１外方膨出部(39A)内に通じているすべての熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内のＣＯ２流量が均一化されているので、前側冷媒通路(3)の右側部分および前側外方膨出部(54A)内の右側部分においてはＣＯ２量は各部で均一化されているが、前側冷媒通路(3)の左側部分および前側外方膨出部(54A)内の左側部分においてはＣＯ２は慣性により左方に流れやすくなり、第３外方膨出部(39C)内に通じているすべての熱交換管(33)のうちの左端寄りの熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内にＣＯ２が流入しやすくなる。ところが、前側冷媒通路(3)を構成するすべての連通部(55A)(55B)のうち冷媒の流れ方向下流側、すなわち左端側の複数の連通部(55A)の前後方向の幅ＷＣが、他の連通部(55B)の前後方向の幅ＷＤよりも狭くなっていることによって、ＣＯ２の流れに抵抗が付与されることになり、しかも幅狭の連通部(55A)の数Ｃと前側冷媒通路(3)を構成する連通穴(44)、すなわち前側外方膨出部(54A)内に通じる熱交換管(33)の総数Ｄとの関係、および幅狭の連通部(55A)の幅ＷＣと幅広の連通部(55B)の幅ＷＤとの関係が上述したとおりであるので、前側外方膨出部(45A)に通じる熱交換管(33)の本数に応じて、前側外方膨出部(45A)内、すなわち第３外方膨出部(39C)内に通じているすべての熱交換管(33)へのＣＯ２の分流が均一化される。
【００５８】
第３外方膨出部(39C)内に通じているすべての熱交換管(33)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)の第３外方膨出部(39C)内に入る。第３外方膨出部(39C)内に流入したＣＯ２は、第１ヘッダタンク(31)の中間プレート(38)の冷媒ターン用連通部(45)を通って第４外方膨出部(39D)内に入り、分流して第４外方膨出部(39D)に接続されているすべての熱交換管(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)の後側外方膨出部(54B)内に入る。後側外方膨出部(54B)内に流入したＣＯ２はその内部および後側冷媒通路(4)を通って右方に流れ、分流して第２外方膨出部(39B)に接続されているすべての熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入する。
【００５９】
このとき、第４外方膨出部(39D)に通じているすべての熱交換管(33)内のＣＯ２流量が均一化されているので、後側冷媒通路(4)の左側部分および後側外方膨出部(54B)内の左側部分においてはＣＯ２量は各部で均一化されているが、後側冷媒通路(4)の右側部分および後側外方膨出部(54B)内の右側部分においてはＣＯ２は慣性により右方に流れやすくなり、第２外方膨出部(39B)内に通じているすべての熱交換管(33)のうちの右端寄りの熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内にＣＯ２が流入しやすくなる。ところが、後側冷媒通路(4)を構成するすべての連通部(55C)(55C)のうち冷媒の流れ方向下流側、すなわち右端側の複数の連通部(55C)の前後方向の幅が、他の連通部(55D)の前後方向の幅よりも狭くなっていることによって、ＣＯ２の流れに抵抗が付与されることになり、しかも幅狭の連通部(55C)の数と後側冷媒通路(4)を構成する連通穴(44)、すなわち後側外方膨出部(54B)内に通じる熱交換管(33)の総数との関係、および幅狭の連通部(55C)の幅と他の幅広の連通部(55D)の幅との関係が上述したとおりであるので、後側外方膨出部(45B)に通じる熱交換管(33)の本数に応じて、後側外方膨出部(45B)内、すなわち第２外方膨出部(39B)内に通じているすべての熱交換管(33)へのＣＯ２の分流が均一化される。
【００６０】
第２外方膨出部(39B)内に通じているすべての熱交換管(33)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)の第２外方膨出部(39B)内に入る。その後、ＣＯ２は、第２外方膨出部(39B)内から第２冷媒通路(2)、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１０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。
【００６１】
上記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、たとえば超臨界冷凍サイクルのガスクーラに適用される場合もある。
【００６２】
また、上記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。
【００６３】
次に、上述した実施形態のエバポレータを用いて行った実験例を示す。
【００６４】
実験例１
エバポレータ(30)として、高さ：２５０mm、左右方向の幅：２５０mm、熱交換管(33)の本数：４８本、第１ヘッダタンク(31)の第１外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の総数Ｂ：１２本のものを使用し、幅狭の連通部(46A)の数Ａを種々変更することにより、第１ヘッダタンク(31)の第１外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の総数Ｂに対する第１冷媒通路(1)における幅狭の連通部(46A)の数Ａの比率(A/B)を種々変化させて、冷媒の出口過熱度：０度という条件で冷房能力を求めた。
【００６５】
上記比率(A/B)と冷房能力との関係を図１１に示す。図１１に示す結果から、上記比率(A/B)が０．２５〜０．３５の範囲内にあるときに、エバポレータの冷房能力が優れていることが分かる。
【００６６】
実験例２
エバポレータ(30)として、高さ：２５０mm、左右方向の幅：２５０mm、熱交換管(33)の本数：４８本、第１ヘッダタンク(31)の第１外方膨出部(39A)に通じる熱交換管(33)の総数Ｂ：１２本、第１冷媒通路(1)における幅広の連通部(46B)の幅ＷＢ；７mmのものを使用し、幅狭の連通部(46A)の幅ＷＡを種々変更することにより、第１ヘッダタンク(31)の第１外方膨出部(39A)に通じる第１冷媒通路(1)における幅広の連通部(46B)の幅ＷＢに対する幅狭の連通部(46A)の幅ＷＡの比率(WA/WB)を種々変化させて、冷媒の出口過熱度：０度という条件で冷房能力および通路抵抗を求めた。
【００６７】
上記比率(WA/WB)と冷房能力および通路抵抗との関係を図１２に示す。図１２に示す結果から、上記比率(WA/WB)が０．６〜０．８の範囲内にあるときに、通路抵抗の増加を抑制しうるとともに、冷房能力が優れていることが分かる。
【００６８】
実験例３
上記実験例１と同じエバポレータを使用し、第２ヘッダタンク(32)の前後両外方膨出部(54A)(55B)に通じる熱交換管(33)の総数Ｄに対する前後両冷媒通路(3)(4)における幅狭の連通部(55A)(55C)の数Ｃの比率(C/D)を種々変化させて、実験例１と同じ条件で冷房能力を求めた。その結果、図示は省略したが、上記比率(C/D)と冷房能力との関係は図１１と同様になった。
【００６９】
実験例４
上記実験例２と同じエバポレータを使用し、第２ヘッダタンク(32)の前後両外方膨出部(54A)(54B)に通じる前後両冷媒通路(3)(4)における幅広の連通部(55B)(55D)の幅ＷＤに対する幅狭の連通部(55A)(55C)の幅ＷＣの比率(WC/WD)を種々変化させて、実験例２と同じ条件で冷房能力および通路抵抗を求めた。その結果、図示は省略したが、上記比率(WC/WD)と冷房能力および通路抵抗との関係は図１２と同様になった。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【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２のＣ−Ｃ線拡大断面図である。
【図６】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７】図２のＤ−Ｄ線拡大断面図である。
【図８】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９】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１０】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１１】実験例１の結果を示すグラフである。
【図１２】実験例２の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
(1)：第１冷媒通路
(2)：第２冷媒通路
(3)：前側冷媒通路
(4)：後側冷媒通路
(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)：外側プレート
(37)：内側プレート
(38)：中間プレート
(39A)：第１外方膨出部（冷媒流入側の冷媒流通用外方膨出部）
(39B)：第２外方膨出部（冷媒流通用外方膨出部）
(41)：管挿入穴
(44)：連通穴
(45)：冷媒ターン用連通部
(46A)〜(46C)：連通部
(48)：冷媒入口
(54A)(54B)：外方膨出部（冷媒流通用外方膨出部）
(55A)〜(55D)：連通部
【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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