JP5636215B2

JP5636215B2 - エバポレータ

Info

Publication number: JP5636215B2
Application number: JP2010134100A
Authority: JP
Inventors: 直久東山; 基之 ▲高▼木; 鴨志田　理; 理鴨志田
Original assignee: Keihin Thermal Technology Corp
Current assignee: Mahle Behr Thermal Systems Japan Ltd
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2030-06-11
Also published as: JP2011257111A

Description

この発明は、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に好適に使用される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、図２および図３の上下を上下というものとする。

この種のエバポレータとして、上下方向にのびるとともに通風方向と直角をなす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チューブ列が、通風方向に並んで２列設けられており、風下側チューブ列に、複数の熱交換チューブからなる第１〜第３のチューブ群が、風下側チューブ列の一端側から他端側に向かって並んで設けられ、風上側チューブ列に、複数の熱交換チューブからなる第４および第５のチューブ群が、風上側チューブ列の上記他端側から上記一端側に向かって並んで設けられ、第１チューブ群が、冷媒が熱交換チューブ内を上から下に流れる第１パスとなり、第２チューブ群が、冷媒が熱交換チューブ内を下から上に流れる第２パスとなり、第３および第４チューブ群が、冷媒が熱交換チューブ内を上から下に流れる第３パスとなり、第５チューブ群が、冷媒が熱交換チューブ内を下から上に流れる第４パスとなっており、第４パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積が、第３パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積と等しく、第３パスを構成する風下側の第３チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積と、第３パスを構成する風上側の第４チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積とが等しくなっているとともに、第３および第４チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積が、それぞれ第２パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積と等しく、風下側および風上側チューブ列の熱交換チューブの上下両端部が、それぞれ風下側および風上側上下両ヘッダ部に通じさせられており、風下側の上ヘッダ部に、第１チューブ群の熱交換チューブが通じる第１区画と、第２および第３チューブ群の熱交換チューブが通じる第２区画とが設けられ、風下側の下ヘッダ部に、第１および第２チューブ群の熱交換チューブが通じる第３区画と、第３チューブ群の熱交換チューブが通じる第４区画とが設けられ、風上側の上ヘッダ部に、第４チューブ群の熱交換チューブが通じる第５区画と、第５チューブ群の熱交換チューブが通じる第６区画とが設けられ、風上側の下ヘッダ部に、第４チューブ群の熱交換チューブが通じる第７区画と、第５チューブ群の熱交換チューブが通じる第８区画とが設けられ、第１区画に冷媒入口が設けられるとともに、第６区画に冷媒出口が設けられ、第２区画と第５区画、第４区画と第７区画、および第７区画と第８区画とがそれぞれ連通させられており、冷媒入口から第１区画内に流入した冷媒が、第２区画、第５区画、第７区画、および第８区画を経て第６区画に流入し、冷媒出口から流出するようになされているエバポレータが知られている（特許文献１参照）。

特許文献１記載のエバポレータにおいては、スーパーヒート領域のある第４パスでの通路抵抗の増加を抑制することが可能になる。

しかしながら、特許文献１記載のエバポレータにおいては、第４パスの通路抵抗の増加を抑制することができるものの、第１パスおよび第２パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積が逆に小さくなるので、通路抵抗が増加し、相殺されるという問題がある。

特開２００９−１５６５３２号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、全体の通路抵抗の増加を抑制して性能を向上させ、温度分布を均一化しうるエバポレータを提供することにある。

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。

1)上下方向にのびるとともに通風方向と直角をなす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チューブ列が、通風方向に並んで２列設けられており、熱交換チューブが複数の冷媒通路を有し、風下側チューブ列に、複数の熱交換チューブからなる第１〜第３のチューブ群が、風下側チューブ列の一端側から他端側に向かって並んで設けられ、風上側チューブ列に、複数の熱交換チューブからなる第４および第５のチューブ群が、風上側チューブ列の上記他端側から上記一端側に向かって並んで設けられ、第１チューブ群が、冷媒が熱交換チューブ内を上から下、または下から上に流れる第１パスとなり、第２チューブ群が、冷媒が熱交換チューブ内を第１パスとは逆方向に流れる第２パスとなり、第３および第４チューブ群が、冷媒が熱交換チューブ内を第１パスと同方向に流れる第３パスとなり、第５チューブ群が、冷媒が熱交換チューブ内を第１パスとは逆方向に流れる第４パスとなっているエバポレータにおいて、
第１パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積をＡ、第２パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積をＢ、第３パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積をＣ、第４パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積をＤとした場合、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄとなっているエバポレータ。

2)第４パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積が、第３パスの一部を構成する第４チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積の６０％以上である上記1)記載のエバポレータ。

3)第３パスを構成する風下側の第３チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積と、第３パスを構成する風上側の第４チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積とが等しくなっており、第３および第４チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積が、それぞれ第２パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積よりも小さくなっている上記1)または2)記載のエバポレータ。

4)全熱交換チューブが同一の構成であり、各熱交換チューブの冷媒通路の数、および各熱交換チューブの複数の冷媒通路の通路断面積の合計が同一になっており、各パスを構成する熱交換チューブの本数を調整することにより、第１〜第４パスを構成する全熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積が決められ、第３パスを構成する第３チューブ群および第４チューブ群の熱交換チューブの数が同数となっている上記1)〜3)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。

5)風下側および風上側チューブ列の熱交換チューブの上下両端部が、それぞれ風下側および風上側上下両ヘッダ部に通じさせられており、
風下側上下両ヘッダ部のうち第１パスの冷媒の流れ方向上流側のヘッダ部に、第１チューブ群の熱交換チューブが通じる第１区画と、第２および第３チューブ群の熱交換チューブが通じる第２区画とが設けられ、
風下側上下両ヘッダ部のうち第１パスの冷媒の流れ方向下流側のヘッダ部に、第１および第２チューブ群の熱交換チューブが通じる第３区画と、第３チューブ群の熱交換チューブが通じる第４区画とが設けられ、
風上側上下両ヘッダ部のうち第３パスの冷媒の流れ方向上流側のヘッダ部に、第４チューブ群の熱交換チューブが通じる第５区画と、第５チューブ群の熱交換チューブが通じる第６区画とが設けられ、
風上側上下両ヘッダ部のうち第３パスの冷媒の流れ方向下流側のヘッダ部に、第４チューブ群の熱交換チューブが通じる第７区画と、第５チューブ群の熱交換チューブが通じる第８区画とが設けられ、
第１区画に冷媒入口が設けられるとともに、第６区画に冷媒出口が設けられ、第２区画と第５区画、第４区画と第７区画、および第７区画と第８区画とがそれぞれ連通させられており、
冷媒入口から第１区画内に流入した冷媒が、第３区画を経て第２区画に流入し、ついで第２区画から第４区画を経て第７区画に流入するとともに、第２区画から第５区画を経て第７区画に流入し、さらに第７区画から第８区画を経て第６区画に流入し、冷媒出口から流出するようになされている上記1)〜4)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。

6)第８区画に、第８区画内を熱交換チューブ側の第１空間と、熱交換チューブとは反対側の第２空間とに分ける分流部材が設けられ、分流部材に冷媒通過穴が形成されている上記5)記載のエバポレータ。

7)第７区画および第８区画が設けられたヘッダ部に、第７区画から第８区画の第２空間への冷媒の流れを促進する流れ促進部材が設けられている上記6)記載のエバポレータ。

8)第１パスの流れ方向上流側のヘッダ部と、同流れ方向下流側ヘッダ部とが、前者が上方に位置するように設けられている上記1)〜7)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。

上記1)〜8)のエバポレータによれば、第１パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積をＡ、第２パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積をＢ、第３パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積をＣ、第４パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積をＤとした場合、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄとなっているので、エバポレータに流入した気液混相冷媒が第１〜第４パスを順次流れて冷媒の液相成分の蒸発が進み、比体積が大きくなったとしても第２〜第４パスでの通路抵抗の上昇を抑制することができる。しかも、エバポレータに流入した気液混相冷媒が第１〜第４パスを順次流れる際に、スーパーヒート領域があって多くの気相冷媒が流れる第４パスの通路抵抗の増加を抑制することができ、エバポレータの性能を向上させることができる。

上記3)のエバポレータによれば、第３パスを構成する風下側の第３チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積と、第３パスを構成する風上側の第４チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積とが等しくなっており、第３および第４チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積が、それぞれ第２パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積よりも小さくなっているので、第２パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積を確保した上で、３パスの熱交換チューブへの分流の均一化を図ることができる。

上記4)のエバポレータによれば、第１パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積をＡ、第２パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積をＢ、第３パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積をＣ、第４パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積をＤとした場合、比較的簡単に、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄとすることができる。また、比較的簡単に、第４パス全体を構成する第５チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積を、第３パスの一部を構成する第４チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積の６０％以上にすることができる。しかも、部品の種類を少なくすることができる。

上記6)のエバポレータによれば、第４パス全体を構成する第５チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路への冷媒の分流を均一化することができる。

上記7)のエバポレータによれば、流れ促進部材によって、第７区画から第８区画の第２空間への冷媒の流れが促進されるので、第２空間内に入った冷媒が、分流部材の冷媒通過穴を通って第１空間に入り、その後熱交換チューブ内に流入することになる。したがって、第４パス全体を構成する第５チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路への冷媒の分流均一化を一層効果的に行うことができる。

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。一部を省略した図１のＡ−Ａ線断面図である。一部を省略した図１のＢ−Ｂ線断面図である。図２のＣ−Ｃ線断面図である。図２のＤ−Ｄ線断面図である。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。

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、この発明によるエバポレータを、フロン系冷媒を使用するカーエアコンに適用したものである。

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。

また、以下の説明において、隣接する熱交換チューブどうしの間の通風間隙を流れる空気の下流側（図１、図４および図５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〜図５の左右を左右というものとする。

この実施形態は図１〜図６に示すものである。図１はエバポレータの全体構成を示し、図２〜図５はその要部の構成を示す。また、図６は図１のエバポレータにおける冷媒の流れを示す。

図１において、エバポレータ(1)は、上下方向に間隔をおいて配置されたアルミニウム製第１ヘッダタンク(2)およびアルミニウム製第２ヘッダタンク(3)と、両ヘッダタンク(2)(3)の間に設けられた熱交換コア部(4)とを備えている。

第１ヘッダタンク(2)は、風下側（前側）に位置する風下側ヘッダ部(5)と、風上側（後側）に位置しかつ風下側ヘッダ部(5)に一体化された風上側ヘッダ部(6)とを備えている。第２ヘッダタンク(3)は、風下側（前側）に位置する風下側ヘッダ部(7)と、風上側（後側）に位置しかつ風下側ヘッダ部(7)に一体化された風上側ヘッダ部(8)とを備えている。

熱交換コア部(4)は、幅方向を通風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、かつ上下方向にのびる複数のアルミニウム製扁平状熱交換チューブ(9)からなるチューブ列(11)(12)が、前後方向に並んで２列設けられ、各チューブ列(11)(12)の隣接する熱交換チューブ(9)どうしの間の通風間隙および左右両端の熱交換チューブ(9)の外側に、それぞれ前後両チューブ列(11)(12)の熱交換チューブ(9)に跨るようにアルミニウム製コルゲートフィン(13)が配置されて熱交換チューブ(9)にろう付され、左右両端のコルゲートフィン(13)の外側にそれぞれアルミニウム製サイドプレート(14)が配置されてコルゲートフィン(13)にろう付されることにより構成されている。熱交換チューブ(9)はアルミニウム押出形材製であって、幅方向に並んだ複数の冷媒通路を有している。風下側チューブ列(11)の上下両端部は、第１および第２ヘッダタンク(2)(3)の風下側ヘッダ部(5)(7)に連通状に接続され、風上側チューブ列(12)の上下両端部は、第１および第２ヘッダタンク(2)(3)の風上側ヘッダ部(6)(8)に連通状に接続されている。

図２〜図５に示すように、風下側チューブ列(11)には、複数の熱交換チューブ(9)からなる第１〜第３のチューブ群(11A)(11B)(11C)が、右端から左端に向かって（風下側チューブ列(11)の一端側から他端側に向かって）並んで設けられ、風上側チューブ列(12)には、複数の熱交換チューブからなる第４および第５のチューブ群(12A)(12B)が、左端から右端に向かって（風上側チューブ列(12)の上記他端側から上記一端側に向かって）並んで設けられている。第１チューブ群(11A)が、冷媒が熱交換チューブ(9)内を上から下に流れる第１パス(15)となり、第２チューブ群(11B)が、冷媒が熱交換チューブ(9)内を下から上（第１パス(15)とは逆方向）に流れる第２パス(16)となり、第３および第４チューブ群(11C)(12A)が、冷媒が熱交換チューブ(9)内を上から下（第１パス(15)と同方向）に流れる第３パス(17)となり、第５チューブ群(12B)が、冷媒が熱交換チューブ(9)内を下から上（第１パス(15)とは逆方向）に流れる第４パス(18)となっている。

第４パス(18)全体を構成する第５チューブ群(12B)の熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積は、第３パス(17)の風上側部分（一部）を構成する第４チューブ群(12A)の熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積の６０％以上である。また、第２および第３パス(16)(17)を構成する熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積が、それぞれ１つ前のパス(15)(16)を構成する熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積以上となるとともに、第４パス(18)を構成する熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積が、第３パス(17)を構成する熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積よりも大きくなっている。なお、第２および第３パス(16)(17)を構成する熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積が、それぞれ１つ前のパス(15)(16)を構成する熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積よりも大きくなっていることが好ましい。

また、第３パス(17)を構成する風下側の第３チューブ群(11C)の熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積と、第３パス(17)を構成する風上側の第４チューブ群(12A)の熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積とが等しくなっており、第３および第４チューブ群(11C)(12A)の熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積は、それぞれ第２パス(16)を構成する熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積よりも小さくなっている。

ここで、すべての熱交換チューブ(9)は同一の構成であり、各熱交換チューブ(9)の冷媒通路の数、および各熱交換チューブ(9)の複数の冷媒通路の通路断面積の合計が同一になっている。そして、第１〜第４パス(15)(16)(17)(18)を構成する熱交換チューブ(9)の本数を調整することにより、第１〜第４パス(15)(16)(17)(18)を構成する全熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積が決められている。すなわち、第４パス(18)を構成する熱交換チューブ(9)の数は、第３パス(17)の風上側部分を構成する第４チューブ群(12A)の熱交換チューブ(9)の数の６０％以上であり、第２および第３パス(16)(17)を構成する熱交換チューブ(9)の数が、それぞれ１つ前のパス(15)(16)を構成する熱交換チューブ(9)の数以上となるとともに、第４パス(18)を構成する熱交換チューブ(9)の数が、第３パス(17)を構成する熱交換チューブ(9)の数よりも多くなっている。また、第３パス(17)を構成する第３チューブ群(11C)および第４チューブ群(12A)の熱交換チューブ(9)の数は同数となっているとともに、第３および第４チューブ群(11C)(12A)の熱交換チューブ(9)の数は、それぞれ第２パス(16)を構成する熱交換チューブ(9)の数よりも少なくなっている。

第１ヘッダタンク(2)の風下側ヘッダ部(5)（風下側上下両ヘッダ部のうち第１パス(15)の冷媒の流れ方向上流側のヘッダ部）に、風下側ヘッダ部(5)内を仕切壁(19)により分割することによって、第１チューブ群(11A)の熱交換チューブ(9)が通じる第１区画(21)と、第２および第３チューブ群(11B)(11C)の熱交換チューブ(9)が通じる第２区画(22)とが設けられている。第２ヘッダタンク(3)の風下側ヘッダ部(7)（風下側上下両ヘッダ部のうち第１パス(15)の冷媒の流れ方向下流側のヘッダ部）に、風下側ヘッダ部(7)内を仕切壁(23)により分割することによって、第１および第２チューブ群(11A)(11B)の熱交換チューブ(9)が通じる第３区画(24)と、第３チューブ群(11C)の熱交換チューブ(9)が通じる第４区画(25)とが設けられている。

第１ヘッダタンク(2)の風上側ヘッダ部(6)（風上側上下両ヘッダ部のうち第１パス(15)の冷媒の流れ方向上流側のヘッダ部）に、風上側ヘッダ部(6)内を仕切壁(26)により分割することによって、第４チューブ群(12A)の熱交換チューブ(9)が通じる第５区画(27)と、第５チューブ群(12B)の熱交換チューブ(9)が通じる第６区画(28)とが設けられている。第２ヘッダタンク(3)の風上側ヘッダ部(8)（風上側上下両ヘッダ部のうち第１パス(15)の冷媒の流れ方向下流側のヘッダ部）に、風上側ヘッダ部(8)内を仕切壁(29)により分割することによって、第４チューブ群(12A)の熱交換チューブ(9)が通じる第７区画(31)と、第５チューブ群(12B)の熱交換チューブ(9)が通じる第８区画(32)とが設けられている。

第１ヘッダタンク(2)の第１区画(21)の右端部に冷媒入口(33)が設けられるとともに、第６区画(28)の右端部（冷媒入口(33)と同一端部）に冷媒出口(30)が設けられている。また、第１ヘッダタンク(2)の第２区画(22)と第５区画(27)とが、第１ヘッダタンク(2)に設けられた連通部(34)を介して連通させられ、第２ヘッダタンク(3)の第４区画(25)と第７区画(31)、および第７区画(31)と第８区画(32)とがそれぞれ第２ヘッダタンク(3)に設けられた連通部(35)(36)を介して連通させられている。そして、冷媒入口(33)から第１区画(21)内に流入した冷媒が、第３区画(24)、第２区画(22)、第５区画(27)、第７区画(31)および第８区画(32)を経て第６区画(28)に流入し、冷媒出口(30)から流出するようになされている。

第２ヘッダタンク(3)の風上側ヘッダ部(8)の第８区画(32)に、第８区画(32)内を上側（熱交換チューブ(9)側）の第１空間(32A)と、下側（熱交換チューブ(9)とは反対側）の第２空間(32B)とに分ける板状の分流部材(37)が設けられており、分流部材(37)に、左右方向に間隔をおいて複数の冷媒通過穴(38)が形成されている。また、第２ヘッダタンク(3)の第７区画(31)および第８区画(32)が設けられた風上側ヘッダ部(8)に、第１空間(32A)の左端開口を閉鎖し、かつ第７区画(31)から第８区画(32)の第２空間(32B)への冷媒の流れを促進する板状の流れ促進部材(39)が設けられている。なお、第７区画(31)から第８区画(32)の第２空間(32B)への冷媒の流れの促進を妨げないのであれば、流れ促進部材(39)には冷媒通過穴が形成されていてもよい。流れ促進部材(39)は、風上側ヘッダ部(8)内を分割して第７区画(31)および第８区画(32)を設ける仕切壁(29)の上側部分からなる。また、第７区画(31)と第８区画(32)とを通じさせる連通部(36)は仕切壁(29)の下側部分に形成されており、第７区画(31)と第８区画(32)の第２空間(32B)とが連通部(36)を介して通じさせられている。

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。そして、圧縮機、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(33)を通って第１ヘッダタンク(2)の風下側ヘッダ部(5)の第１区画(21)内に入る。第１区画(21)内に入った冷媒は、分流して風下側チューブ列(11)における第１パス(15)を構成する第１チューブ群(11A)の熱交換チューブ(9)内に流入し、熱交換チューブ(9)内を下方に流れて第２ヘッダタンク(3)の風下側ヘッダ部(7)の第３区画(24)内に入る。第３区画(24)内に入った冷媒は左方に流れるとともに分流し、風下側チューブ列(11)における第２パス(16)を構成する第２チューブ群(11B)の熱交換チューブ(9)内に流入する。熱交換チューブ(9)内に流入した冷媒は、熱交換チューブ(9)内を上方に流れて第１ヘッダタンク(2)の風下側ヘッダ部(5)の第２区画(22)に入る。

第２区画(22)内に入った冷媒は、左方に流れるとともに分流して風下側チューブ列(11)における第３パス(17)を構成する第３チューブ群(11C)の熱交換チューブ(9)内に流入する。これと同時に、第２区画(22)内に入って左方に流れた冷媒は、連通部(34)を通って後方に流れて第１ヘッダタンク(2)の風上側ヘッダ部(6)の第５区画(27)内に入り、分流して風上側チューブ列(12)における第３パス(17)を構成する第４チューブ群(12A)の熱交換チューブ(9)内に流入する。第３パス(17)を構成する第３チューブ群(11C)の熱交換チューブ(9)内に流入した冷媒は、熱交換チューブ(9)内を下方に流れて第２ヘッダタンク(3)の風下側ヘッダ部(5)の第４区画(25)内に入り、後方に流れて連通部(35)を通って第２ヘッダタンク(3)の風上側ヘッダ部(8)の第７区画(31)に入る。これと同時に、第３パス(17)を構成する第４チューブ群(12A)の熱交換チューブ(9)内に流入した冷媒は、熱交換チューブ(9)内を下方に流れて第２ヘッダタンク(3)の風上側ヘッダ部(8)の第７区画(31)内に入る。

第７区画(31)内に入った冷媒は、連通部(36)を通って第８区画(32)の第２空間(32B)内に入る。第２空間(32B)内に入った冷媒は、分流部材(37)の冷媒通過穴(38)を通って第１空間(32A)内に入り、風上側チューブ列(12)における第４パス(18)を構成する第５チューブ群(12B)の熱交換チューブ(9)内に流入する。第５チューブ群(12B)の熱交換チューブ(9)内に流入した冷媒は、熱交換チューブ(9)内を上方に流れて第１ヘッダタンク(2)の風上側ヘッダ部(6)の第６区画(28)内に入り、第６区画(28)内を右方に流れて冷媒出口(30)を通って流出する。

そして、冷媒が風下側チューブ列(11)の熱交換チューブ(9)内、および風上側チューブ列(12)の熱交換チューブ(9)内を流れる間に、熱交換コア部(4)の通風間隙を通過する空気（図１矢印Ｘ参照）と熱交換をし、空気は冷却され、冷媒は気相となって流出する。

ここで、第４パス(18)全体を構成する第５チューブ群(12B)の熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積が、第３パス(17)の一部を構成する第４チューブ群(12A)の熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積の６０％以上であるので、エバポレータ(1)に流入した気液混相冷媒が第１〜第４パス(15)(16)(17)(18)を順次流れる際に、スーパーヒート領域があって多くの気相冷媒が流れる第４パス(18)の通路抵抗の増加を抑制することができ、エバポレータ(1)の性能を向上させることができる。

また、第２および第３パス(16)(17)を構成する熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積が、それぞれ１つ前のパス(15)(16)を構成する熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積以上となるとともに、第４パス(18)を構成する熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積が、第３パス(17)を構成する熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積よりも大きくなっているので、エバポレータ(1)に流入した気液混相冷媒が第１〜第４パス(18)を順次流れて冷媒の液相成分の蒸発が進み、比体積が大きくなったとしても第２〜第４パス(16)(17)(18)での通路抵抗の上昇を抑制することができる。

さらに、第３パス(17)を構成する風下側の第３チューブ群(11C)の熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積と、第３パス(17)を構成する風上側の第４チューブ群(12A)の熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積とが等しくなっており、第３および第４チューブ群(11C)(12A)の熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積は、それぞれ第２パス(16)を構成する熱交換チューブ(9)の冷媒通路の総通路断面積よりも小さくなっているので、第２パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積を確保した上で、３パスの熱交換チューブへの分流の均一化を図ることができる。

上記実施形態においては、第１パスの流れ方向上流側のヘッダ部と、同流れ方向下流側ヘッダ部とが、前者が上方に位置するように設けられているが、これに限定されるものではなく、これとは逆に、第１パスの流れ方向上流側のヘッダ部と、同流れ方向下流側ヘッダ部とが、前者が下方に位置するように設けられていてもよい。すなわち、上記実施形態とは上下逆向きに設けられていてもよい。

なお、この発明によるエバポレータは、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てなり、各扁平中空体に通風方向に並んだ上下方向にのびる２つの熱交換チューブ、および両熱交換チューブの上下両端に通じるヘッダ形成部が設けられるとともに、すべての扁平中空体の上下の２つのヘッダ形成部どうしがそれぞれ通じるように扁平中空体どうしがろう付されることによって、上下方向にのびるとともに通風方向と直角をなす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チューブ列が、通風方向に並んで２列設けられるとともに、すべての扁平中空体のヘッダ形成部により、風下側および風上側のチューブ列の上下両端が通じる風下側および風上側上下両ヘッダ部が設けられた形式の所謂積層型エバポレータにも適用可能である。

この発明によるエバポレータは、カーエアコンを構成する冷凍サイクルに好適に用いられる。

(1)：エバポレータ
(5)：第１ヘッダタンクの風下側ヘッダ部（風下側上ヘッダ部）
(6)：第１ヘッダタンクの風上側ヘッダ部（風上側上ヘッダ部）
(7)：第２ヘッダタンクの風下側ヘッダ部（風下側下ヘッダ部）
(8)：第２ヘッダタンクの風上側ヘッダ部（風上側下ヘッダ部）
(9)：熱交換チューブ
(11)：風下側チューブ列
(11A)(11B)(11C)：第１〜第３チューブ群
(12)：風上側チューブ列
(12A)(12B)：第４および第５チューブ群
(15)：第１パス
(16)：第２パス
(17)：第３パス
(18)：第４パス
(21)：第１区画
(22)：第２区画
(24)：第３区画
(25)：第４区画
(27)：第５区画
(28)：第６区画
(30)：冷媒出口
(31)：第７区画
(32)：第８区画
(33)：冷媒入口
(37)：分流部材
(38)：冷媒通過穴
(39)：流れ促進部材

Claims

上下方向にのびるとともに通風方向と直角をなす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チューブ列が、通風方向に並んで２列設けられており、熱交換チューブが複数の冷媒通路を有し、風下側チューブ列に、複数の熱交換チューブからなる第１〜第３のチューブ群が、風下側チューブ列の一端側から他端側に向かって並んで設けられ、風上側チューブ列に、複数の熱交換チューブからなる第４および第５のチューブ群が、風上側チューブ列の上記他端側から上記一端側に向かって並んで設けられ、第１チューブ群が、冷媒が熱交換チューブ内を上から下、または下から上に流れる第１パスとなり、第２チューブ群が、冷媒が熱交換チューブ内を第１パスとは逆方向に流れる第２パスとなり、第３および第４チューブ群が、冷媒が熱交換チューブ内を第１パスと同方向に流れる第３パスとなり、第５チューブ群が、冷媒が熱交換チューブ内を第１パスとは逆方向に流れる第４パスとなっているエバポレータにおいて、
第１パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積をＡ、第２パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積をＢ、第３パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積をＣ、第４パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積をＤとした場合、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄとなっているエバポレータ。
第４パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積が、第３パスの一部を構成する第４チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積の６０％以上である請求項１記載のエバポレータ。
第３パスを構成する風下側の第３チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積と、第３パスを構成する風上側の第４チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積とが等しくなっており、第３および第４チューブ群の熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積が、それぞれ第２パスを構成する熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積よりも小さくなっている請求項１または２記載のエバポレータ。
全熱交換チューブが同一の構成であり、各熱交換チューブの冷媒通路の数、および各熱交換チューブの複数の冷媒通路の通路断面積の合計が同一になっており、各パスを構成する熱交換チューブの本数を調整することにより、第１〜第４パスを構成する全熱交換チューブの冷媒通路の総通路断面積が決められ、第３パスを構成する第３チューブ群および第４チューブ群の熱交換チューブの数が同数となっている請求項１〜３のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
風下側および風上側チューブ列の熱交換チューブの上下両端部が、それぞれ風下側および風上側上下両ヘッダ部に通じさせられており、
風下側上下両ヘッダ部のうち第１パスの冷媒の流れ方向上流側のヘッダ部に、第１チューブ群の熱交換チューブが通じる第１区画と、第２および第３チューブ群の熱交換チューブが通じる第２区画とが設けられ、
風下側上下両ヘッダ部のうち第１パスの冷媒の流れ方向下流側のヘッダ部に、第１および第２チューブ群の熱交換チューブが通じる第３区画と、第３チューブ群の熱交換チューブが通じる第４区画とが設けられ、
風上側上下両ヘッダ部のうち第３パスの冷媒の流れ方向上流側のヘッダ部に、第４チューブ群の熱交換チューブが通じる第５区画と、第５チューブ群の熱交換チューブが通じる第６区画とが設けられ、
風上側上下両ヘッダ部のうち第３パスの冷媒の流れ方向下流側のヘッダ部に、第４チューブ群の熱交換チューブが通じる第７区画と、第５チューブ群の熱交換チューブが通じる第８区画とが設けられ、
第１区画に冷媒入口が設けられるとともに、第６区画に冷媒出口が設けられ、第２区画と第５区画、第４区画と第７区画、および第７区画と第８区画とがそれぞれ連通させられており、
冷媒入口から第１区画内に流入した冷媒が、第３区画を経て第２区画に流入し、ついで第２区画から第４区画を経て第７区画に流入するとともに、第２区画から第５区画を経て第７区画に流入し、さらに第７区画から第８区画を経て第６区画に流入し、冷媒出口から流出するようになされている請求項１〜４のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
第８区画に、第８区画内を熱交換チューブ側の第１空間と、熱交換チューブとは反対側の第２空間とに分ける分流部材が設けられ、分流部材に冷媒通過穴が形成されている請求項５記載のエバポレータ。
第７区画および第８区画が設けられたヘッダ部に、第７区画から第８区画の第２空間への冷媒の流れを促進する流れ促進部材が設けられている請求項６記載のエバポレータ。
第１パスの流れ方向上流側のヘッダ部と、同流れ方向下流側ヘッダ部とが、前者が上方に位置するように設けられている請求項１〜７のうちのいずれかに記載のエバポレータ。