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JP4898300B2 - エバポレータ - Google Patents

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JP4898300B2
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Description

この発明は、エバポレータに関し、さらに詳しくは、たとえば自動車に搭載される冷凍サイクルであるカーエアコンのエバポレータに関する。
この明細書および特許請求の範囲において、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Ｘで示す方向）を前、これと反対側を後というものとし、図２の上下、左右をそれぞれ上下、左右というものとする。また、この明細書において、「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。
従来、カーエアコン用エバポレータとして、１対の皿状プレートを対向させて周縁部どうしをろう付してなる複数の扁平中空体が並列状に配置され、隣接する扁平中空体間にコルゲートフィンが配置されて扁平中空体にろう付された、所謂積層型エバポレータが広く使用されていた。
ところで、近年、エバポレータのさらなる小型軽量化および高性能化が要求されるようになってきた。なお、ここでいう高性能化とは、カーエアコンに用いられるコンプレッサのオン時の冷却性能である。そして、このような要求を満たすエバポレータとして、間隔をおいて配置された複数の熱交換管からなる熱交換管群が前後方向に並んで２列配置されることにより構成された熱交換コア部と、熱交換管の上端側に配置され、かつ前側熱交換管群の左半部の熱交換管が接続された冷媒入口ヘッダ部と、熱交換管の上端側において冷媒入口ヘッダ部の後側に配置され、かつ後側熱交換管群の左半部の熱交換管が接続された冷媒出口ヘッダ部と、熱交換管の下端側に配置され、かつ冷媒入口ヘッダ部に接続されている熱交換管群の熱交換管が接続された第１中間ヘッダ部と、第１中間ヘッダ部の右側に配置され、かつ前側熱交換管群の残りの熱交換管が接続された第２中間ヘッダ部と、熱交換管の上端側において冷媒入口ヘッダ部の右側に配置され、かつ第２中間ヘッダ部に接続されている熱交換管が接続された第３中間ヘッダ部と、熱交換管の上端側において第３中間ヘッダ部の後側に配置され、かつ後側熱交換管群の残りの熱交換管が接続された第４中間ヘッダ部と、熱交換管の下端側において第２中間ヘッダ部の後側に配置され、かつ第４中間ヘッダ部に接続されている熱交換管が接続された第５中間ヘッダ部と、熱交換管の下端側において第５中間ヘッダ部の左側に配置され、かつ冷媒出口ヘッダ部に接続されている熱交換管が接続された第６中間ヘッダ部とを備えており、冷媒入口ヘッダ部内に流入した冷媒が、熱交換管を通って第１〜第６中間ヘッダ部を経て冷媒出口ヘッダ部内に流入し、冷媒出口ヘッダ部から流出するようになされたエバポレータが提案されている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１記載のエバポレータに用いられている熱交換管は、アルミニウム板を曲げることにより幅方向が通風方向を向く扁平状に形成されたものであり、その内部にインナーフィンを配置することによって幅方向に並んだ複数の通路が形成されている。
一般に、エバポレータを備えたカーエアコンのコンプレッサとして固定容量型コンプレッサが用いられる場合、エバポレータの出口側の空気温度（吐気温）をサーミスタで検出し、検出された吐気温に基づいて、コンプレッサが周期的にオン、オフを繰り返すように制御される。すなわち、図１２に破線で示すように、コンプレッサのオン時に吐気温が予め設定された低温側設定温度(t1)まで下降するとコンプレッサがオフになり、その後吐気温が上昇して予め設定された高温側設定温度(t2)になるとコンプレッサがオンになるように制御されている。したがって、コンプレッサのオン時とオフ時では、自動車の車室内には比較的低温の空気と比較的高温の空気とが一定の周期で吹き出されることになる。
近年、自動車の車室内の快適性を一層向上させることを目的として、コンプレッサのオン時とオフ時において車室内へ吹き出される空気の温度差を小さくすることが考えられている。ところで、特許文献１記載のエバポレータにおいては、コンプレッサのオン時とオフ時における車室内への吹き出し空気の温度差を小さくするには、高温側設定温度(t2)を低くして低温側設定温度(t1)と高温側設定温度(t2)との温度差を小さくすることが簡単な方法であるが、この場合、コンプレッサが頻繁にオン、オフを繰り返すようになり、自動車の燃費に悪影響を及ぼすおそれがある。
特開２００３−２１４７９４号公報
この発明の目的は、上記問題を解決し、エバポレータに使用した場合に、コンプレッサのオン時とオフ時における車室内への吹き出し空気の温度差を小さくすることが可能になるエバポレータを提供することにある。
本発明者等は、種々研究を重ねた結果、熱交換管に注目し、エバポレータに用いられる熱交換管の通路内の保液性能を向上させることにより、車室内への吹き出し空気のコンプレッサのオン時とオフ時との温度差を小さくすることが可能であることを見出した。すなわち、コンプレッサがオフになった後にもエバポレータの熱交換管の通路中に液相冷媒が残留している間は、残留した液相冷媒とエバポレータを通過する空気との間の熱交換が継続して行われるので、吐気温の急激な上昇を抑制することが可能になることを見出した。
この発明は、このような知見に基づいて完成されたものであり、以下の態様よりなる。
1)幅方向を前後方向に向けるとともに左右方向に間隔をおいて配置され、かつ上下方向に伸びる複数の扁平直管状熱交換管を備えており、熱交換管が幅方向に並んだ複数の冷媒通路を有しているエバポレータであって、
熱交換管の冷媒通路数を、熱交換管の前後方向の幅で除した値をＡとした場合、０．５５８≦Ａ≦１．２３５の関係を満たすとともに、熱交換管の相当直径をＤｈとした場合、０．３５≦Ｄｈ≦１．０の関係を満たしており、熱交換管の全冷媒通路のうち幅方向の両端に位置する２つの冷媒通路を除いた各冷媒通路の内周面に、冷媒通路の長さ方向に伸びる凸条が形成され、コンプレッサのオフ時にキャピラリ効果により液相冷媒を熱交換管の通路内に保持しうるエバポレータ。
上記1)のエバポレータの熱交換管において、Ａ＜０．５５８であるとキャピラリ効果による熱交換管の通路内の保液性能が不足し、熱交換管がその長さ方向を上下方向に向けて使用されているエバポレータを備えた冷凍サイクルにおいて、コンプレッサがオフになった場合、冷媒が短時間で熱交換管の通路内から流出し、エバポレータを通過する空気の吐気温が急激に上昇する。また、１．２３５＜Ａであるとキャピラリ効果による熱交換管の通路内の保液性能が向上し、熱交換管がその長さ方向を上下方向に向けて使用されているエバポレータを備えた冷凍サイクルにおいて、コンプレッサがオフになった場合、冷媒が短時間で熱交換管の通路内から流出することを防止しうるが、コンプレッサがオンになった場合の冷却性能が低下する。
上記1)のエバポレータの熱交換管において、相当直径とは、公知のように、複数の非円形通路を有する熱交換管を、１つの管路を有する円管とみなした場合の管路の等価直径を意味するものであり、次式で定義される。
Ｄｈ＝（４Ａｃ）／Ｐｉであり、Ａｃ：複数の通路の通路断面積の合計、Ｐｉ：複数の通路の断面内周長の合計である。
上記1)のエバポレータの熱交換管において、Ｄｈ＜０．３５であるとキャピラリ効果による熱交換管の通路内の保液性能が向上し、熱交換管がその長さ方向を上下方向に向けて使用されているエバポレータを備えた冷凍サイクルにおいて、コンプレッサがオフになった場合、冷媒が短時間で熱交換管の通路内から流出することを防止しうるが、コンプレッサがオンになった場合の冷却性能が低下する。また、１．０＜Ｄｈであるとキャピラリ効果による熱交換管の通路内の保液性能が不足し、熱交換管がその長さ方向を上下方向に向けて使用されているエバポレータを備えた冷凍サイクルにおいて、コンプレッサがオフになった場合、冷媒が短時間で熱交換管の通路内から流出し、エバポレータを通過する空気の吐気温が急激に上昇するとともに、コンプレッサがオンになった場合の冷却性能も低下する。
2)熱交換管の各通路の内周面に形成された凸条の数が２以上である上記1)記載のエバポレータ。
3)熱交換管の全冷媒通路のうち幅方向の両端に位置する２つの冷媒通路を除いた各冷媒通路の横断面形状が方形状であり、横断面方形状冷媒通路の角部のＲが０．１ｍｍ以下である上記1)または2)記載のエバポレータ。
4)熱交換管が、互いに平行な２つの平坦壁と、両平坦壁の両側縁にまたがって設けられた両側壁と、両側壁間において両平坦壁にまたがって設けられかつ両平坦壁部の長さ方向に伸びて隣り合う通路どうしを仕切る仕切壁とを備えた押出形材により形成されている上記1)〜3)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
5)熱交換管が、互いに対向する２つの平坦壁と、両平坦壁の両側縁にまたがって設けられた両側壁と、両側壁間において両平坦壁にまたがって設けられかつ両平坦壁部の長さ方向に伸びて隣り合う通路どうしを仕切る仕切壁とを備えており、
熱交換管が、平坦壁を形成する２つの平坦壁形成部と、両平坦壁形成部どうしを連結しかつ一方の側壁を形成する連結部と、各平坦壁形成部における連結部とは反対側の側縁に、それぞれ平坦壁形成部から突出するように一体に設けられかつ他方の側壁を形成する側壁用凸条と、各平坦壁形成部に側壁用凸条と同方向に突出するように一体に設けられた複数の仕切壁用凸条とを備えた１枚の金属板が、連結部においてヘアピン状に折り曲げられて側壁用凸条どうしが突き合わされて相互にろう付されることにより形成されており、少なくともいずれか一方の平坦壁形成部の仕切壁用凸条により仕切壁が形成されている上記1)〜3)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
6)熱交換管が、仕切壁が、両平坦壁形成部の仕切壁用凸条どうしが突き合わされて相互にろう付されることにより形成されている上記5)記載のエバポレータ。
7)各仕切壁を形成する２つの仕切壁用凸条のうち、一方の仕切壁用凸条の先端面に、他方の仕切壁用凸条の先端部が嵌る凹溝が形成されている上記6)記載のエバポレータ。
8)熱交換管が、互いに平行な２つの平坦壁と、両平坦壁の両側縁にまたがって設けられた両側壁と、両側壁間において両平坦壁にまたがって設けられかつ両平坦壁部の長さ方向に伸びて隣り合う通路どうしを仕切る仕切壁とを備えており、
熱交換管が、１枚の金属板を曲げることにより形成され、一方の側壁が、一方の平坦壁の一側縁部に連なって他方の平坦壁側に突出するように形成され、かつ冷媒通路内に臨む側壁用凸条を有し、他方の側壁が、他方の平坦壁の他側縁に連なって一方の平坦壁側に突出するように形成され、かつ冷媒通路内に臨む側壁用凸条を有し、一方の側壁の側壁用凸条の先端部と他方の側壁の側壁用凸条の先端部との間に波板状の仕切壁形成部が一体に形成され、仕切壁形成部が、一方の平坦壁にろう付された波頂部、他方の平坦壁にろう付された波底部、および波頂部と波底部とを連結しかつ仕切壁となる連結部よりなる上記1)〜3)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
9)前後方向に並んで配置された冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部を有する冷媒入出用ヘッダタンクと、冷媒入出用ヘッダタンクの下方に間隔をおいて配置され、かつ冷媒入口ヘッダ部と対向する第１中間ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部と対向するとともに第１中間ヘッダタンクと連通した第２中間ヘッダ部を有する冷媒ターン用ヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に形成された熱交換コア部とを備えており、熱交換コア部が、両ヘッダタンクの長さ方向に間隔をおいて配されて両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管からなる熱交換管群と、隣り合う熱交換管どうしの間に配置されたフィンとよりなり、両ヘッダタンク間に２以上の熱交換管群が通風方向に並んで配置され、冷媒入口ヘッダ部と第１中間ヘッダ部、および冷媒出口ヘッダ部と第２中間ヘッダ部にそれぞれ少なくとも１つの熱交換管群の熱交換管が接続されている上記1)〜8)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
10)コンプレッサ、コンデンサおよびエバポレータを備えており、エバポレータが、上記1)〜9)のうちのいずれかに記載のエバポレータからなる冷凍サイクル。
11)上記10)記載の冷凍サイクルが、カーエアコンとして搭載されている車両。
上記1)のエバポレータによれば、キャピラリ効果による熱交換管の通路内の保液性能が向上する。したがって、このエバポレータを備えた冷凍サイクルにおいて、コンプレッサがオフになった場合にも、キャピラリ効果により液相冷媒が熱交換管の通路内に比較的長時間保持されることになり、液相冷媒が短時間で熱交換管の通路内から流出することを防止される。そして、コンプレッサがオフになった後であっても液相冷媒がエバポレータの熱交換管の通路中に残留している間は、残留した液相冷媒とエバポレータを通過する空気との間の熱交換が継続して行われるので、吐気温の急激な上昇を抑制することができる。その結果、コンプレッサを、エバポレータの吐気温に基づいて制御する場合、高温側設定温度を特許文献１記載のエバポレータよりも低く設定することが可能になり、コンプレッサのオン時とオフ時において車室内へ吹き出される空気の温度差を小さくすることができ、自動車の車室内の快適性が向上する。しかも、コンプレッサがオフになった後の吐気温の急激な上昇を抑制することができるので、コンプレッサを、エバポレータの吐気温に基づいて制御する場合、高温側設定温度を特許文献１記載のエバポレータの高温側設定温度よりも低く設定したとしても、コンプレッサのオン、オフの周期を特許文献１記載のエバポレータを用いたコンプレッサと同一にすることができるので、特許文献１記載のエバポレータの場合のように、コンプレッサが頻繁にオン、オフすることはなく、自動車の燃費に悪影響を及ぼすことはない。
上記1)〜3)のエバポレータによれば、キャピラリ効果により液相の冷媒を熱交換管の通路内に保持する効果が一層向上する。
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。以下に述べる実施形態は、この発明による熱交換器を、フロン系冷媒を使用するカーエアコンのエバポレータに適用したものである。
図１および図２はエバポレータの全体構成を示し、図３〜図１１はエバポレータの要部の構成を示す。
図１〜図３に示すように、エバポレータ(20)は、上下方向に間隔をおいて配置されたアルミニウム製冷媒入出用ヘッダタンク(22)とアルミニウム製冷媒ターン用ヘッダタンク(23)との間に熱交換コア部(21)が設けられたものである。
冷媒入出用ヘッダタンク(22)は、前側（通風方向下流側）に位置する冷媒入口ヘッダ部(24)と、後側（通風方向上流側）に位置する冷媒出口ヘッダ部(25)と、両ヘッダ部(24)(25)を相互に連結一体化する連結部(26)とを備えている。冷媒入出用ヘッダタンク(22)の冷媒入口ヘッダ部(24)にアルミニウム製冷媒入口管(27)が接続され、同じく冷媒出口ヘッダ部(25)にアルミニウム製冷媒出口管(28)が接続されている。
冷媒ターン用ヘッダタンク(23)は、前側に位置する冷媒流入側中間ヘッダ部(30)（第１中間ヘッダ部）と、後側に位置する冷媒流出側中間ヘッダ部(31)（第２中間ヘッダ部）と、両ヘッダ部(30)(31)を相互に連結一体化する連結部(32)とを備えており、両ヘッダ部(30)(31)と連結部(32)とにより排水樋(33)が形成されている。
熱交換コア部(21)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(34)からなる熱交換管群(35)が、前後方向に並んで複数列、ここでは２列配置され、各熱交換管群(35)の隣接する熱交換管(34)どうしの間の通風間隙、および各熱交換管群(35)の左右両端の熱交換管(34)の外側にそれぞれコルゲートフィン(36)が配置されて熱交換管(34)にろう付され、さらに左右両端のコルゲートフィン(36)の外側にそれぞれアルミニウム製サイドプレート(37)が配置されてコルゲートフィン(36)にろう付されることにより構成されている。そして、前側熱交換管群(35)の熱交換管(34)の上下両端は冷媒入口ヘッダ部(24)および冷媒流入側中間ヘッダ部(30)に接続され、往き側冷媒流通部となっている。後側熱交換管群(35)の熱交換管(34)の上下両端部は冷媒出口ヘッダ部(25)および冷媒流出側中間ヘッダ部(31)に接続され、戻り側冷媒流通部となっている。そして、冷媒流入側中間ヘッダ部(30)、冷媒流出側中間ヘッダ部(31)および前後の熱交換管群(35)の熱交換管(34)により、冷媒入口ヘッダ部(24)と冷媒出口ヘッダ部(25)とを通じさせる冷媒循環経路が形成されている。
熱交換管(34)はアルミニウム押出形材で形成されたベア材からなり、図４に示すように、幅方向を前後方向に向けるとともに幅方向に並んだ複数の冷媒通路(34a)を有する扁平状であり、互いに対向する２つの平らな左右両壁(341)(342)と、左右両壁(341)(342)の両側縁にまたがって設けられた前後両側壁(343)(344)と、前後両側壁(343)(344)間において左右両壁(341)(342)にまたがって設けられかつ左右両壁(341)(342)の長さ方向に伸びて隣り合う冷媒通路(34a)どうしを仕切る仕切壁(345)とを備えている。熱交換管(34)の全冷媒通路(34a)のうち幅方向の両端に位置する２つの冷媒通路(34a)を除いた各冷媒通路(34a)の内周面に、冷媒通路(34a)の長さ方向に伸びる２以上、ここでは４つの凸条(346)が形成されている。すなわち、熱交換管(34)の全冷媒通路(34a)のうち幅方向の両端に位置する２つの冷媒通路(34a)を除いた各冷媒通路(34a)において、左右両壁(341)(342)の内面にそれぞれ２つの凸条(346)が前後方向に間隔をおいて形成されている。また、全冷媒通路(34a)のうち幅方向の両端に位置する２つの冷媒通路(34a)を除いた各冷媒通路(34)の横断面形状が方形状であり、横断面方形状冷媒通路(34a)の角部(34b)のＲは０．１ｍｍ以下となっている。熱交換管(34)の前後両側壁(342)(343)の断面形状は、中央部が外方に突出した円弧状となっている。前側の熱交換管(34)と後側の熱交換管(34)とは、左右方向の同一位置に来るように配置されている。そして、前側の熱交換管(34)が冷媒入口ヘッダ部(24)および冷媒流入側中間ヘッダ部(30)に連通し、後側の熱交換管(34)が冷媒出口ヘッダ部(25)および冷媒流出側中間ヘッダ部(31)に連通している。
この熱交換管(34)において、冷媒通路(34a)の数を前後方向の幅(W)で除した値をＡ（個／ｍｍ）とした場合、０．５５８≦Ａ≦１．２３５の関係を満たしている。また、熱交換管(34)の相当直径をＤｈ（ｍｍ）とした場合、０．３５≦Ｄｈ≦１．０の関係を満たしている。熱交換管(34)は、上記２つの条件のうちいずれか一方のみを満たしている場合と、両方を満たしている場合とがある。
コルゲートフィン(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を用いて波状に形成されたものであり、波頂部、波底部および波頂部と波底部とを連結する平坦な水平状連結部よりなり、連結部に複数のルーバが前後方向に並んで形成されている。コルゲートフィン(36)は、前後の熱交換管群(35)を構成する前後両熱交換管(34)に共有されており、その前後方向の幅は前側熱交換管(34)の前側縁と後側熱交換管(34)の後側縁との間隔をほぼ等しくなっている。そして、コルゲートフィン(36)の波頂部および波底部は、前後の熱交換管にろう付されている。なお、コルゲートフィン(36)の前側縁は前側熱交換管(34)の前側縁よりも若干前方に突出している。
図３、図５および図６に示すように、冷媒入出用ヘッダタンク(22)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から形成されかつすべての熱交換管(34)が接続されたプレート状の第１部材(38)と、アルミニウム押出形材から形成されたベア材よりなりかつ第１部材(38)の上側を覆う第２部材(39)と、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から形成されかつ両部材(38)(39)の両端にろう付されたアルミニウム製閉鎖部材(41)(42)とよりなり、右側閉鎖部材(42)の外面に、冷媒入口ヘッダ部(24)および冷媒出口ヘッダ部(25)に跨るように、前後方向に長いアルミニウム製のジョイントプレート(43)がろう付されている。ジョイントプレート(43)に、冷媒入口管(27)および冷媒出口管(28)が接続されている。
第１部材(38)は、冷媒入口ヘッダ部(24)の下部を形成する下方膨出状の第１ヘッダ形成部(44)と、冷媒出口ヘッダ部(25)の下部を形成する下方膨出状の第２ヘッダ形成部(45)と、第１ヘッダ形成部(44)の後側縁部と第２ヘッダ形成部(45)の前側縁部とを連結しかつ連結部(32)の下部を形成する連結壁(46)とよりなる。両ヘッダ形成部(44)(45)に、それぞれ前後方向に長い複数の管挿通穴(47)が左右方向に間隔をおいて形成されている。両ヘッダ形成部(44)(45)の管挿通穴(47)は左右方向に関して同一位置にある。両ヘッダ形成部(44)(45)の管挿通穴(47)に、熱交換コア部(21)の前後両熱交換管群(35)の熱交換管(34)の上端部が挿入され、第１部材(38)のろう材層を利用して第１部材(38)にろう付されており、これにより前側熱交換管群(35)の熱交換管(34)の上端部が冷媒入口ヘッダ部(24)に、後側熱交換管群(35)の熱交換管(34)の上端部が冷媒出口ヘッダ部(25)にそれぞれ連通状に接続されている。連結壁(46)に、左右方向に長い複数の排水用貫通穴(48)が左右方向に間隔をおいて形成されている。また、第１部材(50)の連結壁(46)に、複数の固定用貫通穴(49)が、排水用貫通穴(48)からずれた位置に来るように左右方向に間隔をおいて形成されている。
第２部材(39)は、冷媒入口ヘッダ部(24)の上部を形成する上方膨出状の第１ヘッダ形成部(51)と、冷媒出口ヘッダ部(31)の上部を形成する上方膨出状の第２ヘッダ形成部(52)と、第１ヘッダ形成部(51)の後側縁部と第２ヘッダ形成部(52)の前側縁部とを連結しかつ第１部材(38)の連結壁(46)にろう付されて連結部(26)の上部を形成する連結壁(53)とよりなる。第１ヘッダ形成部(51)は、その前後両壁(51a)の下端部どうしを一体に連結しかつ冷媒入口ヘッダ部(24)内を上下２つの空間(24A)(24B)に区画する水平な入口ヘッダ部内分流制御壁(51b)を有している。第２ヘッダ形成部(52)は、入口ヘッダ部内分流制御壁(51b)と同一高さ位置においてその前後両壁(52a)の下端部どうしを一体に連結しかつ冷媒出口ヘッダ部(25)内を上下２つの空間(25A)(25B)に区画する水平な出口ヘッダ部内分流制御壁(52b)を有している。
第２部材(39)の入口ヘッダ部内分流制御壁(51b)にはその左端から切り欠き(50)が形成されている。また、入口ヘッダ部内分流制御壁(51b)における切り欠き(50)寄りの部分および右端寄りの部分にはそれぞれ分流調整穴(60)が貫通状に形成されている。第２部材(39)の出口ヘッダ部内分流制御壁(52b)の後側部分における左右両端部を除いた部分には、左右方向に長い複数の長円形冷媒通過穴(54A)(54B)が左右方向に間隔をおいて貫通状に形成されている。中央部の長円形冷媒貫通穴(54A)の長さは他の長円形冷媒貫通穴(54B)の長さよりも短く、隣り合う熱交換管(34)間に位置している。
第２部材(39)の連結壁(53)における第１部材(38)の排水用貫通穴(48)と合致した位置にそれぞれ左右方向に長い排水用貫通穴(55)が形成され、同じく第１部材(38)の固定用貫通穴(49)と合致した位置に、それぞれ固定用貫通穴(49)に嵌め入れられる複数の突起(56)が形成されている。第１部材(38)と第２部材(39)とは、突起(56)が固定用貫通穴(49)に挿通させられてかしめられることにより両部材(38)(39)が仮止めされた状態で、第１部材(38)のろう材層を利用して、両部材(38)(39)の第１ヘッダ形成部(44)(51)の前側縁部どうし、第２ヘッダ形成部(45)(52)の後側縁部どうし、および連結部(46)(53)どうしがそれぞれろう付されている。
そして、第１部材(38)の第１ヘッダ形成部(44)と第２部材(39)の第１ヘッダ形成部(51)とによって、両端が開口した中空状の入口ヘッダ部本体(240)が形成され、第２部材(39)の第２ヘッダ形成部(45)と第２部材(39)の第２ヘッダ形成部(52)とによって、両端が開口した中空状の出口ヘッダ部本体(250)が形成されている。
左側閉鎖部材(41)は、入口ヘッダ部本体(240)の左端開口を閉鎖する前キャップ(41a)と、出口ヘッダ部本体(250)の左端開口を閉鎖する後キャップ(41b)とが連結部(41c)を介して一体化されたものである。閉鎖部材(41)の前キャップ(41a)には、入口ヘッダ部本体(240)内に嵌め入れられる右方突出部(57)が一体に形成され、同じく後キャップ(41b)には、出口ヘッダ部本体(250)の分流制御壁(52b)よりも上側の空間内に嵌め入れられる上側右方突出部(58)と、分流制御壁(52b)よりも下側の空間内に嵌め入れられる下側右方突出部(59)とが上下に間隔をおいて一体に形成されている。また、左側閉鎖部材(41)の前後両側縁と上縁および下縁との間の円弧状部に、それぞれ右方に突出して両部材(38)(39)に係合する係合爪(61)が一体に形成されている。左側閉鎖部材(41)は、自身のろう材層を利用して両部材(38)(39)にろう付されている。そして、入口ヘッダ部内分流制御壁(51b)の切り欠き(50)の左端開口が左側閉鎖部材(41)の前キャップ(41a)により閉じられ、これにより入口ヘッダ部(24)の上下両空間(24A)(24B)を左端部において相互に連通させる連通穴(70)が形成されている。なお、ここでは連通穴(70)は、切り欠き(50)の左端開口を左側キャップ(18)により閉じることによって形成されているが、これに代えて、切り欠きを形成せず、入口ヘッダ部内分流制御壁(51b)の左端部に貫通穴を形成することにより連通穴が設けられていてもよい。
右側閉鎖部材(42)は、入口ヘッダ部本体(240)の右端開口を閉鎖する前キャップ(42a)と、出口ヘッダ部本体(250)の右端開口を閉鎖する後キャップ(42b)とが連結部(42c)を介して一体化されたものである。閉鎖部材(42)の前キャップ(42a)には、入口ヘッダ部本体(240)の分流制御壁(51b)よりも上側の空間内に嵌め入れられる上側左方突出部(62)と、分流制御壁(51b)よりも下側の空間内に嵌め入れられる下側左方突出部(80)とが上下に間隔をおいて一体に形成され、同じく後キャップ(42b)には、出口ヘッダ部本体(250)の分流制御壁(52b)よりも上側の空間内に嵌め入れられる上側左方突出部(63)と、分流制御壁(52b)よりも下側の空間内に嵌め入れられる下側左方突出部(64)とが上下に間隔をおいて一体に形成されている。右側閉鎖部材(42)の前キャップ(42a)の上側左方突出部(62)の突出端壁に冷媒入口(66)が形成され、同じく後キャップ(42b)の上側左方突出部(63)の突出端壁に冷媒出口(67)が形成されている。右側閉鎖部材(42)の前後両側縁と上縁および下縁との間の円弧状部に、それぞれ左方に突出して両部材(38)(39)に係合する係合爪(65)が一体に形成されている。
図７〜図９に示すように、右側閉鎖部材(42)の連結部(42c)の上端における前後方向の中央部に上方に突出した第１係合雄部(1)が一体に形成され、同じく連結部(42c)の下端部における前後方向の中央部に下方に突出した第２係合雄部(2)が一体に形成されている。第２係合雄部(2)は、エバポレータ(20)を製造するにあたって、右側閉鎖部材(42)をジョイントプレート(43)に組み合わせる前の状態においては、右側方に突出している。右側方に突出した第２係合雄部を(2A)で示す（図９鎖線参照）。さらに、右側閉鎖部材(42)の下縁部の前後両端部には、それぞれ切り欠き(3)が形成されている。右側閉鎖部材(42)は、自身のろう材層を利用して両部材(38)(39)にろう付されている。
ジョイントプレート(43)は、右側閉鎖部材(42)の冷媒入口(66)に通じる短円筒状冷媒流入口(68)と、同じく冷媒出口(67)に通じる短円筒状冷媒流出口(69)とを備えている。冷媒流入口(68)および冷媒流出口(69)は、それぞれ円形貫通穴と、貫通穴の周囲に右方突出状に一体に形成された短円筒状部とよりなる。
ジョイントプレート(21)における冷媒流入口(68)と冷媒流出口(69)との間の部分には、上下方向に伸びる短絡防止用のスリット(4)が形成されるとともに、スリット(4)の上下両端に連なって略台形状の貫通穴(5)(6)が形成されている。また、ジョイントプレート(43)における上側貫通穴(5)の上方部分および下側貫通穴(6)の下方部分は、それぞれ左方（右側閉鎖部材(42)側）に突出するようにＵ字状に屈曲されて第１および第２係合雌部(7)(8)が形成されている。第１係合雌部(7)には、右側閉鎖部材(42)の第１係合雄部(1)が下方から挿通させられて第１係合雌部(7)に係合させられているとともに、第２係合雌部(8)には、右側閉鎖部材(42)の第２係合雄部(2)が上方から挿通させられて第２係合雌部(8)に係合させられており、これによりジョイントプレート(43)の左右方向の移動が阻止されている。右側閉鎖部材(42)の第２係合雄部(2)は、図９に鎖線で示す右側方に突出した状態で下側の貫通穴(6)に通された後下方に曲げられることによって、第２係合雌部(8)に上方から挿通させられることになる。また、第１係合雌部(7)は、閉鎖部材(42)の連結部(42c)における第１係合雄部(1)の前後両側部分に係合しており、これによりジョイントプレート(43)の下方への移動が阻止されている。さらに、ジョイントプレート(43)の下縁の前後両端部には、それぞれ左方に突出した係合爪(9)が一体に形成されているとともに、この係合爪(9)が右側閉鎖部材(42)の下縁に形成された切り欠き(3)内に嵌った状態で右側閉鎖部材(42)に係合しており、これによりジョイントプレート(43)の上方および前後方向への移動が阻止されている。このように、ジョイントプレート(43)は、左右方向、上下方向および前後方向の移動が阻止されるように閉鎖部材(42)に係合させられた状態で、閉鎖部材(42)のろう材層を利用して閉鎖部材(42)にろう付されている。
ジョイントプレート(43)の冷媒流入口(68)に、冷媒入口管(27)の一端部に形成された縮径部が差し込まれてろう付され、同じく冷媒流出口(69)に、冷媒出口管(28)の一端部に形成された縮径部が差し込まれてろう付されている。図示は省略したが、冷媒入口管(27)および冷媒出口管(28)の他端部には、両管(27)(28)に跨るように膨張弁取付部材が接合されている。
図２、図３、図１０および図１１に示すように、冷媒ターン用ヘッダタンク(23)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から形成されかつすべての熱交換管(34)が接続されたプレート状の第１部材(73)と、アルミニウム押出形材から形成されたベア材よりなりかつ第１部材(73)の下側を覆う第２部材(74)と、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から形成されかつ両部材(73)(74)の両端にろう付されたアルミニウム製閉鎖部材(75)(76)と、右側閉鎖部材(76)の外面に、冷媒流入側中間ヘッダ部(30)および冷媒流出側中間ヘッダ部(31)にまたがるようにろう付された前後方向に長いアルミニウムベア材製の連通部材(77)とよりなり、連通部材(77)を介して冷媒流入側中間ヘッダ部(30)と冷媒流出側中間ヘッダ部(31)とが右端部で連通させられている。
第１部材(73)は、冷媒流入側中間ヘッダ部(30)の上部を形成する上方膨出状の第１ヘッダ形成部(78)と、冷媒流出側中間ヘッダ部(31)の上部を形成する上方膨出状の第２ヘッダ形成部(79)と、第１ヘッダ形成部(78)の後側縁部と第２ヘッダ形成部(79)の前側縁部とを連結しかつ連結部(32)の上部を形成する連結壁(81)とよりなる。そして、両ヘッダ形成部(78)(79)の前後方向内側に設けられかつ上方に向かって前後方向外方に傾斜した傾斜壁(78a)(79a)と連結壁(81)とによって、両側面が上方に向かって前後方向外方に傾斜した排水樋(33)が形成されている。両ヘッダ形成部(78)(79)に、それぞれ前後方向に長い複数の管挿通穴(82)が左右方向に間隔をおいて形成されている。両ヘッダ形成部(78)(79)の管挿通穴(82)は左右方向に関して同一位置にある。管挿通穴(82)の連結部(32)側端部、すなわち第１ヘッダ形成部(78)の管挿通穴(82)の後端部および第２ヘッダ形成部(79)の管挿通穴(82)の前端部はそれぞれ傾斜壁(78a)(79a)に位置しており、これにより管挿通穴(82)の連結部(32)側端部が排水樋(33)の側面に位置している。また、両ヘッダ形成部(78)(79)における管挿通穴(82)の前後方向外側部分に、管挿通穴(82)の前後方向外端部に連なりかつ管挿通穴(82)から遠ざかるにつれて徐々に下方に向かう排水溝(83)が形成されている。両ヘッダ形成部(78)(79)の管挿通穴(82)に、熱交換コア部(21)の前後両熱交換管群(35)の熱交換管(34)の下端部が挿入され、第１部材(73)のろう材層を利用して第１部材(73)にろう付されており、これにより前側熱交換管群(35)の熱交換管(34)の下端部が冷媒流入側中間ヘッダ部(30)に、後側熱交換管群(35)の熱交換管(34)の下端部が冷媒流出側中間ヘッダ部(31)にそれぞれ連通状に接続されている。第１部材(73)の連結壁(81)に、左右方向に長い複数の排水用貫通穴(84)が左右方向に間隔をおいて形成されている。また、第１部材(73)の連結壁(81)に、複数の固定用貫通穴(85)が、排水用貫通穴(84)からずれた位置に来るように左右方向に間隔をおいて形成されている。第１部材(73)は、冷媒入出用ヘッダタンク(22)の第１部材(38)と同形状であり、両部材(73)(38)は上下逆向きに配置されている。
第２部材(74)は、冷媒流入側中間ヘッダ部(30)の下部を形成する下方膨出状の第１ヘッダ形成部(86)と、冷媒流出側中間ヘッダ部(31)の下部を形成する下方膨出状の第２ヘッダ形成部(87)と、両ヘッダ形成部(86)(87)を連結しかつ第１部材(73)の連結壁(81)にろう付されて連結部(32)を形成する連結壁(88)とよりなる。第２ヘッダ形成部(87)は、その前後両壁(87a)の上端部どうしを一体に連結しかつ冷媒流出側中間ヘッダ部(31)内を上下２つの空間(31A)(31B)に区画する水平な分流制御壁(87b)を有している。分流制御壁(87b)における前後方向の中心部よりも後側の部分には、複数の円形冷媒通過穴(89)が左右方向に間隔をおいて貫通状に形成されている。隣り合う円形冷媒通過穴(89)間の間隔は、右端部から遠ざかるにつれて徐々に大きくなっている。なお、隣り合う円形冷媒通過穴(89)間の間隔は、すべて等しくなっていてもよい。第２部材(74)の連結壁(88)における第１部材(73)の排水用貫通穴(84)と合致した位置にそれぞれ左右方向に長い排水用貫通穴(91)が形成され、同じく第１部材(73)の固定用貫通穴(85)と合致した位置に、それぞれ上方に突出しかつ固定用貫通穴(85)に挿通される突起(92)が形成されている。第１部材(73)と第２部材(74)とは、突起(92)が固定用貫通穴(85)に挿通させられてかしめられることにより両部材(73)(74)が仮止めされた状態で、第１部材(73)のろう材層を利用して、両部材(73)(74)の第１ヘッダ形成部(78)(86)の前側縁部どうし、第２ヘッダ形成部(79)(87)の後側縁部どうし、および連結部(81)(88)どうしがそれぞれろう付されている。第２部材(74)は、冷媒通過穴(89)(54A)(54B)の形状および位置、ならびに分流制御壁(52b)の有無を除いては、冷媒入出用ヘッダタンク(22)の第１部材(39)と同形状であって、両部材(74)(39)は上下逆向きに配置されている。両部材(74)(39)は同一の押出形材から形成されている。
そして、第１部材(73)の第１ヘッダ形成部(78)と第２部材(74)の第１ヘッダ形成部(86)とによって、両端が開口した中空状の冷媒流入側中間ヘッダ部本体(300)が形成され、第２部材(74)の第２ヘッダ形成部(79)と第２部材(74)の第２ヘッダ形成部(87)とによって、両端が開口した中空状の冷媒流出側中間ヘッダ部本体(310)が形成されている。
左側閉鎖部材(75)は、冷媒流入側中間ヘッダ部本体(300)の左端開口を閉鎖する前キャップ(75a)と、冷媒流出側中間ヘッダ部本体(310)の左端開口を閉鎖する後キャップ(75b)とが一体化されたものであり、前キャップ(75a)には、冷媒流入側中間ヘッダ部本体(300)内に嵌め入れられる右方突出部(93)が一体に形成され、同じく後キャップ(75b)には、冷媒流出側中間ヘッダ部本体(310)の分流制御壁(87b)よりも上側の空間内に嵌め入れられる上側右方突出部(94)と、分流制御壁(87b)よりも下側の空間内に嵌め入れられる下側右方突出部(95)とが上下に間隔をおいて一体に形成されている。また、左側閉鎖部材(75)の前後両側縁と上縁および下縁との間の円弧状部に、それぞれ右方に突出して両部材(73)(74)に係合する係合爪(100)が一体に形成されている。左側閉鎖部材(75)は、自身のろう材層を利用して両部材(73)(74)にろう付されている。
右側閉鎖部材(76)は、冷媒流入側中間ヘッダ部本体(300)の右端開口を閉鎖する前キャップ(76a)と、冷媒流出側中間ヘッダ部本体(310)の右端開口を閉鎖する後キャップ(76b)とが一体化されたものであり、前キャップ(76a)には、冷媒流入側中間ヘッダ部本体(300)内に嵌め入れられる左方突出部(96)が一体に形成され、同じく後キャップ(76b)には、冷媒流出側中間ヘッダ部本体(310)の分流制御壁(87b)よりも上側の空間内に嵌め入れられる上側左方突出部(97)と、分流制御壁(87b)よりも下側の空間内に嵌め入れられる下側左方突出部(98)とが上下に間隔をおいて一体に形成されている。また、右側閉鎖部材(76)の前後両側縁と上縁および下縁との間の円弧状部に、それぞれ左方に突出して両部材(73)(74)に係合する係合爪(99)が一体に形成されている。また、右側閉鎖部材(76)の上縁の前後両端部に、それぞれ右方に突出しかつ下方に屈曲させられて連通部材(77)の上縁部に係合させられた係合爪(104)が一体に形成されるとともに、右側閉鎖部材(76)の下縁の前後方向中央部に、右方に突出しかつ上方に屈曲させられて連通部材(77)の下縁部に係合させられた係合爪(104)が一体に形成されている。右側閉鎖部材(76)の前キャップ(76a)の左方突出部(96)の突出端壁に、冷媒流入側中間ヘッダ部(30)から冷媒を流出させる冷媒流出口(101)が形成され、同じく後キャップ(76b)の下側左方突出部(98)の突出端壁に、冷媒流出側中間ヘッダ部(31)の分流制御壁(87b)よりも下側の空間(31B)内に冷媒を流入させる冷媒流入口(102)が形成されている。また、後キャップ(76b)の下側左方突出部(98)における冷媒流入口(102)の周縁部の下側部分に、冷媒流出側中間ヘッダ部(31)内方に向かって上方に傾斜または湾曲、ここでは湾曲したガイド部(103)が一体に形成されている。ガイド部(103)は、冷媒流出側中間ヘッダ部(31)の分流制御壁(87b)よりも下側の空間(31B)内に流入する冷媒を、上側（分流制御壁(87b)側）に案内する。右側閉鎖部材(76)は、自身のろう材層を利用して両部材(73)(74)にろう付されている。
連通部材(77)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たものであり、右方から見て右側閉鎖部材(76)と同形同大のプレート状であって、その周縁部が右側閉鎖部材(76)の外面に、右側閉鎖部材(76)のろう材層を利用してろう付されている。連通部材(77)には、右側閉鎖部材(76)の冷媒流出口(101)と冷媒流入口(102)とを通じさせるように外方膨出部(105)が形成されている。外方膨出部(105)の内部が、右側閉鎖部材(76)の冷媒流出口(101)と冷媒流入口(102)とを通じさせる連通路となっている。また、連通部材(77)の上縁の前後両端部および下縁の前後方向の中央部には、それぞれ右側閉鎖部材(76)の係合爪(104)が嵌る切り欠き(106)が形成されている。
上述したエバポレータ(20)は、入口管(27)および出口管(28)を除いたすべての部品が組み合わされて一括ろう付されることにより製造される。
エバポレータ(20)は、固定容量コンプレッサおよび冷媒冷却器としてのコンデンサとともに、フロン系冷媒を使用する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。
上述したエバポレータ(20)においては、固定容量コンプレッサのオン時には、コンプレッサ、コンデンサおよび膨張弁を通過した気液混相の２相冷媒が、冷媒入口管(27)からジョイントプレート(43)の冷媒流入口(68)および右側閉鎖部材(42)の前キャップ(42a)の冷媒入口(66)を通って冷媒入出用ヘッダタンク(22)の冷媒入口ヘッダ部(24)の上部空間(24A)内に入る。冷媒入口ヘッダ部(24)の上部空間(24A)内に入った冷媒は左方に流れ、連通穴(70)を通って下部空間(24B)内に入るとともに、分流調整穴(60)を通って下部空間(24B)内に入る。
下部空間(24B)内に入った冷媒は、分流して前側熱交換管群(35)の熱交換管(34)の冷媒通路(34a)内に流入する。熱交換管(34)の冷媒通路(34a)内に流入した冷媒は、冷媒通路(34a)内を下方に流れて冷媒ターン用ヘッダタンク(23)の冷媒流入側中間ヘッダ部(30)内に入る。冷媒流入側中間ヘッダ部(30)内に入った冷媒は右方に流れ、右側閉鎖部材(76)の前キャップ(76a)の冷媒流出口(101)、連通部材(77)の外方膨出部(105)内の連通路および後キャップ(76b)の冷媒流入口(102)を通ることにより、流れ方向を変えるようにターンして冷媒流出側中間ヘッダ部(31)の下部空間(31B)内に入る。
冷媒流出側中間ヘッダ部(31)の下部空間(31B)内に入った冷媒は左方に流れ、分流制御壁(87b)の円形冷媒通過穴(89)を通って上部空間(31A)内に入り、分流して後側のすべての熱交換管(34)の冷媒通路(34a)内に流入する。このとき、冷媒は、ガイド部(103)に案内されて左斜め上方、すなわち下部空間(31B)の内方に向かって分流制御壁(87b)側に流れることになり、その結果分流制御壁(87b)に形成された隣り合う円形冷媒通過穴(89)間の間隔が、右端部から遠ざかるにつれて徐々に大きくなっていることと相俟って、冷媒通過穴(89)を通って上部空間(31A)内に流入する冷媒の左右方向の分布が、ガイド部(103)がない場合に比較して均一化される。したがって、冷媒は冷媒流出側中間ヘッダ部(31)に接続されている熱交換管(34)に均一に分流しやすくなり、熱交換コア部(21)における冷媒の分布の偏りが生じにくくなり、熱交換コア部(21)を通過してきた空気の温度も均一化されて熱交換性能が向上する。
熱交換管(34)の冷媒通路(34a)内に流入した冷媒は、流れ方向を変えて冷媒通路(34a)内を上方に流れて冷媒出口ヘッダ部(25)の下部空間(25B)内に入り、分流制御壁(52b)の長円形冷媒通過穴(54A)(54B)を通って上部空間(25A)内に入る。
ついで、冷媒出口ヘッダ部(25)の上部空間(25A)内に入った冷媒は、右側閉鎖部材(42)の後キャップ(42b)の冷媒出口(67)およびジョイントプレート(43)の冷媒流出口(69)を通り、冷媒出口管(28)に流出する。
そして、冷媒が前側の熱交換管(34)の冷媒通路(34a)、および後側の熱交換管(34)の冷媒通路(34a)を流れる間に、熱交換コア部(21)の通風間隙を通過する空気と熱交換をし、冷媒は気相となって流出する。
固定容量コンプレッサのオフ時には、熱交換管(34)の冷媒通路(34a)内に残留した液相冷媒が、キャピラリ効果により冷媒通路(34a)に効果的に保持されるので、液相冷媒が短時間で熱交換管(34)の冷媒通路(34a)内から流出することが防止される。そして、コンプレッサがオフになった後であっても液相冷媒がエバポレータ(20)の熱交換管(34)の冷媒通路(34a)中に残留している間は、残留した液相冷媒とエバポレータ(20)を通過する空気との間の熱交換が継続して行われるので、吐気温の急激な上昇を抑制することができる。
エバポレータ(20)を用いたカーエアコンの固定容量コンプレッサがオン、オフした場合の吐気温の変化を図１２に実線で示す。図１２から明らかなように、鎖線で示す特許文献１記載のエバポレータを用いたカーエアコンの固定容量コンプレッサがオン、オフした場合の吐気温の変化と比較すると、エバポレータ(20)の場合にはコンプレッサがオフになった後の吐気温の上昇が緩やかになる。したがって、コンプレッサを、エバポレータ(20)の吐気温に基づいて制御する場合、高温側設定温度(T2)を特許文献１記載のエバポレータの高温側設定温度(t2)よりも低く設定したとしても、コンプレッサのオン、オフの周期を特許文献１記載のエバポレータを用いたコンプレッサと同一にすることができる。その結果、コンプレッサのオン時とオフ時において車室内へ吹き出される空気の温度差を小さくすることができ、自動車の車室内の快適性が向上する。しかも、高温側設定温度(T2)が低くなって低温側設定温度(T1)との温度差が小さくなったとしても、コンプレッサのオン、オフの周期を特許文献１記載のエバポレータと同一にすることができるので、特許文献１記載のエバポレータの場合のように、コンプレッサが頻繁にオン、オフすることはなく、自動車の燃費に悪影響を及ぼすことはない。
次に、この発明によるエバポレータの実施例を比較例とともに示す。
実施例１
図４に示す構成、すなわち冷媒通路(34a)の数が１１、両端の冷媒通路(34a)を除いた各冷媒通路(34a)の内周面の凸条の数が４である熱交換管(34)を用いたエバポレータ(20)を用意した。
実施例２
図１３(a)に示す構成、すなわち冷媒通路(34a)の数が１４、両端の冷媒通路(34a)を除いた各冷媒通路(34a)の内周面の凸条(346)の数が４である熱交換管(34A)を用いたエバポレータを用意した。
実施例３
図１３(b)に示す構成、すなわち冷媒通路(34a)の数が１６、両端の冷媒通路(34a)を除いた各冷媒通路(34a)の内周面の凸条(346)の数が４である熱交換管(34B)を用いたエバポレータを用意した。
実施例４
図１３(c)に示す構成、すなわち冷媒通路(34a)の数が１８、両端の冷媒通路(34a)を除いた各冷媒通路(34a)の内周面の凸条(346)の数が４である熱交換管(34C)を用いたエバポレータを用意した。
実施例５
図１３(d)に示す構成、すなわち冷媒通路(34a)の数が２０、両端の冷媒通路(34a)を除いた各冷媒通路(34a)の内周面の凸条(346)の数が４である熱交換管(34D)を用いたエバポレータを用意した。
比較例
図１３(e)に示す構成、すなわち冷媒通路(34a)の数が７、両端の冷媒通路(34a)を除いた各冷媒通路(34a)の内周面の凸条(346)の数が４である熱交換管(34E)を用いたエバポレータを用意した。
実施例１〜５および比較例のエバポレータに用いられた熱交換管(34)(34A)(34B)(34C)(34D)(34E)の前後方向の幅(W)は１７ｍｍ、左右方向の厚みである管高さ(H)は１．４ｍｍである。また、各熱交換管(34)(34A)(34B)(34C)(34D)(34E)における複数の冷媒通路(34a)の通路断面積の合計、複数の冷媒通路(34a)の断面内周長の合計、各熱交換管(34)(34A)(34B)(34C)(34D)(34E)の相当直径Ｄｈ、および冷媒通路(34a)の数を前後方向の幅で除した値Ａはそれぞれ表１に示す通りである。
評価試験
実施例１〜５および比較例のエバポレータを冷凍サイクルに組み込み、固定容量コンプレッサがオンになった際の冷房性能を調べた。また、固定容量コンプレッサがオフになってから５秒間経過した後に熱交換管(34)(34A)(34B)(34C)(34D)(34E)の冷媒通路(34a)中に残留している液相冷媒の量を調べた。さらに、固定容量コンプレッサがオフになってから５秒間経過した後、熱交換管(34)(34A)(34B)(34C)(34D)(34E)の冷媒通路(34a)中に残留している液相冷媒が蒸発するまでの時間を調べた。その結果を表１に示すとともに、冷房性能および残留した液相冷媒の量と、相当直径Ｄｈおよび冷媒通路(34a)の数との関係を図１４および図１５に示す。なお、図１４および図１５において、実線が冷房性能を示し、破線が残留していた液相冷媒の量を示す。また、冷房性能は、実施例２の冷房性能を１００％とした場合の比率で表し、固定容量コンプレッサがオフになってから５秒間経過した後に熱交換管(34)(34A)(34B)(34C)(34D)(34E)の冷媒通路(34a)中に残留している液相冷媒の量は、実施例１の量を１００％とした場合の比率で表す。ここで、冷房性能は、図１４および図１５中に矢印Ｚで示す９５〜１００％の範囲であれば、カーエアコンとして十分な性能を有することになる。
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表１、図１４および図１５から明らかなように、使用した熱交換管が、冷媒通路の数を前後方向の幅で除した値Ａが０．５５８≦Ａ≦１．２３５の関係および相当直径Ｄｈが０．３５≦Ｄｈ≦１．０の関係を満たす実施例１〜５のエバポレータの冷房性能は比較例のエバポレータの冷房性能よりも優れており、カーエアコンとして十分な性能を有している。また、実施例１〜５のエバポレータにおけるコンプレッサがオフになった際の熱交換管の冷媒通路中に残留している液相冷媒の量は、比較例のエバポレータに比べて多くなっており、その結果上述したように、コンプレッサのオン時とオフ時において車室内へ吹き出される空気の温度差を小さくすることができ、自動車の車室内の快適性が向上する。
図１６〜図１８は熱交換管の変形例を示す。なお、以下に述べる熱交換管の変形例の説明において、各図の上側が左、下側が右である。
図１６および図１７において、熱交換管(130)は、幅方向を前後方向に向けるとともに幅方向に並んだ複数の横断面形状が方形状である冷媒通路(130a)を有する扁平状であり、互いに対向する平らな左右両壁(131)(132)（１対の平坦壁）と、左右両壁(131)(132)の前後両側縁どうしにまたがって設けられた前後両側壁(133)(134)と、前後両側壁間(133)(134)において左右両壁(131)(132)にまたがって設けられかつ長さ方向に伸びて隣り合う冷媒通路(130a)どうしを仕切る複数の仕切壁(135)とよりなる。冷媒通路(130a)の横断面形状は方形状であり、横断面方形状冷媒通路(130a)の角部のＲは０．１ｍｍ以下となっていることが好ましい。
前側壁(133)は２重構造であり、左壁(131)の前側縁より右方隆起状に一体成形されかつ熱交換管(130)の全高にわたる外側側壁用凸条(136)と、外側側壁用凸条(136)の内側において左壁(131)より右方隆起状に一体成形された内側側壁用凸条(137)と、右壁(132)の前側縁より左方隆起状に一体成形された内側側壁用凸条(138)とよりなる。なお、前側壁(133)の内外両面は平坦面となっている。外側側壁用凸条(136)は、右端部が右壁(132)の右面前側縁部に係合された状態で両内側側壁用凸条(137)(138)および右壁(132)にろう付されている。両内側側壁用凸条(137)(138)は、相互に突き合わされてろう付されている。後側壁(134)は、左右両壁(131)(132)と一体に形成されており、その内外両面は平坦面となっている。右壁(132)の内側側壁用凸条(138)の先端面に、その長手方向に伸びる凸起(138a)が全長にわたって一体に形成され、左壁(131)の内側側壁用凸条(137)の先端面に、その長手方向に伸びかつ凸起(138a)が圧入される凹溝(137a)が全長にわたって形成されている。
仕切壁(135)は、左壁(131)より右方隆起状に一体成形された仕切壁用凸条(140)(141)と、右壁(132)より左方隆起状に一体成形された仕切壁用凸条(142)(143)とが、相互に突き合わされてろう付されることにより形成されている。左壁(131)および右壁(132)には、それぞれ突出高さの異なる高低２種の仕切壁用凸条(140)(141)(142)(143)が前後方向に交互に形成されており、左壁(131)における突出高さの高い仕切壁用凸条(140)と右壁(132)における突出高さの低い仕切壁用凸条(143)とがろう付され、左壁(131)における突出高さの低い仕切壁用凸条(141)と右壁(132)における突出高さの高い仕切壁用凸条(142)とがろう付されている。以下、左右両壁(131)(132)の突出高さの高い仕切壁用凸条(140)(142)をそれぞれ第１仕切壁用凸条といい、同じく低い仕切壁用凸条(141)(143)をそれぞれ第２仕切壁用凸条というものとする。左右両壁(131)(132)の第２仕切壁用凸条(141)(143)の先端面に、その長手方向に伸びかつ他方の壁(132)(131)の第１仕切壁用凸条(142)(140)の先端部が嵌る凹溝(144)(145)が全長にわたって形成されており、左右両壁(131)(132)の第１仕切壁用凸条(140)(142)の先端部が凹溝(145)(144)内に嵌め入れられた状態で、両仕切壁用凸条(140)(143)および(141)(142)がろう付されている。
なお、図１６および図１７に示す熱交換管(130)においても、幅方向の両端に位置する２つの冷媒通路(130a)を除いた各冷媒通路(130a)、またはすべての冷媒通路(130a)の内周面に、冷媒通路(130a)の長さ方向に伸びる２以上の凸条が形成されることもある。
熱交換管(130)は、図１８(a)に示すような管製造用金属板(150)を用いて製造される。管製造用金属板(150)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圧延加工を施すことにより形成されており、平らな左壁形成部(151)（平坦壁形成部）および右壁形成部(152)（平坦壁形成部）と、左壁形成部(151)および右壁形成部(152)を連結しかつ後側壁(134)を形成する連結部(153)と、左壁形成部(151)および右壁形成部(152)における連結部(153)とは反対側の側縁より左方隆起状に一体成形されかつ前側壁(133)の内側部分を形成する内側側壁用凸条(137)(138)と、左壁形成部(151)における連結部(153)とは反対側の側縁を外側方に延長することにより形成された外側側壁用凸条形成部(154)と、管製造用金属板(150)の幅方向に所定間隔をおいて左壁形成部(151)および右壁形成部(152)よりそれぞれ左方隆起状に一体成形された複数の仕切壁用凸条(140)(141)(142)(143)とを備えており、左壁形成部(151)の第１仕切壁用凸条(140)と右壁形成部(152)の第２仕切壁用凸条(143)、および左壁形成部(151)の第２仕切壁用凸条(141)と右壁形成部(152)の第１仕切壁用凸条(142)とが、それぞれ連結部(153)の幅方向の中心線に対して対称となる位置にある。右壁形成部(152)の内側側壁用凸条(138)の先端面に凸起(138a)が、左壁形成部(151)の内側側壁用凸条(137)の先端面に凹溝(137a)がそれぞれ形成されている。また、左壁形成部(151)および右壁形成部(152)の第２仕切壁用凸条(141)(143)の先端面には、他方の壁形成部(152)(151)の第１仕切壁用凸条(142)(140)の先端部が嵌る凹溝(144)(145)が形成されている。
なお、両面にろう材がクラッドされたアルミニウムブレージングシートに圧延加工を施してその片面に側壁用凸条(137)(138)および仕切壁用凸条(140)(141)(142)(143)が一体成形されていることにより、側壁用凸条(137)(138)および仕切壁用凸条(140)(141)(142)(143)の両側面および先端面と、第２仕切壁用凸条(141)(143)の凹溝(144)(145)の内周面と、左右両壁形成部(150)(151)および外側側壁用凸条形成部(154)の左右両面とにろう材層（図示略）が形成される。
そして、管製造用金属板(150)を、ロールフォーミング法により、連結部(153)の両側縁で順次折り曲げていき（図１８(b)参照）、最後にヘアピン状に折り曲げて内側側壁用凸条(137)(138)どうしを突き合わせるとともに、第１仕切壁用凸条(140)(142)の先端部を第２仕切壁用凸条(143)(141)の凹溝(145)(144)内に嵌め入れ、さらに凸起(138a)を凹溝(137a)内に圧入する。
ついで、外側側壁用凸条形成部(154)を折り曲げていき、両内側側壁用凸条(137)(138)の外面に沿わせるとともに、その先端部を変形させて右壁形成部(152)に係合させて折り曲げ体(155)を得る（図１８(c)参照）。
その後、折り曲げ体(155)を所定温度に加熱し、内側側壁用凸条(137)(138)の先端部どうし、ならびに第１仕切壁用凸条(140)(142)および第２仕切壁用凸条(143)(141)の先端部どうしをそれぞれろう付するとともに、外側側壁用凸条形成部(154)と両内側側壁用凸条(137)(138)および右壁形成部(152)とをろう付することにより、熱交換管(130)が製造される。
図１９は熱交換管のさらに他の変形例を示す。
図１９において、熱交換管(160)は、幅方向を前後方向に向けるとともに幅方向に並んだ複数の冷媒通路(160a)を有する扁平状であり、互いに対向する平らな左右両壁(161)(162)と、左右両壁(161)(162)の前後両側縁どうしにまたがって設けられた前後両側壁(163)(164)と、前後両側壁(163)(164)間において左右両壁(161)(162)にまたがって設けられかつ長さ方向に伸びて隣り合う冷媒通路(160a)どうしを仕切る複数の仕切壁(165)とよりなる。
前側壁(163)は２重構造であり、左壁(161)の前側縁より右方隆起状に一体成形されかつ熱交換管(160)の全高にわたる外側側壁用凸条(166)と、外側側壁用凸条(166)の内側において右壁(162)の前側縁より左方隆起状に一体成形されかつ熱交換管(160)の全高にわたる内側側壁用凸条(167)とよりなる。後側壁(164)は２重構造であり、右壁(162)の後側縁より左方隆起状に一体成形されかつ熱交換管(160)の全高にわたる外側側壁用凸条(168)と、外側側壁用凸条(168)の内側において左壁(162)の後側縁より右方隆起状に一体成形されかつ熱交換管(160)の全高にわたる内側側壁用凸条(169)とよりなる。前後両側壁(163)(164)の内外両面の横断面形状は、それぞれ左右方向中央部が外方に突出した円弧状である。また、前後両側壁(163)(164)の外側側壁用凸条(166)(168)と内側側壁用凸条(167)(169)とは相互にろう付されている。
前側壁(163)の内側側壁用凸条(167)の先端部と、後側壁(164)の内側側壁用凸条(169)の先端部との間に波板状の仕切壁形成部(170)が一体に形成されている。仕切壁形成部(170)は、左壁(161)にろう付された波頂部(171)、右壁(162)にろう付された波底部(172)、および波頂部(171)と波底部(172)とを連結しかつ仕切壁(165)となる連結部(173)とよりなる。
図示は省略したが、熱交換管(160)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からなる管製造用金属板を曲げて折り曲げ体を形成し、前後両側壁(163)(164)の外側側壁用凸条(166)(168)と内側側壁用凸条(167)(169)、仕切壁形成部(170)の波頂部(171)と左壁(161)、および波底部(172)と右壁(162)とを同時にろう付することにより製造される。
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、フロン系冷媒を使用するカーエアコンのエバポレータに適用されているが、これに限定されるものではなく、コンプレッサ、冷媒冷却器としてのガスクーラ、中間熱交換器、膨張弁およびエバポレータを有しかつＣＯ２冷媒のような超臨界冷媒を使用するカーエアコンを備えた車両、たとえば自動車において、カーエアコンのエバポレータに適用されることがある。
この発明によるエバポレータの全体構成を示す一部切り欠き斜視図である。 図１に示すエバポレータを後方から見た際の中間部を省略した垂直断面図である。 一部を省略した図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。 図１に示すエバポレータの熱交換管の横断面図である。 図１に示すエバポレータの冷媒入出用ヘッダタンクの部分の分解斜視図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 図６のＣ−Ｃ線拡大断面図である。 図７のＤ−Ｄ線断面図である。 図１に示すエバポレータの冷媒入出用ヘッダタンクの右側閉鎖部材とジョイントプレートとを示す一部切り欠き斜視図である。 図１に示すエバポレータの冷媒ターン用ヘッダタンクの部分の分解斜視図である。 図２のＥ−Ｅ線断面図である。 エバポレータを用いたカーエアコンの固定容量コンプレッサがオン、オフした場合の吐気温の変化を示すグラフである。 実施例２〜５および比較例のエバポレータに用いられる熱交換管の横断面図である。 冷房性能および残留した液相冷媒の量と相当直径との関係を示すグラフである。 冷房性能および残留した液相冷媒の量と冷媒通路の数との関係を示すグラフである。 熱交換管の変形例を示す横断面図である。 図１６の部分拡大図である。 図１６および図１７に示す熱交換管の製造方法を示す図である。 熱交換管の他の変形例を示す横断面図である。
(20)：エバポレータ
(21)：熱交換コア部
(22)：冷媒入出用ヘッダタンク
(23)：冷媒ターン用ヘッダタンク
(24)：冷媒入口ヘッダ部
(25)：冷媒出口ヘッダ部
(30)：冷媒流入側中間ヘッダ部（第１中間ヘッダ部）
(31)：冷媒流出側中間ヘッダ部（第２中間ヘッダ部）
(34)(34A)(34B)(34C)(34D)(130)(160)：熱交換管
(34a)(130a)(160a)：冷媒通路
(35)：熱交換管群
(36)：コルゲートフィン
(137)(138)：内側側壁用凸条
(140)(141)(142)(143)：仕切壁用凸条
(150)：管製造用金属板
(151)：左壁形成部（平坦壁形成部）
(152)：右壁形成部（平坦壁形成部）
(153)：連結部
(341)(131)(161)：左壁（平坦壁）
(342)(132)(162)：右壁（平坦壁）
(343)(133)(163)：前側壁
(344)(134)(164)：後側壁
(345)(135)(165)：仕切壁
(167)(169)：内側側壁用凸条
(170)：仕切壁形成部
(171)：波頂部
(172)：波底部
(173)：連結部
(346)：凸条

Claims (11)

  1. 幅方向を前後方向に向けるとともに左右方向に間隔をおいて配置され、かつ上下方向に伸びる複数の扁平直管状熱交換管を備えており、熱交換管が幅方向に並んだ複数の冷媒通路を有しているエバポレータであって、
    熱交換管の冷媒通路数を、熱交換管の前後方向の幅で除した値をＡとした場合、０．５５８≦Ａ≦１．２３５の関係を満たすとともに、熱交換管の相当直径をＤｈとした場合、０．３５≦Ｄｈ≦１．０の関係を満たしており、熱交換管の全冷媒通路のうち幅方向の両端に位置する２つの冷媒通路を除いた各冷媒通路の内周面に、冷媒通路の長さ方向に伸びる凸条が形成され、コンプレッサのオフ時にキャピラリ効果により液相冷媒を熱交換管の通路内に保持しうるエバポレータ。
  2. 熱交換管の各通路の内周面に形成された凸条の数が２以上である請求項１記載のエバポレータ。
  3. 熱交換管の全冷媒通路のうち幅方向の両端に位置する２つの冷媒通路を除いた各冷媒通路の横断面形状が方形状であり、横断面方形状冷媒通路の角部のＲが０．１ｍｍ以下である請求項１または２記載のエバポレータ。
  4. 熱交換管が、互いに平行な２つの平坦壁と、両平坦壁の両側縁にまたがって設けられた両側壁と、両側壁間において両平坦壁にまたがって設けられかつ両平坦壁部の長さ方向に伸びて隣り合う通路どうしを仕切る仕切壁とを備えた押出形材により形成されている請求項１〜３のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
  5. 熱交換管が、互いに平行な２つの平坦壁と、両平坦壁の両側縁にまたがって設けられた両側壁と、両側壁間において両平坦壁にまたがって設けられかつ両平坦壁部の長さ方向に伸びて隣り合う通路どうしを仕切る仕切壁とを備えており、
    熱交換管が、平坦壁を形成する２つの平坦壁形成部と、両平坦壁形成部どうしを連結しかつ一方の側壁を形成する連結部と、各平坦壁形成部における連結部とは反対側の側縁に、それぞれ平坦壁形成部から突出するように一体に設けられかつ他方の側壁を形成する側壁用凸条と、各平坦壁形成部に側壁用凸条と同方向に突出するように一体に設けられた複数の仕切壁用凸条とを備えた１枚の金属板が、連結部においてヘアピン状に折り曲げられて側壁用凸条どうしが突き合わされて相互にろう付されることにより形成されており、少なくともいずれか一方の平坦壁形成部の仕切壁用凸条により仕切壁が形成されている請求項１〜３のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
  6. 熱交換管が、仕切壁が、両平坦壁形成部の仕切壁用凸条どうしが突き合わされて相互にろう付されることにより形成されている請求項５記載のエバポレータ。
  7. 各仕切壁を形成する２つの仕切壁用凸条のうち、一方の仕切壁用凸条の先端面に、他方の仕切壁用凸条の先端部が嵌る凹溝が形成されている請求項６記載のエバポレータ。
  8. 熱交換管が、互いに平行な２つの平坦壁と、両平坦壁の両側縁にまたがって設けられた両側壁と、両側壁間において両平坦壁にまたがって設けられかつ両平坦壁部の長さ方向に伸びて隣り合う通路どうしを仕切る仕切壁とを備えており、
    熱交換管が、１枚の金属板を曲げることにより形成され、一方の側壁が、一方の平坦壁の一側縁部に連なって他方の平坦壁側に突出するように形成され、かつ冷媒通路内に臨む側壁用凸条を有し、他方の側壁が、他方の平坦壁の他側縁に連なって一方の平坦壁側に突出するように形成され、かつ冷媒通路内に臨む側壁用凸条を有し、一方の側壁の側壁用凸条の先端部と他方の側壁の側壁用凸条の先端部との間に波板状の仕切壁形成部が一体に形成され、仕切壁形成部が、一方の平坦壁にろう付された波頂部、他方の平坦壁にろう付された波底部、および波頂部と波底部とを連結しかつ仕切壁となる連結部よりなる請求項１〜３のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
  9. 前後方向に並んで配置された冷媒入口ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部を有する冷媒入出用ヘッダタンクと、冷媒入出用ヘッダタンクの下方に間隔をおいて配置され、かつ冷媒入口ヘッダ部と対向する第１中間ヘッダ部および冷媒出口ヘッダ部と対向するとともに第１中間ヘッダタンクと連通した第２中間ヘッダ部を有する冷媒ターン用ヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に形成された熱交換コア部とを備えており、熱交換コア部が、両ヘッダタンクの長さ方向に間隔をおいて配されて両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管からなる熱交換管群と、隣り合う熱交換管どうしの間に配置されたフィンとよりなり、両ヘッダタンク間に２以上の熱交換管群が通風方向に並んで配置され、冷媒入口ヘッダ部と第１中間ヘッダ部、および冷媒出口ヘッダ部と第２中間ヘッダ部にそれぞれ少なくとも１つの熱交換管群の熱交換管が接続されている請求項１〜８のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
  10. コンプレッサ、コンデンサおよびエバポレータを備えており、エバポレータが、請求項１〜９のうちのいずれかに記載のエバポレータからなる冷凍サイクル。
  11. 請求項１０記載の冷凍サイクルが、カーエアコンとして搭載されている車両。
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