(57)【要約】【課題】下側分流区画内での液相冷媒の偏流を防止しうる熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器を適用したエバポレータ１は、複数の熱交換チューブ２からなる風下側チューブ列３および風上側チューブ列４と、両チューブ列3,4の熱交換チューブ２が通じる上下両ヘッダ部5,6および上下両ヘッダ部7,8を備えている。両チューブ列3,4にそれぞれ２つのチューブ群13,14および15,16を設け、全ヘッダ部5,6,7,8に各チューブ群13〜16の熱交換チューブ２が通じる区画20〜27を設ける。風上側下ヘッダ部8の第７区画26内における冷媒流れ方向の中間部に、第７区画26の風下側壁から通風方向の中間部まで突出した第１分流制御部材33と、第１分流制御部材33の突出端に連なりかつ第７区画26内での冷媒流れ方向上流側に突出した第２分流制御部材34とを、第７区画26内の下端から高さの中間部にかけて設ける。【選択図】図２
2017067361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置された複数の熱交換チューブからなる少なくとも１つのチューブ列と、チューブ列の熱交換チューブの上下両側に長手方向を左右方向に向けて配置され、かつ当該チューブ列の全熱交換チューブが接続された上ヘッダ部および下ヘッダ部とを備えており、チューブ列に、連続して並んだ複数の熱交換チューブからなる２以上のチューブ群が設けられ、下ヘッダ部に、チューブ列のチューブ群と同数の区画が設けられるとともに、各区画に１つのチューブ群の熱交換チューブが通じさせられ、下ヘッダ部に設けられた全区画のうち少なくとも１つの区画に通じる熱交換チューブからなるチューブ群が、冷媒が下から上に流れる上昇流チューブ群であり、当該上昇流チューブ群の熱交換チューブが通じる下ヘッダ部の区画が、冷媒を当該区画の長手方向に流しながら前記上昇流チューブ群の熱交換チューブに冷媒を分流させる下側分流区画であり、当該下側分流区画の冷媒流れ方向下流端部が閉鎖されている熱交換器において、
前記下側分流区画内における冷媒流れ方向の中間部に、当該下側分流区画の風上側壁または風下側壁から通風方向の中間部まで突出し、かつ当該下側分流区画内の高さよりも低い第１分流制御部材が設けられ、第１分流制御部材の突出端に、前記下側分流区画内での冷媒流れ方向上流側に突出した第２分流制御部材が設けられている熱交換器。
【請求項２】
第１および第２分流制御部材が、前記下側分流区画内の下端から高さの中間部にかけて設けられている請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
２つのチューブ列が通風方向に並んで設けられ、両チューブ列の熱交換チューブの上下両側に上ヘッダ部および下ヘッダ部がそれぞれ通風方向に並んで配置され、両上ヘッダ部および両下ヘッダ部が、それぞれ１つのヘッダタンク内を左右方向にのびる仕切部により通風方向に２つの空間に分割することにより形成され、両チューブ列に、連続して並んだ複数の熱交換チューブからなる２以上のチューブ群が設けられ、両下ヘッダ部に、チューブ列のチューブ群と同数の区画が設けられるとともに、各区画に１つのチューブ群の熱交換チューブが通じさせられ、一方の下ヘッダ部の１つの区画が前記下側分流区画であるとともに、当該下側分流区画に通じるチューブ群が前記上昇流チューブ群であり、
他方の下ヘッダ部に、前記下側分流区画と通風方向に並んだ区画が設けられ、当該区画に通じる熱交換チューブからなるチューブ群が、冷媒が上から下に流れる下降流チューブ群であり、当該下降流チューブ群の熱交換チューブが通じる前記他方の下ヘッダ部の区画が、前記下降流チューブ群の熱交換チューブから流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を当該区画の長手方向に流す下側合流区画であり、当該下側合流区画が、冷媒を前記一方の下ヘッダ部の下側分流区画とは逆方向に流すとともに冷媒流れ方向上流端部が閉鎖され、
前記下降流チューブ群の熱交換チューブの熱交換チューブが通じる上ヘッダ部の区画が、冷媒を当該区画の長手方向に流しながら前記下降流チューブ群の熱交換チューブに冷媒を分流させる上側分流区画であり、当該上側分流区画の冷媒流れ方向下流端部が閉鎖され、
前記下側合流区画内における冷媒流れ方向の中間部に、当該下側合流区画の風上側壁または風下側壁から通風方向の中間部まで突出し、かつ当該下側合流区画内の高さよりも低い第３分流制御部材が設けられている請求項１または２記載の熱交換器。
【請求項４】
第３分流制御部材に貫通穴が形成されている請求項３記載の熱交換器。
【請求項５】
第３分流制御部材が、前記下側合流区画内の下端から高さの中間部にかけて設けられている請求項３または４記載の熱交換器。
【請求項６】
前記下降流チューブ群の熱交換チューブが通じる上ヘッダ部の上側分流区画における冷媒流れ方向上流端部に冷媒入口が設けられ、前記上昇流チューブ群の熱交換チューブが通じる上ヘッダ部の区画が、前記上昇流チューブ群の熱交換チューブから流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を当該区画の長手方向に流す上側合流区画であり、当該上側合流区画が、冷媒を前記下側分流区画とは逆方向に流すとともに冷媒流れ方向上流端部が閉鎖されており、前記上側合流区画における冷媒流れ方向下流端部に冷媒出口が設けられ、前記第１分流制御部材が、前記仕切部から通風方向の中間部まで突出するとともに、前記第３分流制御部材が、前記仕切部から通風方向の中間部まで突出しており、前記第３分流制御部材の突出端に、前記下側合流区画の冷媒流れ方向下流側に突出した第４分流制御部材が設けられ、前記第１〜第４分流制御部材が分流制御具に一体に設けられ、第１および第２分流制御部材と、第３および第４分流制御部材とが、前記仕切部の厚み方向の中心を通る垂直面を対称面として面対称となっている請求項３〜５のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば車両用空調装置のエバポレータとして用いら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、図１〜図４の上下、左右を上下、左右というものとする。
【背景技術】
【０００３】
たとえば、自動車に搭載される冷凍サイクルであるカーエアコンに用いられるエバポレータとして、長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置された複数の熱交換チューブからなり、かつ通風方向に並んだ２つのチューブ列と、各チューブ列の熱交換チューブの上下両側に長手方向を左右方向に向けて配置され、かつ各チューブ列の全熱交換チューブが接続された上ヘッダ部および下ヘッダ部とを備えており、両チューブ列に、連続して並んだ複数の熱交換チューブからなる２つのチューブ群が設けられ、上下ヘッダ部に、それぞれチューブ列のチューブ群と同数の２つの区画が長手方向に並んで設けられるとともに、各区画に１つのチューブ群の熱交換チューブが通じさせられ、風下側チューブ列の一方のチューブ群が、冷媒が上から下に流れる下降流チューブ群であるとともに、同他方のチューブ群が、冷媒が下から上に流れる上昇流チューブ群であり、風上側チューブ列における風下側チューブ列の下降流チューブ群の風上側に位置するチューブ群が、冷媒が下から上に流れる上昇流チューブ群であるとともに、風上側チューブ列における風下側チューブ列の上昇流チューブ群の風上側に位置するチューブ群が、冷媒が上から下に流れる下降流チューブ群であり、風下側上ヘッダ部における下降流チューブ群の熱交換チューブが通じる区画が冷媒が流入する入口区画であるとともに、風上側上ヘッダ部における上昇流チューブ群の熱交換チューブが通じる区画が冷媒が流出する出口区画であり、残りの区画が中間区画であり、入口区画に流入した冷媒が、各チューブ群毎に同方向に流れて全熱交換チューブおよび全中間区画を通過して出口区画内に入り、出口区画から流出するようになされたものが周知である。
【０００４】
上述した周知エバポレータにおいて、風上側下ヘッダ部における上昇流チューブ群の熱交換チューブが通じる区画が、冷媒をその長手方向に流すとともに当該上昇流チューブ群の熱交換チューブに冷媒を分流させる下側分流区画であり、当該下側分流区画の冷媒流れ方向下流端部が閉鎖され、風上側下ヘッダ部における下降流チューブ群の熱交換チューブに通じる区画が、当該下降流チューブ群の熱交換チューブから流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を当該区画の長手方向に流す下側合流区画であり、当該下側合流区画が、冷媒を前記一方の下ヘッダ部の下側分流区画と同方向に流すとともに冷媒流れ方向上流端部が閉鎖され、前記下降流チューブ群の熱交換チューブから流出した冷媒が、下側合流区画内をを流れて下側分流区画内に入り、下側分流区画内を長手方向に流れながら上昇流チューブ群の熱交換チューブに分流するようになっている。
【０００５】
しかしながら、上述した周知エバポレータの場合、次のような問題が生じる。すなわち、気液２相冷媒が、下側合流区画から下側分流区画に流入する際に、液相冷媒が、慣性力により下側分流区画の冷媒流れ方向下流側に偏流することになり、風上側上昇流チューブ群の全熱交換チューブを流れる液相冷媒量が風下側下ヘッダ部の長手方向に不均一になる。したがって、これらの熱交換チューブ間の通風間隙を通過してきた吹き出し空気の温度である吐気温が風上側下ヘッダ部の長手方向に不均一になる。
【０００６】
そこで、このような問題を解決したエバポレータとして、下側分流区画内に絞り穴を有する複数の絞り板が配置されたものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載のエバポレータによれば、絞り穴を通過した冷媒の流速が速くなり、却って下側分流区画内の冷媒流れ方向下流側に偏流する冷媒量が増大するおそれがある。また、下側分流区画内の冷媒流れ方向下流側に偏流する冷媒量の増大を抑制するために絞り穴を小さくすると、下側分流区画内の通路抵抗が増大し、冷媒循環量が減少して熱交換性能が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−７４３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明の目的は、上記問題を解決し、下側分流区画内での液相冷媒の偏流を防止することができ、しかも通路抵抗の増大を防止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】
【００１０】
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。
【００１１】
1)長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置された複数の熱交換チューブからなる少なくとも１つのチューブ列と、チューブ列の熱交換チューブの上下両側に長手方向を左右方向に向けて配置され、かつ当該チューブ列の全熱交換チューブが接続された上ヘッダ部および下ヘッダ部とを備えており、チューブ列に、連続して並んだ複数の熱交換チューブからなる２以上のチューブ群が設けられ、下ヘッダ部に、チューブ列のチューブ群と同数の区画が設けられるとともに、各区画に１つのチューブ群の熱交換チューブが通じさせられ、下ヘッダ部に設けられた全区画のうち少なくとも１つの区画に通じる熱交換チューブからなるチューブ群が、冷媒が下から上に流れる上昇流チューブ群であり、当該上昇流チューブ群の熱交換チューブが通じる下ヘッダ部の区画が、冷媒を当該区画の長手方向に流しながら前記上昇流チューブ群の熱交換チューブに冷媒を分流させる下側分流区画であり、当該下側分流区画の冷媒流れ方向下流端部が閉鎖されている熱交換器において、
前記下側分流区画内における冷媒流れ方向の中間部に、当該下側分流区画の風上側壁または風下側壁から通風方向の中間部まで突出し、かつ当該下側分流区画内の高さよりも低い第１分流制御部材が設けられ、第１分流制御部材の突出端に、前記下側分流区画内での冷媒流れ方向上流側に突出した第２分流制御部材が設けられている熱交換器。
【００１２】
2)第１および第２分流制御部材が、前記下側分流区画内の下端から高さの中間部にかけて設けられている上記1)記載の熱交換器。
【００１３】
3)２つのチューブ列が通風方向に並んで設けられ、両チューブ列の熱交換チューブの上下両側に上ヘッダ部および下ヘッダ部がそれぞれ通風方向に並んで配置され、両上ヘッダ部および両下ヘッダ部が、それぞれ１つのヘッダタンク内を左右方向にのびる仕切部により通風方向に２つの空間に分割することにより形成され、両チューブ列に、連続して並んだ複数の熱交換チューブからなる２以上のチューブ群が設けられ、両下ヘッダ部に、チューブ列のチューブ群と同数の区画が設けられるとともに、各区画に１つのチューブ群の熱交換チューブが通じさせられ、一方の下ヘッダ部の１つの区画が前記下側分流区画であるとともに、当該下側分流区画に通じるチューブ群が前記上昇流チューブ群であり、
他方の下ヘッダ部に、前記下側分流区画と通風方向に並んだ区画が設けられ、当該区画に通じる熱交換チューブからなるチューブ群が、冷媒が上から下に流れる下降流チューブ群であり、当該下降流チューブ群の熱交換チューブが通じる前記他方の下ヘッダ部の区画が、前記下降流チューブ群の熱交換チューブから流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を当該区画の長手方向に流す下側合流区画であり、当該下側合流区画が、冷媒を前記一方の下ヘッダ部の下側分流区画とは逆方向に流すとともに冷媒流れ方向上流端部が閉鎖され、
前記下降流チューブ群の熱交換チューブの熱交換チューブが通じる上ヘッダ部の区画が、冷媒を当該区画の長手方向に流しながら前記下降流チューブ群の熱交換チューブに冷媒を分流させる上側分流区画であり、当該上側分流区画の冷媒流れ方向下流端部が閉鎖され、
前記下側合流区画内における冷媒流れ方向の中間部に、当該下側合流区画の風上側壁または風下側壁から通風方向の中間部まで突出し、かつ当該下側合流区画内の高さよりも低い第３分流制御部材が設けられている上記1)または2)記載の熱交換器。
【００１４】
4)第３分流制御部材に貫通穴が形成されている上記3)記載の熱交換器。
【００１５】
5)第３分流制御部材が、前記下側合流区画内の下端から高さの中間部にかけて設けられている上記3)または4)記載の熱交換器。
【００１６】
6)前記下降流チューブ群の熱交換チューブが通じる上ヘッダ部の上側分流区画における冷媒流れ方向上流端部に冷媒入口が設けられ、前記上昇流チューブ群の熱交換チューブが通じる上ヘッダ部の区画が、前記上昇流チューブ群の熱交換チューブから流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を当該区画の長手方向に流す上側合流区画であり、当該上側合流区画が、冷媒を前記下側分流区画とは逆方向に流すとともに冷媒流れ方向上流端部が閉鎖されており、前記上側合流区画における冷媒流れ方向下流端部に冷媒出口が設けられ、前記第１分流制御部材が、前記仕切部から通風方向の中間部まで突出するとともに、前記第３分流制御部材が、前記仕切部から通風方向の中間部まで突出しており、前記第３分流制御部材の突出端に、前記下側合流区画の冷媒流れ方向下流側に突出した第４分流制御部材が設けられ、前記第１〜第４分流制御部材が分流制御具に一体に設けられ、第１および第２分流制御部材と、第３および第４分流制御部材とが、前記仕切部の厚み方向の中心を通る垂直面を対称面として面対称となっている上記3)〜5)のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【発明の効果】
【００１７】
上記1)〜6)の熱交換器によれば、下側分流区画内における冷媒流れ方向の中間部に、当該下側分流区画の風上側壁または風下側壁から通風方向の中間部まで突出し、かつ当該下側分流区画内の高さよりも低い第１分流制御部材が設けられ、第１分流制御部材の突出端に、前記下側分流区画内での冷媒流れ方向上流側に突出した第２分流制御部材が設けられているので、下側分流区画内を、冷媒流れ方向の上流端から下流端に流れる冷媒の一部が、第１分流制御部材と第２分流制御部材とにより囲まれた部分に入り、上昇流チューブ群における第１分流制御部材よりも下側分流区画における冷媒流れ方向上流側に配置されている熱交換チューブに流入し、残りの冷媒は上昇流チューブ群の他の熱交換チューブに流入する。したがって、当該熱交換器を適用したエバポレータにおいては、下側分流区画内に流入した気液２相冷媒中の液相冷媒が、慣性力により下側分流区画の冷媒流れ方向下流側に偏流することが防止され、上昇流チューブ群の全熱交換チューブを流れる液相冷媒量が均一化される。その結果、熱交換チューブ間の通風間隙を通過してきた吹き出し空気の温度である吐気温が、下ヘッダ部の長手方向に均一化される。しかも、絞り穴を有する複数の絞り板が配置された特許文献１記載の熱交換器に比較して通路抵抗は小さくなり、性能低下が防止される。
【００１８】
上記2)の熱交換器を適用したエバポレータにおいては、下側分流区画内に流入した気液２相冷媒中の液相冷媒が、第１および第２分流制御部材の下側を通って流れることが防止されるので、下側分流区画内に流入した気液２相冷媒中の液相冷媒が、慣性力により下側分流区画の冷媒流れ方向下流側に偏流することが効果的に防止され、上昇流チューブ群の全熱交換チューブを流れる液相冷媒量が均一化される。
【００１９】
上記3)の熱交換器によれば、第３分流制御部材によって、下側合流区画内における第３分流制御部材よりも冷媒流れ方向上流側から同下流側に流れる冷媒の流れに抵抗が付与されるので、上側分流区画から下降流チューブ群における第３分流制御部材よりも冷媒流れ方向上流側に位置する熱交換チューブ内に冷媒が流入しにくくなる。したがって、当該熱交換器を適用したエバポレータにおいては、上側分流区画内に流入した気液２相冷媒中の液相冷媒が、重力の影響によって、下降流チューブ群における上側分流区画の冷媒流れ方向上流側の熱交換チューブ内に多く流入することが防止され、下降流チューブ群の全熱交換チューブを流れる液相冷媒量が均一化される。
【００２０】
上記4)の熱交換器によれば、下側合流区画内における通路抵抗の増大が抑制される。
【００２１】
上記5)の熱交換器を適用したエバポレータによれば、下側合流区画内に流入した気液２相冷媒中の液相冷媒が、第３分流制御部材の下側を通って流れることが防止されるので、下側合流区画内における第３分流制御部材よりも冷媒流れ方向上流側から同下流側に流れる冷媒の流れに効果的に抵抗が付与される。
【００２２】
上記6)の熱交換器によれば、冷媒入口および冷媒出口の向きを左右逆向きに変更する必要が生じた場合にも、第１〜第４分流制御部材からなる分流制御具を左右逆向きに変更することによって、上昇流チューブ群および下降流チューブ群の全熱交換チューブを流れる液相冷媒量が均一化される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の熱交換器を適用したエバポレータの全体構成を示す一部分を省略した斜視図である。
【図２】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３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】図１のエバポレータの下ヘッダタンクの仕切部と分流制御具とを示す分解斜視図である。
【図７】図１のエバポレータに用いられる分流制御具の変形例を示す斜視図である。
【図８】図１のエバポレータに用いられる分流制御具の他の変形例を示す斜視図である。
【図９】この発明の熱交換器を適用したエバポレータの他の実施形態を示す図２相当の図である。
【発明を実施するための形態】
【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カーエアコンのエバポレータに適用したものであり、当該エバポレータにおいては、空気は図１、図２および図５に矢印Ｘで示す方向に流れるようになっている。
【００２５】
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。
【００２６】
図１は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し、図２は図１のエバポレータにおける冷媒の流れを示す。また、図３〜図６は図１のエバポレータの要部の構成を示す。
【００２７】
図１〜図４において、エバポレータ(1)は、幅方向を図１、図２および図５に矢印Ｘで示す通風方向に向けるとともに長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に等間隔で配置された複数のアルミニウム製熱交換チューブ(2)からなる風下側チューブ列(3)および風上側チューブ列(4)と、風下側チューブ列(3)の熱交換チューブ(2)の上下両側に長手方向を左右方向に向けて配置され、かつ風下側チューブ列(3)の全熱交換チューブ(2)が接続されたアルミニウム製風下側上ヘッダ部(5)およびアルミニウム製風下側下ヘッダ部(6)と、風上側チューブ列(4)の熱交換チューブ(2)の上下両側に長手方向を左右方向に向けて配置され、かつ風上側チューブ列(4)の全熱交換チューブ(2)が接続されたアルミニウム製風上側上ヘッダ部(7)および風上側下ヘッダ部(8)とを備えている。風下側チューブ列(3)および風上側チューブ列(4)における熱交換チューブ(2)の数と、隣り合う熱交換チューブ(2)間の間隔は等しくなっている。
【００２８】
両チューブ列(3)(4)の隣接する熱交換チューブ(2)どうしの間の通風間隙(9)および左右両端の熱交換チューブ(2)の外側に、それぞれ両チューブ列(3)(4)の熱交換チューブ(2)に跨って共有されるようにアルミニウム製コルゲートフィン(11)が配置されて両熱交換チューブ(2)にろう付され、左右両端のコルゲートフィン(11)の外側にそれぞれアルミニウム製サイドプレート(12)が配置されてコルゲートフィン(11)にろう付されている。左右両端の熱交換チューブ(2)とサイドプレート(12)との間も通風間隙(9)となっている。両チューブ列(3)(4)の隣接する熱交換チューブ(2)どうしの間の通風間隙(9)を通過した空気は、車両用空調装置が搭載されている車両の車室内に送り込まれる。
【００２９】
風下側チューブ列(3)に、連続して並んだ複数の熱交換チューブ(2)からなる２以上、ここでは第１〜第２の２つのチューブ群(13)(14)が設けられ、風上側チューブ列(4)に、連続して並んだ複数の熱交換チューブ(2)からなりかつ風下側チューブ列(3)のチューブ群(13)(14)と同数の第３〜第４のチューブ群(15)(16)が設けられている。
【００３０】
風下側チューブ列(3)においては、第１および第２チューブ群(13)(14)は右端部から順に並んで設けられ、風上側チューブ列(4)においては、第３および第４チューブ群(15)(16)は左端部から順に並んで設けられている。第１チューブ群(13)および第４チューブ群(16)の左右方向の幅と、両チューブ群(13)(16)に含まれる熱交換チューブ(2)の数とは同一であることが好ましく、第２チューブ群(14)および第３チューブ群(15)の左右方向の幅と、両チューブ群(14)(15)に含まれる熱交換チューブ(2)の数とは同一であることが好ましい。
【００３１】
風下側上ヘッダ部(5)と風上側上ヘッダ部(7)、および風下側下ヘッダ部(6)と風上側下ヘッダ部(8)とは、たとえば１つのアルミニウム製ヘッダタンク(17)(18)内を左右方向にのびる垂直板状のアルミニウム製仕切部(17a)(18a)により通風方向に２つの空間に分割することにより設けられている。
【００３２】
風下側の上下両ヘッダ部(5)(6)に風下側チューブ列(3)のチューブ群(13)(14)と同数の区画(20)(23)および(21)(22)が左右方向に並んで設けられ、風上側の上下両ヘッダ部(7)(8)に風上側チューブ列(4)のチューブ群と同数の区画(24)(27)および(25)(26)が左右方向に並んで設けられている。風下側上ヘッダ部(5)の右側の第１区画(20)および風下側下ヘッダ部(6)の右側の第２区画(21)に風下側チューブ列(3)の第１チューブ群(13)の熱交換チューブ(2)が通じ、風下側下ヘッダ部(6)の左側の第３区画(22)および風下側上ヘッダ部(5)の左側の第４区画(23)に風下側チューブ列(3)の第２チューブ群(14)の熱交換チューブ(2)が通じ、風上側上ヘッダ部(7)の左側の第５区画(24)および風上側下ヘッダ部(8)の左側の第６区画(25)に風上側チューブ列(4)の第３チューブ群(15)の熱交換チューブ(2)が通じ、風上側下ヘッダ部(8)の右側の第７区画(26)および風上側上ヘッダ部(7)の右側の第８区画(27)に風上側チューブ列(4)の第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)が通じている。第１区画(20)の右端部に冷媒入口(28)が設けられ、第８区画(27)の右端部に冷媒出口(29)が設けられている。また、第４区画(23)と第５区画(24)とが、仕切部(17a)に設けられた連通部(31)を介して通じさせられている。さらに、第２区画(21)の左端部と第３区画(22)の右端部とが通じ、第６区画(25)の右端部と第７区画(26)の左端部とが通じている。
【００３３】
上述したようにして第１〜第４チューブ群(13)(14)(15)(16)、第１〜第８区画(20)〜(27)、冷媒入口(28)、冷媒出口(29)および連通部(31)が設けられることによって、第１チューブ群(13)および第３チューブ群(15)が、熱交換チューブ(2)内を冷媒が上から下に流れる下降流チューブ群となっているとともに、第２チューブ群(14)および第４チューブ群(16)が、熱交換チューブ(2)内を冷媒が下から上に流れる上昇流チューブ群となっている。
【００３４】
したがって、風下側上ヘッダ部(5)の第１区画(20)が、冷媒を右から左に第１区画(20)の長手方向に流しながら下降流チューブ群である第１チューブ群(13)の熱交換チューブ(2)に冷媒を分流させる上側分流区画であり、第１区画(20)の冷媒流れ方向下流端部、すなわち左端部は閉鎖されている。第２区画(21)が、下降流チューブ群である第１チューブ群(13)の熱交換チューブ(2)から流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を右から左に第２区画(21)の長手方向に流す下側合流区画であり、第２区画(21)の冷媒流れ方向上流端部、すなわち右端部は閉鎖されるとともに左端部が第３区画(22)に通じている。第３区画(22)が、冷媒を右から左に第３区画(22)の長手方向に流しながら上昇流チューブ群である第２チューブ群(14)の熱交換チューブ(2)に分流させる下側分流区画であり、第３区画(22)の冷媒流れ方向下流端部、すなわち左端部は閉鎖されているとともに右端部が第２区画(21)に通じている。第４区画(23)が、上昇流チューブ群である第２チューブ群(14)の熱交換チューブ(2)から流出した冷媒を合流させる上側合流区画である。第５区画(24)が、連通部(31)を通って第４区画(23)から流入した冷媒を、下降流チューブ群である第３チューブ群(15)の熱交換チューブ(2)に分流させる上側分流区画である。第６区画(25)が、下降流チューブ群である第３チューブ群(15)の熱交換チューブ(2)から流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を左から右に第６区画(25)の長手方向に流す下側合流区画であり、第６区画(25)の冷媒流れ方向上流端部、すなわち左端部は閉鎖されているとともに右端部は第７区画(26)に通じている。第７区画(26)が、冷媒を左から右に第７区画(26)の長手方向に流しながら上昇流チューブ群である第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)に冷媒を分流させる下側分流区画であり、第７区画(26)の冷媒流れ方向下流端部、すなわち右端部は閉鎖されているとともに左端部は第６区画(25)に通じている。第８区画(27)が、上昇流チューブ群である第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)から流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を左から右に第８区画(27)の長手方向に流す上側合流区画であり、第８区画(27)の冷媒流れ方向上流端部、すなわち左端部は閉鎖されている。
【００３５】
下側分流区画である第７区画(26)内と下側合流区画である第２区画(21)内に跨って、アルミニウム製分流制御具(32)が配置されている。図５および図６に示すように、分流制御具(32)は、第７区画(26)内における冷媒流れ方向(左右方向)の中間部の下側に設けられ、かつ第７区画(26)の風下側壁、すなわち下ヘッダタンク(18)の仕切部(18a)から仕切部(18a)と直角をなすように通風方向の中間部まで風上側に突出した垂直板状の第１分流制御部材(33)と、第１分流制御部材(33)の突出端に一体に設けられ、かつ第７区画(26)内での冷媒流れ方向上流側(左側)に突出した垂直板状の第２分流制御部材(34)と、第２区画(21)内における冷媒流れ方向の中間部の下側に第１分流制御部材(33)と一体となるように設けられ、かつ第２区画(21)の風上側壁、すなわち下ヘッダタンク(18)の仕切部(18a)から仕切部(18a)と直角をなすように通風方向の中間部まで風下側に突出した垂直板状の第３分流制御部材(35)と、第３分流制御部材(35)の突出端に一体に設けられ、かつ第２区画(21)内での冷媒流れ方向下流側(左側)に突出した垂直板状の第４分流制御部材(36)とを備えている。第１〜第４分流制御部材(33)(34)(35)(36)の高さは等しくなっているとともに、第７区画(26)内の高さおよび第２区画(21)内の高さよりも低い。第１および第２分流制御部材(33)(34)と、第３および第４分流制御部材(35)(36)とは、下ヘッダタンク(18)における風下側下ヘッダ部(6)と風上側下ヘッダ部(8)との間の仕切部(18a)の厚み方向の中心を通る垂直面を対称面として面対称となっている。仕切部(18a)には、下端から上方にのびて仕切部(18a)の高さ方向の中央部よりも下側部分まで至る上向きスリット(37)が形成され、分流制御具(32)における第１分流制御部材(33)と第３分流制御部材(35)との一体化板部における両分流制御部材(33)(34)の境界部には、上端から下方にのびて前記一体化板部の高さ方向の中央部よりも下側部分まで至る下向きスリット(38)が形成されており、分流制御具(32)の前記一体化板部における下向きスリット(38)よりも下方の部分が仕切部(18a)の上向きスリット(37)内に嵌め入れられるとともに、仕切部(18a)における上向きスリット(37)よりも上方の部分が分流制御具(32)の下向きスリット(38)に嵌め入れられた状態で、仕切部(18a)と分流制御具(32)の前記一体化板部とがろう付されるとともに、分流制御具(32)と下ヘッダタンク(18)の下壁とがろう付されている。したがって、第１および第２分流制御部材(33)(34)は第７区画(26)内の下端から高さの中間部にかけて設けられ、第３および第４分流制御部材(35)(36)は第２区画(21)内の下端から高さの中間部にかけて設けられている。
【００３６】
上述したエバポレータ(1)は、圧縮機、冷媒冷却器としてのコンデンサおよび減圧器としての膨張弁とともに冷凍サイクルを構成し、車両用空調装置として車両、たとえば自動車に搭載される。
【００３７】
圧縮機のオン時には、圧縮機、コンデンサおよび膨張弁を通過した冷媒が、冷媒入口(28)から風下側上ヘッダ部(5)の第１区画(20)に流入し、第１区画(20)内を左方に流れながら第１チューブ群(13)の熱交換チューブ(2)に分流し、当該熱交換チューブ(2)内を下方に流れて第２区画(21)に入って合流した後、第２区画(21)内を左方に流れて第３区画(22)内に入る。第３区画(22)内に入った冷媒は、第３区画(22)内を左方に流れながら第２チューブ群(14)の熱交換チューブ(2)に分流し、当該熱交換チューブ(2)内を上方に流れて第４区画(23)に入って合流する。第４区画(23)内に入った冷媒は、連通部(31)を通って風上側上ヘッダ部(7)の第５区画(24)内に入り、第３チューブ群(15)の熱交換チューブ(2)に分流して当該熱交換チューブ(2)内を下方に流れて第６区画(25)内に入って合流した後、第６区画(25)内を右方に流れて第７区画(26)内に入る。第７区画(26)内に入った冷媒は、第７区画(26)内を右方に流れながら第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)に分流し、当該熱交換チューブ(2)内を上方に流れて第８区画(27)に入って合流した後、第８区画(27)内を右方に流れて冷媒出口(29)から流出する。
【００３８】
冷媒が第２区画(21)内を左方に流れる際に、第３分流制御部材(35)によって、第２区画(21)内における第３分流制御部材(35)よりも冷媒流れ方向上流側(右側)から同下流側(左側)に流れる冷媒の流れに抵抗が付与されるので、上側分流区画である第１区画(20)から下降流チューブ群である第１チューブ群(13)における第３分流制御部材(35)よりも冷媒流れ方向上流側(右側)に位置する熱交換チューブ(2)内に冷媒が流入しにくくなる。したがって、冷媒入口(28)から第１区画(20)内に流入した気液２相冷媒中の液相冷媒が、重力の影響によって、第１チューブ群(13)における第１区画(20)の冷媒流れ方向上流側(右側)の熱交換チューブ(2)内に多く流入することが防止され、第１チューブ群(13)の全熱交換チューブ(2)を流れる液相冷媒量が均一化される。その結果、第１チューブ群(13)の隣り合う熱交換チューブ(2)間の通風間隙を通過してきた吹き出し空気の温度である吐気温が、左右方向(風下側下ヘッダ部(6)の長手方向）に均一化される。
【００３９】
また、冷媒が第７区画(26)内を右方に流れる際に、冷媒流れ方向の上流端(左端)から下流端(右端)に流れる冷媒の一部が、第１分流制御部材(33)と第２分流制御部材(34)とにより囲まれた部分に入り、上昇流チューブ群である第４チューブ群(16)における第１分流制御部材(33)よりも左側（第７区画(26)における冷媒流れ方向上流側）に配置されている熱交換チューブ(2)に流入して当該熱交換チューブ(2)内を上昇し(図２および図４の符号16A参照)、残りの冷媒は第４チューブ群(16)の他の熱交換チューブ(2)に流入して当該熱交換チューブ(2)内を上昇する(図２および図４の符号16B参照)。したがって、エバポレータ(1)においては、第６区画(25)から第７区画(26)内に流入した気液２相冷媒中の液相冷媒が、慣性力により第７区画(26)の冷媒流れ方向下流側(右側)に偏流することが防止され、第４チューブ群(16)の全熱交換チューブ(2)を流れる液相冷媒量が均一化される。その結果、第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)間の通風間隙を通過してきた吹き出し空気の温度である吐気温が、風上側下ヘッダ部(8)の長手方向(左右方向)に均一化される。
【００４０】
図７および図８は、上述したエバポレータ(1)に用いられる分流制御具の変形例を示す。
【００４１】
図７に示す分流制御具(40)の場合、第３分流制御部材(35)に貫通穴(41)が形成されており、下側合流区画である第２区画(21)内における通路抵抗の増大が抑制される。
【００４２】
図８に示す分流制御具(45)は、図７に示す分流制御具(40)において、第４分流制御部材(36)は設けられていないものである。
【００４３】
上述した実施形態において、下側分流区画である第７区画(26)内に第１および第２分流制御部材(33)(34)が設けられているが、これに代えて、あるいはこれに加えて、同じく下側分流区画である第３区画(22)内における冷媒流れ方向の中間部に、第３区画(22)の風上側壁または風下側壁から通風方向の中間部まで突出し、かつ第３区画(22)内の高さよりも低い第１分流制御部材が設けられ、第１分流制御部材の突出端に、第３区画(22)内での冷媒流れ方向上流側に突出した第２分流制御部材が設けられていてもよい。この場合、冷媒が第３区画(22)内を左方に流れる際に、冷媒流れ方向の上流端(右端)から下流端(左端)に流れる冷媒の一部が、第１分流制御部材(33)と第２分流制御部材(34)とにより囲まれた部分に入り、上昇流チューブ群である第２チューブ群(14)における第１分流制御部材(33)よりも右側（第３区画(22)における冷媒流れ方向上流側）に配置されている熱交換チューブ(2)に流入して当該熱交換チューブ(2)内を上昇し、残りの冷媒は第２チューブ群(14)の他の熱交換チューブ(2)に流入して当該熱交換チューブ(2)内を上昇する。したがって、エバポレータ(1)においては、第２区画(21)から第３区画(22)内に流入した気液２相冷媒中の液相冷媒が、慣性力により第３区画(22)の冷媒流れ方向下流側(左側)に偏流することが防止され、第２チューブ群(14)の全熱交換チューブ(2)を流れる液相冷媒量が均一化される。その結果、第２チューブ群(14)の熱交換チューブ(2)間の通風間隙を通過してきた吹き出し空気の温度である吐気温が、風下側下ヘッダ部(6)の長手方向(左右方向)に均一化される。
【００４４】
また、上述した実施形態において、第１分流制御部材(33)と第３分流制御部材(35)とが１つの分流制御具(32)(40)(45)に一体に設けられているが、これに限定されるものではなく、第１分流制御部材(33)と第３分流制御部材(35)とが別個に設けられて仕切部(18a)にろう付されていてもよい。
【００４５】
さらに、上述した実施形態においては、第１分流制御部材(33)は、第７区画(26)の風下側壁、すなわち下ヘッダタンク(18)の仕切部(18a)から仕切部(18a)と直角をなすように通風方向の中間部まで風上側に突出しているが、これに代えて、第７区画(26)の風上側壁、すなわち下ヘッダタンク(18)の風上側壁から通風方向の中間部まで風下側に突出していてもよい。同じく、第３分流制御部材(35)は、第２区画(21)の風上側壁、すなわち下ヘッダタンク(18)の仕切部(18a)から仕切部(18a)と直角をなすように通風方向の中間部まで風下側に突出しているが、これに代えて、第２区画(21)の風下側壁、すなわち下ヘッダタンク(18)の風下側壁から通風方向の中間部まで風上側に突出していてもよい。
【００４６】
図９はこの発明による熱交換器を適用したエバポレータの他の実施形態における冷媒の流れを示す。
【００４７】
図９において、エバポレータ(50)の風下側チューブ列(3)においては、第１および第２チューブ群(13)(14)は左端部から順に並んで設けられ、風上側チューブ列(4)においては、第３および第４チューブ群(15)(16)は右端部から順に並んで設けられている。
【００４８】
また、風下側上ヘッダ部(5)の左側に、左端部に冷媒入口(28)を有する第１区画(20)が設けられ、右側に第４区画(23)が設けられている。風下側下ヘッダ部(6)の左側に第２区画(21)が設けられ、右側に第３区画(22)が設けられている。風上側上ヘッダ部(7)の右側に第５区画(24)が設けられ、左側に、左端部に冷媒出口(29)を有する第８区画(27)が設けられている。風上側下ヘッダ部(8)の右側に第６区画(25)が設けられ、左側に第７区画(26)が設けられている。そして、風下側上ヘッダ部(5)の左側の第１区画(20)および風下側下ヘッダ部(6)の左側の第２区画(21)に風下側チューブ列(3)の第１チューブ群(13)の熱交換チューブ(2)が通じ、風下側下ヘッダ部(6)の右側の第３区画(22)および風下側上ヘッダ部(5)の右側の第４区画(23)に風下側チューブ列(3)の第２チューブ群(14)の熱交換チューブ(2)が通じ、風上側上ヘッダ部(7)の右側の第５区画(24)および風上側下ヘッダ部(8)の右側の第６区画(25)に風上側チューブ列(4)の第３チューブ群(15)の熱交換チューブ(2)が通じ、風上側下ヘッダ部(8)の左側の第７区画(26)および風上側上ヘッダ部(7)の左側の第８区画(27)に風上側チューブ列(4)の第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)が通じている。また、第４区画(23)と第５区画(24)とが、仕切部(17a)に設けられた連通部(31)を介して通じさせられている。さらに、第２区画(21)の右端部と第３区画(22)の左端部とが通じ、第６区画(25)の左端部と第７区画(26)の右端部とが通じている。
【００４９】
上述したようにして第１〜第４チューブ群(13)(14)(15)(16)、第１〜第８区画(20)〜(27)、冷媒入口(28)、冷媒出口(29)および連通部(31)が設けられることによって、第１チューブ群(13)および第３チューブ群(15)が、熱交換チューブ(2)内を冷媒が上から下に流れる下降流チューブ群となっているとともに、第２チューブ群(14)および第４チューブ群(16)が、熱交換チューブ(2)内を冷媒が下から上に流れる上昇流チューブ群となっている。
【００５０】
したがって、風下側上ヘッダ部(5)の第１区画(20)が、冷媒を左から右に第１区画(20)の長手方向に流しながら下降流チューブ群である第１チューブ群(13)の熱交換チューブ(2)に冷媒を分流させる上側分流区画であり、第１区画(20)の冷媒流れ方向下流端部、すなわち右端部は閉鎖されている。第２区画(21)が、下降流チューブ群である第１チューブ群(13)の熱交換チューブ(2)から流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を左から右に第２区画(21)の長手方向に流す下側合流区画であり、第２区画(21)の冷媒流れ方向上流端部、すなわち左端部は閉鎖されるとともに右端部が第３区画(22)に通じている。第３区画(22)が、冷媒を左から右に第３区画(22)の長手方向に流しながら上昇流チューブ群である第２チューブ群(14)の熱交換チューブ(2)に分流させる下側分流区画であり、第３区画(22)の冷媒流れ方向下流端部、すなわち右端部は閉鎖されているとともに左端部が第２区画(21)に通じている。第４区画(23)が、上昇流チューブ群である第２チューブ群(14)の熱交換チューブ(2)から流出した冷媒を合流させる上側合流区画である。第５区画(24)が、連通部(31)を通って第４区画(23)から流入した冷媒を、下降流チューブ群である第３チューブ群(15)の熱交換チューブ(2)に分流させる上側分流区画である。第６区画(25)が、下降流チューブ群である第３チューブ群(15)の熱交換チューブ(2)から流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を右から左に第６区画(25)の長手方向に流す下側合流区画であり、第６区画(25)の冷媒流れ方向上流端部、すなわち右端部は閉鎖されているとともに左端部は第７区画(26)に通じている。第７区画(26)が、冷媒を右から左に第７区画(26)の長手方向に流しながら上昇流チューブ群である第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)に冷媒を分流させる下側分流区画であり、第７区画(26)の冷媒流れ方向下流端部、すなわち左端部は閉鎖されているとともに右端部は第６区画(25)に通じている。第８区画(27)が、上昇流チューブ群である第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)から流出した冷媒を合流させるとともに、冷媒を右から左に第８区画(27)の長手方向に流す上側合流区画であり、第８区画(27)の冷媒流れ方向上流端部、すなわち右端部は閉鎖されている。
【００５１】
第７区画(26)内と第２区画(21)内に跨って、アルミニウム製分流制御具(32)が配置されている。分流制御具(32)は、上述したエバポレータ(1)の場合とは左右逆向きに配置されており、第２分流制御部材(34)は、第７区画(26)内における冷媒流れ方向(左右方向)の中間部の下側に設けられ、かつ第７区画(26)の風下側壁、すなわち下ヘッダタンク(18)の仕切部(18a)から仕切部(18a)と直角をなすように通風方向の中間部まで風上側に突出した第１分流制御部材(33)の突出端に、第７区画(26)内での冷媒流れ方向上流側(右側)に突出するように一体に設けられている。また、第４分流制御部材(36)は、第２区画(21)内における冷媒流れ方向の中間部の下側に第１分流制御部材(33)と一体となるように設けられ、かつ第２区画(21)の風上側壁、すなわち下ヘッダタンク(18)の仕切部(18a)から仕切部(18a)と直角をなすように通風方向の中間部まで風下側に突出した第３分流制御部材(35)の突出端に、第２区画(21)内での冷媒流れ方向下流側(右側)に突出するように一体に設けられている。分流制御具(32)は、上述したエバポレータ(1)の場合と同様にして、仕切部(18a)および下ヘッダタンク(18)の下壁にろう付されている。
【００５２】
上述したエバポレータ(50)を用いた車両用空調装置において、圧縮機のオン時には、圧縮機、コンデンサおよび膨張弁を通過した冷媒が、冷媒入口(28)から風下側上ヘッダ部(5)の第１区画(20)に流入し、第１区画(20)内を右方に流れながら第１チューブ群(13)の熱交換チューブ(2)に分流し、当該熱交換チューブ(2)内を下方に流れて第２区画(21)に入って合流した後、第２区画(21)内を右方に流れて第３区画(22)内に入る。第３区画(22)内に入った冷媒は、第３区画(22)内を右方に流れながら第２チューブ群(14)の熱交換チューブ(2)に分流し、当該熱交換チューブ(2)内を上方に流れて第４区画(23)に入って合流する。第４区画(23)内に入った冷媒は、連通部(31)を通って風上側上ヘッダ部(7)の第５区画(24)内に入り、第３チューブ群(15)の熱交換チューブ(2)に分流して当該熱交換チューブ(2)内を下方に流れて第６区画(25)内に入って合流した後、第６区画(25)内を左方に流れて第７区画(26)内に入る。第７区画(26)内に入った冷媒は、第７区画(26)内を左方に流れながら第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)に分流し、当該熱交換チューブ(2)内を上方に流れて第８区画(27)に入って合流した後、第８区画(27)内を左方に流れて冷媒出口(29)から流出する。
【００５３】
冷媒が第２区画(21)内を右方に流れる際に、第３分流制御部材(35)によって、第２区画(21)内における第３分流制御部材(35)よりも冷媒流れ方向上流側(左側)から同下流側(右側)に流れる冷媒の流れに抵抗が付与されるので、上側分流区画である第１区画(20)から下降流チューブ群である第１チューブ群(13)における第３分流制御部材(35)よりも冷媒流れ方向上流側(左側)に位置する熱交換チューブ(2)内に冷媒が流入しにくくなる。したがって、冷媒入口(28)から第１区画(20)内に流入した気液２相冷媒中の液相冷媒が、重力の影響によって、第１チューブ群(13)における第１区画(20)の冷媒流れ方向上流側(左側)の熱交換チューブ(2)内に多く流入することが防止され、第１チューブ群(13)の全熱交換チューブ(2)を流れる液相冷媒量が均一化される。その結果、第１チューブ群(13)の隣り合う熱交換チューブ(2)間の通風間隙を通過してきた吹き出し空気の温度である吐気温が、左右方向に均一化される。
【００５４】
また、冷媒が第７区画(26)内を左方に流れる際に、冷媒流れ方向の上流端(右端)から下流端(左端)に流れる冷媒の一部が、第１分流制御部材(33)と第２分流制御部材(34)とにより囲まれた部分に入り、上昇流チューブ群である第４チューブ群(16)における第１分流制御部材(33)よりも右側に配置されている熱交換チューブ(2)に流入して当該熱交換チューブ(2)内を上昇し(図９の符号16A参照)、残りの冷媒は第４チューブ群(16)の他の熱交換チューブ(2)に流入して当該熱交換チューブ(2)内を上昇する(図９の符号16B参照)。したがって、エバポレータ(1)においては、第６区画(25)から第７区画(26)内に流入した気液２相冷媒中の液相冷媒が、慣性力により第７区画(26)の冷媒流れ方向下流側(左側)に偏流することが防止され、第４チューブ群(16)の全熱交換チューブ(2)を流れる液相冷媒量が均一化される。その結果、第４チューブ群(16)の熱交換チューブ(2)間の通風間隙を通過してきた吹き出し空気の温度である吐気温が、左右方向に均一化される。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
この発明による熱交換器は、車両用空調装置を構成する冷凍サイクルのエバポレータに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００５６】
(1)(50)：エバポレータ
(2)：熱交換チューブ
(3)：風下側チューブ列
(4)：風上側チューブ列
(5)：風下側上ヘッダ部
(6)：風下側下ヘッダ部
(7)：風上側上ヘッダ部
(8)：風上側下ヘッダ部
(13)(14)(15)(16)：チューブ群
(17)(18)：ヘッダタンク
(17a)(18a)：仕切部
(20)(21)(22)(23)(24)(25)(26)(27)：区画
(32)(40)(45)：分流制御具
(41)：貫通穴
(33)：第１分流制御部材
(34)：第２分流制御部材
(35)：第３分流制御部材
(36)：第４分流制御部材
【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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