(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成で冷媒の各熱交換管への分流を均一化しうるエバポレータを提供する。【解決手段】エバポレータの上ヘッダタンク31を、外側プレート36と内側プレート37と中間プレート38とにより構成する。上ヘッダタンク(31)に、左右２つのヘッダ部1,2からなる前後２列のヘッダ部列5,6を設ける。前側ヘッダ部列２の右側のヘッダ部を冷媒入口ヘッダ部１、後側ヘッダ部列６の右側のヘッダ部を冷媒出口ヘッダ部３とする。上ヘッダタンク31の右端部に、冷媒入口ヘッダ部１内に通じる冷媒入口49および冷媒出口ヘッダ部３内に通じる冷媒出口50を形成する。冷媒入口49の流路面積を、外端部から内端部に向かって小さくする。【選択図】図５
2009024898.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おり、上ヘッダタンクに、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、最前列のヘッダ部列の一端のヘッダ部が冷媒入口ヘッダ部となされるとともに、最後列のヘッダ部列における冷媒入口ヘッダ部と同一端のヘッダ部が冷媒出口ヘッダ部となされ、上ヘッダタンクの一端部に冷媒入口ヘッダ部に通じる冷媒入口および冷媒出口ヘッダ部に通じる冷媒出口が形成され、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上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ているエバポレータにおいて、
上ヘッダタンクに形成された冷媒入口の流路面積が、外端部から内端部に向かって小さくなっているエバポレータ。
【請求項２】
上ヘッダタンクが、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ており、外側プレートに、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、熱交換管の上端部が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、上ヘッダタンクの外側プレート、内側プレートおよび中間プレートにおける外側プレートの各外方膨出部と対応する部分にヘッダ部が設けられ、冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部が設けられた部分の外方膨出部が、それぞれ冷媒流入側外方膨出部および冷媒流出側外方膨出部となり、冷媒流入側外方膨出部内および冷媒流出側外方膨出部内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、冷媒流入側外方膨出部内および冷媒流出側外方膨出部内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、中間プレートに流入側冷媒流通部および流出側冷媒流通部が形成され、中間プレートに、その一端と流入側冷媒流通部および流出側冷媒流通部とを通じさせる冷媒流入側切り欠きおよび冷媒流出側切り欠きが形成されることにより、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いる請求項１記載のエバポレータ。
【請求項３】
中間プレートの冷媒流入側切り欠きの前後方向の幅が、外端部から内端部に向かって狭くなっている請求項２記載のエバポレータ。
【請求項４】
中間プレートの冷媒流入側切り欠きの外端部の前後方向の幅が流入側冷媒流通部の前後方向の幅よりも大きくなっており、冷媒流入側切り欠きの前後両側縁部が、外端部から内端部に向かって前後方向内側にテーパ状に傾斜している請求項３記載のエバポレータ。
【請求項５】
中間プレートの一端と流入側冷媒流通部との距離が５〜１０ｍｍ、冷媒流入側切り欠きの外端部の前後方向の幅が８〜２０ｍｍ、冷媒流入側切り欠きの前後両側縁部のなす角度が３０〜９０度である請求項４記載のエバポレータ。
【請求項６】
中間プレートの冷媒流出側切り欠きの前後方向の幅が、内端部において流出側冷媒流通部の前後方向の幅よりも広くなっており、かつ外端部に向かって狭くなっている請求項２〜５のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
【請求項７】
中間プレートの冷媒流出側切り欠きの前後両側縁部が、内端部から外端部に向かって前後方向内側にテーパ状に傾斜している請求項６記載のエバポレータ。
【請求項８】
中間プレートの一端と流出側冷媒流通部との距離が５〜１０ｍｍ、冷媒流出側切り欠きの内端部の前後方向の幅が８〜２０ｍｍ、冷媒流出側切り欠きの前後両側縁部のなす角度が３０〜９０度である請求項７記載のエバポレータ。
【請求項９】
上ヘッダタンクに、それぞれ左右方向に並んだ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、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おり、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ている請求項１〜８のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エバポレータに関し、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に好適に使用されるエバポレータに関する。
【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Ａで示す方向）を前、これと反対側を後というものとする。
【０００３】
また、この明細書において、「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。
【背景技術】
【０００４】
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、冷媒入口および冷媒出口を有しており、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、前側ヘッダ部列の右側のヘッダ部が冷媒入口ヘッダ部となっているとともに、上ヘッダタンクの右端部に冷媒入口ヘッダ部に通じる冷媒入口が形成され、後側ヘッダ部列における右側のヘッダ部が冷媒出口ヘッダ部となっているとともに、上ヘッダタンクの右端部に冷媒出口ヘッダ部に通じる冷媒出口が形成され、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ているエバポレータを提案した（特許文献１参照）。
【０００５】
一般に、カーエアコン用の超臨界冷凍サイクルに用いられる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、エバポレータ内を流れる冷媒の各熱交換管への分流を均一化する必要がある。
【０００６】
ところで、エバポレータにおいては、冷媒入口を通って冷媒入口ヘッダ部内に流入する超臨界冷媒は液相であるから、重力の影響により、冷媒入口ヘッダ部内に通じた全熱交換管のうち冷媒入口寄りの熱交換管に多くの冷媒が流入し、これとは反対寄りの熱交換管に流入する冷媒の量が少なくなる。したがって、特許文献１記載のエバポレータにおいては、冷媒の各熱交換管への分流が不均一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】
【０００７】
この発明の目的は、上記問題を解決し、比較的簡単な構成で冷媒の各熱交換管への分流を均一化しうるエバポレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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おり、上ヘッダタンクに、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、最前列のヘッダ部列の一端のヘッダ部が冷媒入口ヘッダ部となされるとともに、最後列のヘッダ部列における冷媒入口ヘッダ部と同一端のヘッダ部が冷媒出口ヘッダ部となされ、上ヘッダタンクの一端部に冷媒入口ヘッダ部に通じる冷媒入口および冷媒出口ヘッダ部に通じる冷媒出口が形成され、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上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ているエバポレータにおいて、
上ヘッダタンクに形成された冷媒入口の流路面積が、外端部から内端部に向かって小さくなっているエバポレータ。
【００１０】
2)上ヘッダタンクが、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ており、外側プレートに、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、熱交換管の上端部が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、上ヘッダタンクの外側プレート、内側プレートおよび中間プレートにおける外側プレートの各外方膨出部と対応する部分にヘッダ部が設けられ、冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部が設けられた部分の外方膨出部が、それぞれ冷媒流入側外方膨出部および冷媒流出側外方膨出部となり、冷媒流入側外方膨出部内および冷媒流出側外方膨出部内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、冷媒流入側外方膨出部内および冷媒流出側外方膨出部内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、中間プレートに流入側冷媒流通部および流出側冷媒流通部が形成され、中間プレートに、その一端と流入側冷媒流通部および流出側冷媒流通部とを通じさせる冷媒流入側切り欠きおよび冷媒流出側切り欠きが形成されることにより、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いる上記1)記載のエバポレータ。
【００１１】
3)中間プレートの冷媒流入側切り欠きの前後方向の幅が、外端部から内端部に向かって狭くなっている上記2)記載のエバポレータ。
【００１２】
4)中間プレートの冷媒流入側切り欠きの外端部の前後方向の幅が流入側冷媒流通部の前後方向の幅よりも大きくなっており、冷媒流入側切り欠きの前後両側縁部が、外端部から内端部に向かって前後方向内側にテーパ状に傾斜している上記3)記載のエバポレータ。
【００１３】
5)中間プレートの一端と流入側冷媒流通部との距離が５〜１０ｍｍ、冷媒流入側切り欠きの外端部の前後方向の幅が８〜２０ｍｍ、冷媒流入側切り欠きの前後両側縁部のなす角度が３０〜９０度である上記4)記載のエバポレータ。
【００１４】
6)中間プレートの冷媒流出側切り欠きの前後方向の幅が、内端部において流出側冷媒流通部の前後方向の幅よりも広くなっており、かつ外端部に向かって狭くなっている上記2)〜5)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
【００１５】
7)中間プレートの冷媒流出側切り欠きの前後両側縁部が、内端部から外端部に向かって前後方向内側にテーパ状に傾斜している上記6)記載のエバポレータ。
【００１６】
8)中間プレートの一端と流出側冷媒流通部との距離が５〜１０ｍｍ、冷媒流出側切り欠きの内端部の前後方向の幅が８〜２０ｍｍ、冷媒流出側切り欠きの前後両側縁部のなす角度が３０〜９０度である上記7)記載のエバポレータ。
【００１７】
9)上ヘッダタンクに、それぞれ左右方向に並んだ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、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おり、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ている上記1)〜8)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
【発明の効果】
【００１８】
上記1)のエバポレータによれば、上ヘッダタンクに形成された冷媒入口の流路面積が、外端部から内端部に向かって小さくなっているので、冷媒入口から冷媒入口ヘッダ部内に流入する冷媒の流速が加速され、冷媒入口ヘッダ部内における冷媒入口とは反対側の端部にも多くの冷媒が流れることになる。したがって、重力の影響により、冷媒入口ヘッダ部内に通じた全熱交換管のうち冷媒入口寄りの熱交換管に流入する冷媒の量が減少するとともに、これとは反対寄りの熱交換管に流入する冷媒の量が増大する。その結果、比較的簡単な構成で各熱交換管への冷媒の分流を均一化することができる。
【００１９】
上記2)〜4)のエバポレータによれば、特許文献１記載のエバポレータの構成を若干変更するだけで、エバポレータに流入した冷媒の各熱交換管への分流の均一化を図ることができる。
【００２０】
上記5)のエバポレータによれば、エバポレータに流入した冷媒の各熱交換管への分流を、一層効果的に均一化することができる。
【００２１】
上記6)のエバポレータによれば、冷媒が冷媒出口ヘッダ部から冷媒出口を通って流出する際の圧力損失を低減することができる。すなわち、冷媒出口ヘッダ部から冷媒出口を通って流出する冷媒は気相であるが、上記6)のエバポレータのように、中間プレートの冷媒流出側切り欠きの前後方向の幅が、内端部において流出側冷媒流通部の前後方向の幅よりも広くなっており、かつ外端部に向かって狭くなっていると、冷媒がスムーズに流れて圧力損失が低減される。また、冷媒出口を全体に大きくすると、冷媒出口が上記2)のエバポレータのようにして形成されている場合、中間プレートと外側プレートおよび内側プレートとのろう付面積が小さくなり、耐圧性が低下するおそれがある。
【００２２】
上記6)および7)のエバポレータによれば、特許文献１記載のエバポレータの構成を若干変更するだけで、冷媒がエバポレータから流出する際の圧力損失の低減を図ることができる。
【００２３】
上記8) のエバポレータによれば、冷媒がエバポレータから流出する際の圧力損失を、一層効果的に低減することができる。
【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、この発明によるエバポレータを超臨界冷凍サイクルに適用したものである。
【００２５】
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。
【００２６】
図１および図２はこの発明によるエバポレータの全体構成を示し、図３〜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。
【００２７】
図１および図２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。
【００２８】
図２〜図７に示すように、上ヘッダタンク(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なり、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て両プレート(36)(37)にろう付された中間プレート(38)とにより構成されている。そして、上ヘッダタンク(31)には、左右方向に間隔をおいて並んで形成された２つの左右方向に長いヘッダ部(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）。
【００２９】
上ヘッダタンク(31)の外側プレート(36)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。ここで、後述する説明から分かるように、第１外方膨出部(39A)が冷媒流入側外方膨出部、第３外方膨出部(39C)が冷媒流出側外方膨出部である。各外方膨出部(39A)〜(39D)の左右方向の長さ、膨出高さおよび幅は等しくなっている。外側プレート(36)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中間プレート(38)により塞がれている。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。前列の右側の複数の管挿入穴(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、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。また、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。
【００３１】
上ヘッダタンク(31)の中間プレート(38)に、内側プレート(37)の管挿入穴(41)を外側プレート(36)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、内側プレート(37)の前列の右側の複数の管挿入穴(41)は、中間プレート(38)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、中間プレート(38)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、中間プレート(38)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、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)の内部空間(39d)に通じさせられている。
【００３２】
中間プレート(38)における外側プレート(36)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)、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、外側プレート(36)の第１および第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、中間プレート(38)に、外側プレート(36)の第１および第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)が形成されている。ここで、後述する説明から分かるように、第１外方膨出部(39A)の内部空間(39a)に通じる冷媒流通部(40A)が流入側冷媒流通部、第３外方膨出部(39C)の内部空間(39c)に通じる冷媒流通部(40B)が流出側冷媒流通部である。
【００３３】
中間プレート(38)における外側プレート(36)の第２外方膨出部(39B)の内部空間(39b)に通じる各連通穴(44)と、当該連通穴(44)の後側に位置しかつ第４外方膨出部(39D)の内部空間(39d)に通じる各連通穴(44)とは、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、これにより外側プレート(36)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。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】
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、流入側冷媒流通部(40A)と前側の外方突出部(38a)の右端とを通じさせる冷媒流入側切り欠き(47)が形成されており、これにより上ヘッダタンク(31)の右端部に、中間プレート(38)の流入側冷媒流通部(40A)および外側プレート(36)の第１外方膨出部(39A)の内部空間(39a)に通じる冷媒入口(49)が形成されている。また、中間プレート(38)には、流出側冷媒流通部(40B)と後側の外方突出部(38a)の右端とを通じさせる冷媒流出側切り欠き(48)が形成されており、これにより上ヘッダタンク(31)の右端部に、中間プレート(38)の流出側冷媒流通部(40B)および外側プレート(36)の第３外方膨出部(39C)の内部空間(39c)に通じる冷媒出口(50)が形成されている。冷媒流入側切り欠き(47)の右端部の前後方向の幅は流入側冷媒流通部(40A)の前後方向の幅よりも大きくなっているとともに、左端部の前後方向の幅は流入側冷媒流通部(40A)の前後方向の幅とほぼ等しくなっており、冷媒流入側切り欠き(47)の前後両側縁部は、中間プレート(38)の外方突出部(38a)の右端部（外端部）から左端部（内端部）に向かって前後方向内側にテーパ状に傾斜し、これにより冷媒流入側切り欠き(47)の前後方向の幅が、外端部から内端部に向かって狭くなっている。したがって、冷媒入口(49)の流路面積は、右端部（外端部）から内端部に向かって小さくなっている。また、冷媒流出側切り欠き(48)の左端部の前後方向の幅は流出側冷媒流通部(40B)の前後方向の幅よりも大きくなっているとともに、右端部の前後方向の幅は流出側冷媒流通部(40B)の前後方向の幅とほぼ等しくなっており、流出側冷媒流通部(40B)の前後両側縁部は、左端部（内端部）から右端部（外端部）に向かって前後方向内側にテーパ状に傾斜し、これにより冷媒流出側切り欠き(48)の前後方向の幅が、内端部において流出側冷媒流通部(40B)の前後方向の幅よりも広く、かつ外端部に向かって狭くなっている。したがって、冷媒出口(50)の流路面積は、左端部（内端部）から右端部（外端部）に向かって小さくなっている。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(49)に通じる冷媒流入路(52)および冷媒出口(50)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)により上ヘッダタンク(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】
ここで、中間プレート(38)の外方突出部(38a)の右端と流入側冷媒流通部(40A)の右端（右端の連通穴(44)）との距離(X)は５〜１０ｍｍ、冷媒流入側切り欠き(47)の右端部（外端部）の前後方向の幅(Y)は８〜２０ｍｍ、冷媒流入側切り欠き(47)の前後両側縁部のなす角度(Z)は３０〜９０度であることが好ましい。また、中間プレート(38)の外方突出部(38a)の右端と流出側冷媒流通部(40B)の右端（右端の連通穴(44)）との距離(X1)は５〜１０ｍｍ、冷媒流出側切り欠き(48)の左端部（内端部）の前後方向の幅(Y1)は８〜２０ｍｍ、冷媒流出側切り欠き(48)の前後両側縁部のなす角度(Z1)は３０〜９０度であることが好ましい。
【００３６】
そして、上ヘッダタンク(31)の３つのプレート(36)(37)(38)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、同じく上ヘッダタンク(31)の３つのプレート(36)(37)(38)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、上ヘッダタンク(31)の３つのプレート(36)(37)(38)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(3)が形成され、同じく上ヘッダタンク(31)の３つのプレート(36)(37)(38)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。外側プレート(36)の第１および第３外方膨出部(39A)(39C)の内部空間(39a)(39c)と中間プレート(38)の冷媒流通部(40A)(40B)とによって、下方に開口するとともに当該開口が内側プレート(37)により塞がれた入口ヘッダ部(1)および出口ヘッダ部(3)の中空部(1A)(3A)が形成されている。また、外側プレート(36)の第２および第４外方膨出部(39B)(39D)の内部空間(39b)(39d)と、中間プレート(38)の連通穴(44)および冷媒ターン用連通部(45)の一部分とによって、下方に開口するとともに当該開口が内側プレート(37)により塞がれた両中間ヘッダ部(2)(4)の中空部(2A)(4A)が形成されている。両中間ヘッダ部(2)(4)の中空部(2A)(4A)どうしは相互に通じさせられている。
【００３７】
図１〜図３および図８に示すように、下ヘッダタンク(32)は、上ヘッダタンク(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。下ヘッダタンク(32)の上ヘッダタンク(31)との相違点は以下に述べるとおりである。
【００３８】
下ヘッダタンク(32)の外側プレート(36)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、それぞれ上ヘッダタンク(31)の外側プレート(36)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。前側外方膨出部(54A)の内部空間(54a)の膨出高さおよび幅は、上ヘッダタンク(31)の外側プレート(36)の外方膨出部(39A)〜(39D)の内部空間(39a)〜(39d)の膨出高さおよび幅と等しくなっている。後側外方膨出部(54B)の内部空間(54b)の幅は、前側外方膨出部(54A)の内部空間(54a)の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。
【００３９】
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。前側のすべての管挿入穴(41)は、外側プレート(36)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。
【００４０】
中間プレート(38)における内側プレート(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、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(46)により連通させられている。そして、外側プレート(36)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、中間プレート(38)に、外側プレート(36)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。
【００４１】
なお、下ヘッダタンク(32)には冷媒入口(49)および冷媒出口(50)は形成されていない。
【００４２】
そして、下ヘッダタンク(31)を構成する３つのプレート(36)(37)(38)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。外側プレート(36)の前後両外方膨出部(54A)(54B)の内部空間(54a)(54b)と中間プレート(38)の冷媒流通部(55A)(55B)とによって、上方に開口するとともに当該開口が内側プレート(37)により塞がれた両中間ヘッダ部(7)(8)の中空部(7A)(8A)が形成されている。
【００４３】
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。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)内に入り込んでいる。
【００４４】
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)からなる上ヘッダタンク(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)の右半部に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は、上ヘッダタンク(31)の入口ヘッダ部(1)の中空部(1A)内および下ヘッダタンク(32)の前側中間ヘッダ部(7)の中空部(7A)内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、同じく左半部に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は、上ヘッダタンク(31)の前側ヘッダ部列(5)の前側中間ヘッダ部(2)の中空部(2A)内および下ヘッダタンク(32)の前側中間ヘッダ部(7)の中空部(7A)内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)の右半部に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は、上ヘッダタンク(31)の出口ヘッダ部(3)の中空部(3A)内および下ヘッダタンク(32)の後側中間ヘッダ部(8)の中空部(8A)内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、同じく左半部に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は、上ヘッダタンク(31)の後側ヘッダ部列(6)の左側中間ヘッダ部(4)の中空部(4A)内および下ヘッダタンク(32)の後側中間ヘッダ部(8)の中空部(8A)内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。
【００４５】
そして、上ヘッダタンク(31)の入口ヘッダ部(1)の中空部(1A)および下ヘッダタンク(32)の前側中間ヘッダ部(7)の中空部(7A)に通じる熱交換管(33)、ならびに上ヘッダタンク(31)の後側ヘッダ部列(6)の中間ヘッダ部(4)の中空部(4A)および下ヘッダタンク(32)の後側中間ヘッダ部(8)の中空部(8A)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、上ヘッダタンク(31)の出口ヘッダ部(3)の中空部(3A)および下ヘッダタンク(32)の後側中間ヘッダ部(8)の中空部(8A)に通じる熱交換管(33)、ならびに上ヘッダタンク(31)の前側ヘッダ部列(5)の中間ヘッダ部(2)の中空部(2A)および下ヘッダタンク(32)の前側中間ヘッダ部(7)の中空部(7A)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。
【００４６】
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組み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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、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)(55A)(55B)を有する中間プレート(38)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)を有する内側プレート(37)を形成する。上ヘッダタンク(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(47)(48)を形成しておく。
【００５０】
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。
【００５１】
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)を上ヘッダタンク(31)にそれぞれろう付することによって製造される。
【００５２】
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。
【００５３】
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(49)から上ヘッダタンク(31)の入口ヘッダ部(1)の中空部(1A)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。
【００５４】
このとき、冷媒入口(49)の流路面積が、外端部から内端部に向かって小さくなっているので、冷媒入口(49)から流入する液相のＣＯ２の流速が加速され、冷媒入口ヘッダ部(1)内の中空部(1A)の左端部（冷媒入口(49)とは反対側の端部）にも多くのＣＯ２が流れることになる。したがって、重力の影響により、冷媒入口ヘッダ部(1)の中空部(1A)に通じた全熱交換管(33)のうち冷媒入口(49)寄りの熱交換管(33)に流入する冷媒の量が減少するとともに、これとは反対寄りの熱交換管(33)に流入する冷媒の量が増大する。その結果、比較的簡単な構成で各熱交換管(33)への冷媒の分流を均一化することができる。
【００５５】
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)内を下方に流れて下ヘッダタンク(32)の前側中間ヘッダ部(7)の中空部(7A)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。
【００５６】
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)内を上方に流れて上ヘッダタンク(31)の前側ヘッダ部列(5)の中間ヘッダ部(2)の中空部(2A)内に入り、中間プレート(38)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)の中空部(4A)内に入る。後側ヘッダ部列(6)の中間ヘッダ部(4)の中空部(4A)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)内を下方に流れて下ヘッダタンク(32)の後側中間ヘッダ部(8)の中空部(8A)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。
【００５７】
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)内を上方に流れて上ヘッダタンク(31)の出口ヘッダ部(3)の中空部(3A)内に入り、その内部を右方に流れ、冷媒出口(50)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Ａ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。
【００５８】
このとき、冷媒出口(50)の前後方向の幅が、左端部（内端部）において流出側冷媒流通部(40B)の前後方向の幅よりも広く、かつ右端部（外端部）に向かって狭くなっているので、気相の冷媒がスムーズに流れて圧力損失が低減される。
【００５９】
上記実施形態では、上下ヘッダタンク(31)(32)の中間プレート(38)の数は１であるが、これに限定されるものではなく、外側プレート(36)と内側プレート(37)との間に、複数の中間プレート(38)が積層状に介在させられていてもよい。この場合、各中間プレート(38)に連通穴(44)、連通部(45)(46)などが形成される。
【００６０】
また、上記実施形態においては、この発明によるエバポレータが超臨界冷凍サイクルに適用されているが、これに限るものではなく、この発明によるエバポレータは、他の冷凍サイクルにも適用されることがある。
【００６１】
さらに、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。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この発明による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の一部を省略した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２のＣ−Ｃ線拡大断面図である。
【図６】図５の部分拡大図である。
【図７】図１のエバポレータにおける上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Ｄ−Ｄ線断面図である。
【図９】図１のエバポレータの上ヘッダタンクの部分を示す分解斜視図である。
【図１０】図１のエバポレータの下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。
【符号の説明】
【００６３】
(1)：冷媒入口ヘッダ部
(1A)：中空部
(2)：中間ヘッダ部
(2A)：中空部
(3)：冷媒出口ヘッダ部
(3A)：中空部
(4)：中間ヘッダ部
(4A)：中空部
(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
(30)：エバポレータ
(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)〜(39D)：外方膨出部
(39a)〜(39d)：内部空間
(40A)：流入側冷媒流通部
(40B)：流出側冷媒流通部
(41)：管挿入穴
(44)：連通穴
(47)：冷媒流入側切り欠き
(48)：冷媒流出側切り欠き
(49)：冷媒入口
(50)：冷媒出口
【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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