説明

熱交換器

【課題】冷媒入口部から遠い部位の風下側流路列群に流れやすい冷媒流れの偏りを改善する熱交換器を提供する。
【解決手段】蒸発器1は、流入口51および流出口52が横方向の一方側端部で同一の側に設けられる。流入口51から最遠部位の風下側流路列群210に接続される風下側下部タンク411の内部と、流出口52から最遠部位の風上側流路列群220に接続される風上側下部タンク421の内部とを連絡するように、流入口51および流出口52が配置される同一の側の端部に対して横方向の他方側に設けられ、流出口52から最遠部位の風下側下部タンク411内部の冷媒の一部を風上側下部タンク421に流入させて最遠部位の風上側流路列群220に供給する第2連通路43を有する。第2連通路43は、コア部100を構成する体格よりも横方向または上下方向に突出した位置に配置される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷凍サイクル装置の一構成部品である熱交換器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の熱交換器としては、例えば特許文献1に記載の蒸発器が知られている。この蒸発器は、上下方向に伸長する多数のチューブが横方向に積層されてなるチューブ列を、空気流れ方向に2列有するコア部(熱交換部)を備えている。各チューブ列の上下には上タンク部および下タンク部がそれぞれ設けられ、上タンク部内には仕切り板が設けられている。
【0003】
この蒸発器では、上タンク部一端側の冷媒入口から空気流れ下流側のチューブ列に流入した冷媒が、空気流れ下流側のチューブ列内および下タンク部内をUターンして流れた後、空気流れ上流側のチューブ列に流れ込み、空気流れ下流側のチューブ列内および下タンク部内をUターンして流れ、冷媒入口に並設された冷媒出口から流出するようになっている。そして、冷媒はチューブ内を流れるときにチューブの外側を流れる空気と熱交換して蒸発するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2005−291659号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記従来の熱交換器においては、コア部の空気流れ方向における冷媒分配性を鑑みた場合、冷媒流入部から遠い部位のコア部においてタンクから流出する冷媒が風下側のチューブ列に流入しやすい傾向にあるため、冷媒の供給量が風下側に偏りがちになり、所望の冷媒性能が得られないという問題があった。
【0006】
そこで本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒入口部から遠い部位の風下側の流路内に流れやすい冷媒流れの偏りを改善でき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】
【0007】
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。すなわち、熱交換器に係る第1の発明は、上下方向に伸長する複数のチューブ(20a)を横方向に並べて形成され内部に冷媒が流通する複数の通路からなる単一の流路列群を冷媒と熱交換される空気の下流側に並べて構成される複数の風下側流路列群(21)、および上下方向に伸長する複数のチューブ(20b)を横方向に並べて形成され内部に冷媒が流通する複数の通路からなる単一の流路列群を風下側流路列群(21)よりも空気の上流側に並べて構成される複数の風上側流路列群(22)を有するコア部(100)と、
風下側流路列群(21)の上端に接続される風下側上部タンク(31)および風下側流路列群(21)の下端に接続される風下側下部タンク(41)からなり、風下側流路列群(21)の複数のチューブ(20a)内の冷媒を分配および収集するように形成される風下側ヘッダタンク(11)と、
風上側流路列群(22)の上端に接続される風上側上部タンク(32)および風上側流路列群(22)の下端に接続される風上側下部タンク(42)からなり、風上側流路列群(22)の複数のチューブ(20b)内の冷媒を分配および収集するように形成される風上側ヘッダタンク(12)と、
風下側流路列群(21)に冷媒を導入するために風下側ヘッダタンク(11)内部と連通するように設けられる冷媒入口部(51)と、
風上側流路列群(22)から冷媒を導出するために風上側ヘッダタンク(12)内部と連通するように設けられる冷媒出口部(52)と、
風下側流路列群(21)において冷媒流れが上昇流となる上昇流路列群(21a、210)と冷媒流れが下降流となる下降流路列群(21b)とが隣接して形成されるように風下側ヘッダタンク(11)内に設けられ、当該上昇流と当該下降流を反転させる風下側仕切り壁(31a,41a)と、
風上側流路列群(22)において冷媒流れが上昇流となる上昇流路列群(22a,220)と冷媒流れが下降流となる下降流路列群(22b)とが隣接して形成されるように風上側ヘッダタンク(12)内に設けられ、当該上昇流と当該下降流を反転させる風上側仕切り壁(32a,42a)と、を備えている。
【0008】
さらに、第1の発明に係る熱交換器は、冷媒入口部(51)および冷媒出口部(52)は各ヘッダタンク(11,12)の上記横方向の一方側端部で同一の側に設けられており、
冷媒入口部(51)および冷媒出口部(52)が配置される当該同一の側の端部に対して上記横方向の他方側に設けられ、冷媒入口部(51)から最も遠い部位にある風下側流路列群(210)に接続される風下側ヘッダタンク(11,411)の内部と、冷媒出口部(52)から最も遠い部位にある風上側流路列群(220)に接続される風上側ヘッダタンク(12,421)の内部とを連絡し、コア部(100)を構成する体格よりも上記横方向または上記上下方向に突出した位置に配置される連通手段(43)を有し、
冷媒入口部(51)から最も遠い部位にある風下側ヘッダタンク(11,411)内の一部の冷媒は当該連通手段(43)によって風上側に移動して風上側ヘッダタンク(12,421)に送られ、さらに上下方向反対側の風上側ヘッダタンク(12,321)に向けて最遠部位の風上側流路列群(220)を流れ、
一方、最遠部位の風下側ヘッダタンク(11,411)内の残余の冷媒は上下方向反対側の風下側ヘッダタンク(11,311)に向けて最遠部位の風下側流路列群(210)を流れた後、風上側に移動して風上側ヘッダタンク(12,321)で当該連通手段(43)を介した一部の冷媒と合流し、
最遠部位の風上側流路列群(220)は最遠部位の風下側流路列群(210)よりも横方向の幅が大きく形成されていることを特徴とする。
【0009】
この発明によれば、複数の風下側流路列群を上下に往復するように流れてきた冷媒は、慣性力を得て最遠部位の風下側ヘッダタンクに至り、コア部を構成する体格よりも横方向または上下方向に突出した位置に配置される連通手段を流れることによって、さらに慣性力を利用することができるので、より多くの当該一部の冷媒を最遠部位の風上側流路列群に供給することができる。したがって、冷媒入口部から遠い部位の風下側流路列群に流れやすい冷媒流れの偏りを改善できる。さらに、最遠部位の風下側流路列群の方が最遠部位の風上側流路列群よりも圧力損失が大きくなるので、上記一部の冷媒が風下側流路列群から風上側流路列群へ流れやすくなり、コア部において良好な温度分布が得られ、当該最遠部位における熱交換性能が一層向上する。
【0010】
熱交換器に係る第2の発明は、上記第1の発明の前段部に加え、以下構成を備えている。それは、冷媒入口部(51)および冷媒出口部(52)は各ヘッダタンク(11,12)の上記横方向の一方側端部で同一の側に設けられており、
冷媒入口部(51)および冷媒出口部(52)が配置される上記同一の側の端部に対して上記横方向の他方側に設けられ、冷媒入口部(51)から最も遠い部位にある風下側流路列群(210)に接続される風下側下部タンク(411)の内部と、冷媒出口部(52)から最も遠い部位にある風上側流路列群(220)に接続される風上側下部タンク(421)の内部とを連絡し、冷媒入口部(51)から最も遠い部位にある風下側下部タンク(411)内の冷媒の一部を最遠部位の風上側流路列群(220)に流入させる下部側連通路(43)を有し、
最遠部位の風下側下部タンク(411)内の当該一部の冷媒は下部側連通路(43)を通って風上側に移動して風上側下部タンク(421)に送られ、さらに最遠部位の風上側流路列群(220)を上昇して流れ、最遠部位の風上側流路列群(220)に接続される風上側上部タンク(321)の内部に流入し、
一方、最遠部位の風下側下部タンク(411)内の残余の冷媒は、最遠部位の風下側下部タンク(411)内から流出し最遠部位の風下側流路列群(210)を上昇して流れ、最遠部位の風下側流路列群(210)に接続される風下側上部タンク(311)の内部を通って風上側に移動して最遠部位の風上側上部タンク(321)の内部に流入した所で当該一部の冷媒と合流し、
下部側連通路(43)の入口であって最遠部位の風下側下部タンク(411)の内部に臨む冷媒流入開口部(441a)は、最遠部位の風下側流路列群(210)を構成する複数のチューブの下端開口部(210a)よりも鉛直下方に開口部を有し、
最遠部位の風上側流路列群(220)は最遠部位の風下側流路列群(210)よりも横方向の幅が大きく形成されていることである。
【0011】
この発明によれば、最遠部位の流路列群を流れる冷媒が上昇流である場合に、最遠部位の風下側下部タンク内の冷媒が風下側流路列群に流れやすくなることを抑制することができ、風上側流路列群により多くの冷媒を流入させて熱交換性能を向上することができる。さらに、最遠部位の風下側流路列群の方が最遠部位の風上側流路列群よりも圧力損失が大きくなるので、上記一部の冷媒が風下側流路列群から風上側流路列群へ流れやすくなり、コア部において良好な温度分布が得られ、当該最遠部位における熱交換性能が一層向上する。
【0012】
熱交換器に係る第3の発明は、上記第1の発明の前段部に加え、以下構成を備えている。それは、冷媒入口部(51)および冷媒出口部(52)は各ヘッダタンク(11,12)の上記横方向の一方側端部で同一の側に設けられており、
冷媒入口部(51)および冷媒出口部(52)が配置される上記同一の側の端部に対して上記横方向の他方側に設けられ、冷媒入口部(51)から最も遠い部位にある風下側流路列群(210)に接続される風下側上部タンク(311)の内部と、冷媒出口部(52)から最も遠い部位にある風上側流路列群(221)に接続される風上側上部タンク(321)の内部とを連絡し、冷媒入口部(51)から最も遠い部位にある風下側上部タンク(311)内の冷媒の一部を最遠部位の風上側流路列群(221)に流入させる上部側連通路(33A)を有し、
最遠部位の風下側上部タンク(311)内の一部の冷媒は上部側連通路(33A)を通って風上側に移動して風上側上部タンク(321)に送られ、さらに最遠部位の前記風上側流路列群(221)を下降して流れ最遠部位の風上側流路列群(221)に接続される風上側下部タンク(421)の内部に流入し、
一方、最遠部位の風下側上部タンク(311)内の残余の冷媒は、最遠部位の風下側上部タンク(311)内から流出し最遠部位の風下側流路列群(211)を下降して流れ、最遠部位の風下側流路列群(211)に接続される風下側下部タンク(411)の内部を通って風上側に移動して最遠部位の風上側下部タンク(421)の内部に流入した所で当該一部の冷媒と合流し、
上部側連通路(33A)の入口であって最遠部位の風下側上部タンク(311)の内部に臨む冷媒流入開口部(341a)は、最遠部位の風下側流路列群(211)を構成する複数のチューブの上端開口部(211a)よりも鉛直上方に開口部を有し、
最遠部位の風上側流路列群(220,221)は最遠部位の風下側流路列群(210,211)よりも前記横方向の幅が大きく形成されていることである。
【0013】
この発明によれば、最遠部位の流路列群を流れる冷媒が下降流である場合に、最遠部位の風下側上部タンク内の冷媒が風下側流路列群に流れやすくなることを抑制することができ、風上側流路列群により多くの冷媒を流入させて熱交換性能を向上することができる。さらに、最遠部位の風下側流路列群の方が最遠部位の風上側流路列群よりも圧力損失が大きくなるので、上記一部の冷媒が風下側流路列群から風上側流路列群へ流れやすくなり、コア部において良好な温度分布が得られ、当該最遠部位における熱交換性能が一層向上する。
【0014】
熱交換器に係る第4の発明は、上記第1の発明の前段部に加え、以下構成を備えている。それは、冷媒入口部(51)および冷媒出口部(52)は各ヘッダタンク(11,12)の上記横方向の一方側端部で同一の側に設けられており、
冷媒入口部(51)および冷媒出口部(52)が配置される上記同一の側の端部に対して上記横方向の他方側に設けられ、冷媒入口部(51)から最も遠い部位にある風下側流路列群(210)に接続される風下側ヘッダタンク(11,411)の内部と、冷媒出口部(52)から最も遠い部位にある風上側流路列群(220)に接続される風上側ヘッダタンク(12,421)の内部とを連絡する連通手段(43)を有し、
さらに、コア部(100)は風上側に位置するコア部表面(100b)の方が風下側に位置するコア部表面(100a)よりも仮想の水平面に近づくように風上側に傾いて配置されており、
冷媒入口部(51)から最も遠い部位にある風下側ヘッダタンク(11,411)内の一部の冷媒は連通手段(43)によって風上側に移動して風上側ヘッダタンク(12,421)に送られ、さらに上下方向反対側の風上側ヘッダタンク(12,321)に向けて最遠部位の風上側流路列群(220)を流れ、
一方、最遠部位の風下側ヘッダタンク(11,411)内の残余の冷媒は上下方向反対側の風下側ヘッダタンク(11,311)に向けて最遠部位の風下側流路列群(210)を流れた後、風上側に移動して風上側ヘッダタンク(12,321)で前記一部の冷媒と合流し、
最遠部位の風上側流路列群(220)は最遠部位の風下側流路列群(210)よりも横方向の幅が大きく形成されていることを特徴とする。
【0015】
この発明によれば、風上側流路列群が風下側流路列群よりも下方に位置することにより、風下側ヘッダタンク内部の冷媒は重力の作用によってより下方にある風上側流路列群のほうに流れやすくなる。したがって、冷媒入口部から遠い部位の風下側流路列群に流れやすい冷媒流れの偏りを改善できる。さらに、最遠部位の風下側流路列群の方が最遠部位の風上側流路列群よりも圧力損失が大きくなるので、上記一部の冷媒が風下側流路列群から風上側流路列群へ流れやすくなり、コア部において良好な温度分布が得られ、当該最遠部位における熱交換性能が一層向上する。
【0016】
なお、上記各手段および特許請求の範囲の各請求項において付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明が適用される熱交換器の一例である蒸発器1の全体構成を示す外観斜視図である。
【図2】蒸発器1のコア部100の一部を拡大図示した斜視図である。
【図3】本発明の第1実施形態に係る蒸発器1の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【図4】図4は連通路形成部材44の構成を示した分解図である。
【図5】第2実施形態に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【図6】連通路入口441aおよび連通路出口441bと風下側流路列群210および風上側流路列群220との位置関係を反X方向に見たときの模式図である。
【図7】第3実施形態に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【図8】第4実施形態に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【図9】第5実施形態に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【図10】第6実施形態に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【図11】連通路入口341aおよび連通路出口341bと風下側流路列群211および風上側流路列群221との位置関係をX方向に見たときの模式図である。
【図12】第7実施形態に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【図13】連通穴300と風下側流路列群211および風上側流路列群221との位置関係を反Z方向に見たときの模式図である。
【図14】第8実施形態に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【図15】連通穴400と風下側流路列群210および風上側流路列群220との位置関係を反Z方向に見たときの模式図である。
【図16】第9実施形態に係る蒸発器(冷媒パス数が6パスの場合)の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【図17】第10実施形態に係る蒸発器(冷媒パス数が5パスの場合)の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【図18】第11実施形態に係る蒸発器(冷媒パス数が5パスの場合)の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【図19】第12実施形態に係る蒸発器(冷媒パス数が4パスの場合)の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【図20】第13実施形態に係る蒸発器(冷媒パス数が3パスの場合)の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【図21】第14実施形態に係る蒸発器の配置状態を示した側面図である。
【図22】第14実施形態の蒸発器の最遠部位における上部ヘッダタンク内部とコア部内の冷媒量の関係を示した側面図である。
【図23】第14実施形態の蒸発器の最遠部位における下部ヘッダタンク内部とコア部内の冷媒量の関係を示した側面図である。
【図24】第15実施形態の蒸発器に係る上部ヘッダタンク3の側面である。
【図25】図24の上部ヘッダタンク3における流入口51をX方向に見たときの正面図である。
【図26】タンク外径Dとタンク内の圧力損失との関係を所定条件において求めた計算結果を示すグラフである。
【図27】第16実施形態の蒸発器において、風上側流路列群を流れる冷媒量GR2と風下側流路列群を流れる冷媒量GR1の適切な条件を設計するための模式図である。
【図28】適切な分配通路の合計断面積と合流通路の合計断面積の比を冷媒パス数毎に算出した結果を示した図である。
【図29】第17実施形態に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【図30】図29に示す蒸発器の参考形態について、構成および冷媒流れを示した模式図である。
【図31】第18実施形態の蒸発器について、連通路形成部材44およびコア部との関係を示した概略正面図である。
【図32】他の形態の連通路形成部材44およびコア部との関係を示した概略正面図である。
【図33】さらに他の形態の連通路形成部材44およびコア部との関係を示した概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【0019】
(第1実施形態)
本発明の一実施形態である第1実施形態について図1〜図4にしたがって説明する。図1は、本発明に係る熱交換器の一実施形態である蒸発器1の全体構成を示す外観斜視図である。図2は、蒸発器1の熱交換部であるコア部100の一部を拡大図示した斜視図である。図3は本実施形態の蒸発器1の構成および冷媒流れを説明するための模式図である。
【0020】
本実施形態の蒸発器1は、車両用空調装置に用いられる冷凍サイクル装置中に配設される部品であり、圧縮機で高温高圧に圧縮された冷媒を、放熱器で放熱冷却され、減圧装置で低温低圧に減圧された後に、蒸発することになる熱交換器である。本実施形態においては冷媒にR134aを用い、放熱器は圧縮機が吐出した冷媒を凝縮する凝縮器としている。
【0021】
図1に示すように、蒸発器1は主にコア部100、上部ヘッダタンク3、下部ヘッダタンク4等より構成される。図2に示すように、コア部100は複数のチューブ20と複数のアウタフィン26とを交互に積層し、その積層方向の両最外方端部のアウタフィン26のさらに外側にサイドプレート28を配設して構成されている。アウタフィン26は熱交換用フィンである。図1および図2において、X方向は複数のチューブが並ぶ方向(横方向)であり、Z方向は空気が流れる方向であり、Y方向はチューブが伸長する方向であり鉛直上方向である。
【0022】
蒸発器1のコア部100は、上下方向に伸長するチューブ20が横方向に複数個並ぶ列を、冷媒と熱交換される外部流体である空気流れの上流側と下流側にそれぞれ一列ずつ配し、空気流れ方向に少なくとも2列に並ぶようにして構成されている。チューブ20は、薄肉のアルミニウム製の帯状板材を折り曲げ加工すること等によって、長手方向(内部流体通路方向)に直交する横断面が扁平状を呈するように形成された管状部材である。チューブ20内には図示しないインナーフィンが接合されている。
【0023】
コア部100は、上下方向に伸長する複数のチューブ20aを横方向に並設し空気流れ下流側に配置して形成された複数の通路からなる単一の風下側流路列群21と、上下方向に伸長する複数のチューブ20bを横方向に並設し空気流れ上流側に配置して形成された複数の通路からなる単一の風上側流路列群22と、をそれぞれ所定個ずつ備えている。複数の風下側流路列群21と複数の風上側流路列群22は、空気流れ方向において前後に重ね合わされ一体になってコア部100を構成している。風下側流路列群21および風上側流路列群22のそれぞれの個数は、コア部における冷媒流れのパターンによって決定されるものである。
【0024】
各風下側流路列群21を流れる冷媒は流路列群を構成する複数のチューブを同方向に一斉に流れ、複数の風下側流路列群21は風下側ヘッダタンク11の内部を介して連通されている。各風上側流路列群22を流れる冷媒は流路列群を構成する複数のチューブを同方向に一斉に流れ、複数の風上側流路列群22は風上側ヘッダタンク12の内部を介して連通されている。
【0025】
アウタフィン26は、薄肉のアルミニウム製帯板材を波状に加工したコルゲートフィンであり、例えば表面に熱交換効率を高めるためのルーバが形成されている。アウタフィン26は、チューブ20の外側面にろう付け接合されている。
【0026】
サイドプレート28は、コア部100における補強部材であり、アルミニウム製の平板材をプレス加工することにより成形される。サイドプレート28の長手方向端部側は、平板状に形成され、他の大半の部分はチューブ20、アウタフィン26の積層方向外方に開口するコの字状断面となるように形成されており、アウタフィン26にろう付けされている。
【0027】
風下側ヘッダタンク11は、複数の風下側流路列群21の上端に接続される風下側上部タンク31および複数の風下側流路列群21の下端に接続される風下側下部タンク41からなり、風下側流路列群21を構成する複数のチューブ内から流入してきた冷媒が収集されるチャンバであり、風下側流路列群21を構成する複数のチューブ内に冷媒を分配するチャンバである。
【0028】
風下側上部タンク31の横方向の左側端部(反X方向側の端部)には、ブロック状のコネクタ5がろう付け接合され、コネクタ5は冷媒をコア部100内に導入するために風下側ヘッダタンク11内部と連通するように設けられる冷媒入口部としての流入口51を備えている。流入口51はサイド流路2を介して風下側下部タンク41内の反X方向側の端部に連通している。
【0029】
風上側ヘッダタンク12は、複数の風上側流路列群22の上端に接続される風上側上部タンク32および複数の風上側流路列群22の下端に接続される風上側下部タンク42からなり、風上側流路列群22を構成する複数のチューブ内から流入してきた冷媒が収集されるチャンバであり、風上側流路列群22を構成する複数のチューブ内に冷媒を分配するチャンバである。
【0030】
風上側上部タンク32の横方向の左側端部(反X方向側の端部)には、ブロック状のコネクタ5がろう付け接合され、コネクタ5はコア部100内部から冷媒が冷凍サイクル装置の外部部品に流出させるために風上側ヘッダタンク12内部と連通するように設けられる冷媒出口部としての流出口52を備えている。このように流入口51および流出口52は、各ヘッダタンク11,12の横方向の一方側端部の同一の側に設けられている。
【0031】
上部ヘッダタンク3は、チューブ20の長手方向(延設方向、内部流体通路方向)に2分割された反チューブ側のタンクヘッダとチューブ側のプレートヘッダとからなり、キャップが設けられ、風下側上部タンク31および風上側上部タンク32を含んでいる。タンクヘッダおよびプレートヘッダは、それぞれ2つの半円形状あるいは2つの半矩形形状が接続される断面形状を有し、アルミニウム製の平板材をプレス加工して成形されている。そして、両ヘッダが互いに嵌合、ろう付けされ、送風される空気の流れ方向に2つの内部空間が並ぶ筒状体を形成している。そして、風下側上部タンク31および風上側上部タンク32それぞれの長手方向端部の開口部には、アルミニウム製の平板材をプレス加工により成形したキャップがろう付け接合され、この開口部を閉塞している。
【0032】
さらに、上部ヘッダタンク3には2つの内部空間をX方向(横方向)に分割する複数のセパレータ(図3参照)がろう付け接合されている。風上側上部タンク32の内部はセパレータ32a(風上側上部仕切り壁)によって横方向に2つの空間に分けられており、風下側上部タンク31の内部はセパレータ31a(風下側上部仕切り壁)によって横方向に2つの空間に分けられている。
【0033】
セパレータ31aは、風下側のコア部において冷媒流れが上昇流となる上昇流路列群としての風下側流路列群21a,210と冷媒流れが下降流となる下降流路列群としての風下側流路列群21bとが隣接して形成されるように、風下側上部タンク31内に設けられ、上昇流と下降流を反転させる風下側仕切り壁である。セパレータ32aは、風上側のコア部において冷媒流れが上昇流となる上昇流路列群としての風上側流路列群22a,220と冷媒流れが下降流となる下降流路列群としての風上側流路列群22bとが隣接して形成されるように、風上側上部タンク32内に設けられ、上昇流と下降流を反転させる風上側仕切り壁である。
【0034】
風下側上部タンク31のセパレータ31aよりも右側(X方向)の領域においては、風下側上部タンク31の横方向右側の空間と風上側上部タンク32の横方向右側の空間とが複数の連通穴300によって互いに連通している。
【0035】
連通穴300は、流入口51および流出口52が配置される同一の側の端部に対して横方向の他方側に設けられたタンク内部を仕切る壁に形成されており、流入口51から最も遠い部位にある風下側流路列群210(以下、最遠部位の風下側流路列群210とも称する)に接続される風下側上部タンク311の内部と、流出口52から最も遠い部位にある風上側流路列群220(以下、最遠部位の風上側流路列群220とも称する)に接続される風上側上部タンク321の内部とを連絡する連通手段である。連通穴300は、最遠部の風下側上部タンク311内の冷媒が風上側に移動して風上側上部タンク321内に流れるときに通過する第1連通路33の一部でもある。
【0036】
第1連通路33は、流入口51から最も遠い部位にある風下側上部タンク311の内部と、流出口52から最も遠い部位にある風上側上部タンク321の内部とを連絡する上部側連通路である。風下側上部タンク311の内部はセパレータ31aによって横方向に仕切られた2つの空間のうち、流入口51から遠い側にある空間であり、風上側上部タンク321の内部はセパレータ32aによって横方向に仕切られた2つの空間のうち、流出口52から遠い側にある空間である。
【0037】
下部ヘッダタンク4は、上記の上部ヘッダタンク3に準ずるものであり、タンクヘッダとプレートヘッダとにより構成された筒状体の長手方向両端部の開口部にキャップが設けられ、風下側下部タンク41および風上側下部タンク42を含んでいる。
【0038】
さらに、下部ヘッダタンク4には2つの内部空間をX方向(横方向)に分割する複数のセパレータ(図3参照)がろう付け接合されている。風上側下部タンク42の内部はセパレータ42a(風下側下部仕切り壁)によって横方向に2つの空間に分けられており、風下側下部タンク41の内部はセパレータ41a(風下側下部仕切り壁)によって横方向に2つの空間に分けられている。
【0039】
セパレータ41aは、風下側のコア部において冷媒流れが上昇流となる上昇流路列群としての風下側流路列群21a,210と冷媒流れが下降流となる下降流路列群としての風下側流路列群21bとが隣接して形成されるように、風下側下部タンク41内に設けられ、上昇流と下降流を反転させる風下側仕切り壁である。セパレータ42aは、風上側のコア部において冷媒流れが上昇流となる上昇流路列群としての風上側流路列群22a,220と冷媒流れが下降流となる下降流路列群としての風上側流路列群22bとが隣接して形成されるように、風上側下部タンク42内に設けられ、上昇流と下降流を反転させる風上側仕切り壁である。
【0040】
風下側下部タンク41のセパレータ41aよりも右側(X方向)の領域においては、風下側下部タンク41の横方向右側の空間と風上側下部タンク42の横方向右側の空間とが第2連通路43によって互いに連通している。
【0041】
第2連通路43は、流入口51から最も遠い部位にある風下側下部タンク411(以下、最遠部位の風下側下部タンク411とも称する)の内部と、流出口52から最も遠い部位にある風上側下部タンク421(以下、最遠部位の風上側下部タンク421とも称する)の内部とを連絡する下部側連通路(連通手段)である。風下側下部タンク411の内部はセパレータ41aによって横方向に仕切られた2つの空間のうち、流入口51から遠い側にある空間であり、風上側下部タンク421の内部はセパレータ42aによって横方向に仕切られた2つの空間のうち、流出口52から遠い側にある空間である。
【0042】
第2連通路43は連通路形成部材44の内部に形成されている。冷媒が流入する第2連通路43の連通路入口441aは、最遠部位の風下側下部タンク411内部と連通路形成部材44内部とを連通させるようにX方向(横方向)に貫通する1個または複数の穴である。第2連通路43から冷媒が流出する第2連通路43の連通路出口441bは、連通路形成部材44内部と最遠部位の風上側下部タンク421内部とを連通させるようにX方向(横方向)に貫通する1個または複数の穴である。
【0043】
連通路形成部材44は、風下側下部タンク411および風上側下部タンク421と別体の部品であるが、両下部タンク411,421に一体となるようにろう付け等により接合されて設けられている。連通路形成部材44はコア部100を構成する体格よりも横方向に突出した位置に配置されており、本実施形態では上記最遠部位の風下側下部タンク411から横方向に突出した箱体状の部材で構成され、風下側下部タンク411と同様の材質で形成される。
【0044】
図4は連通路形成部材44の構成を示した分解図である。図4に示すように、連通路形成部材44は、連通路入口441aおよび連通路出口441bが形成され風下側下部タンク411および風上側下部タンク421に接合される平板状部材441と、平板状部材441に接合されることにより、X方向(横方向)に突出する突部44aによって内部に所定の空間を形成して第2連通路43を構成するドーム状部材44bとからなっている。
【0045】
連通路形成部材44を作成する手順としては、まず、風下側下部タンク411の横方向端部開口411a、風上側下部タンク421の横方向端部開口421aのそれぞれを連通路入口441a、連通路出口441bに合わせるようにして風下側下部タンク411および風上側下部タンク421に平板状部材441をろう付け等により接合する。そして、連通路入口441aおよび連通路出口441bが突部44aの内側に形成される凹部に対向するようにして、平板状部材441にドーム状部材44bをろう付け等により接合する。
【0046】
このような構成により、最遠部位の風下側下部タンク411内の一部の冷媒は、連通路入口441aから第2連通路43に入り、風上側に移動して連通路出口441bから風上側下部タンク421に入り、さらに最遠部位の風上側流路列群220を上昇して流れ、上下方向反対側の風上側上部タンク321に流入することになる。一方、最遠部位の風下側下部タンク411内の残余の冷媒は、最遠部位の風下側流路列群210を上昇して流れて上下方向反対側の風下側上部タンク311に流入した後、風上側に移動して風上側上部タンク321で第2連通路43を通ってきた当該一部の冷媒と合流することになる。
【0047】
また、上下のヘッダタンク3,4のコア部100寄りの壁面には、チューブ挿入口、サイドプレート用挿入口が長手方向に同一ピッチで設けられており、各チューブ20の長手方向端部側およびサイドプレート28の長手方向端部側がそれぞれ挿入され、ろう付け接合されている。これによってチューブ20は上下のヘッダタンク3,4の内部空間に連通し、また、サイドプレート28の長手方向端部側は上下のヘッダタンク3,4に支持されている。
【0048】
本実施形態で説明した蒸発器1における冷媒流れのパターンは、風下側における流路列群が1個の風下側流路列群21a(冷媒上昇部)、1個の風下側流路列群21b(冷媒下降部)、1個の最遠部位の風下側流路列群210からなる3個の流路列群であり、風上側における流路列群が1個の最遠部位の風上側流路列群220、1個の風上側流路列群22b(冷媒下降部)、1個の風上側流路列群22a(冷媒上昇部)からなる3個の流路列群
で構成されるパターンである。
【0049】
そして、この場合の冷媒パス数は以下のようにカウントする。つまり、冷媒が上方向の同方向に流れる最遠部位の風下側流路列群210および最遠部位の風上側流路列群220におけるそれぞれの冷媒流れを合わせて1パスの冷媒パスとカウントし、これに加え、複数の風下側流路列群21のうち、最遠部位の風下側流路列群210を除く他の風下側流路列群21a,21bの個数(ここでは合計2個)と、複数の風上側流路列群22のうち、最遠部位の風上側流路列群220を除く他の風上側流路列群22a,22bの個数(ここでは合計2個)と、を合わせてカウントする。これにより、本実施形態ではコア部100を流れる冷媒パス数が5パスである。また、蒸発器1における冷媒流れのパターンは、風下側流路列群21、風上側流路列群22、全パス部分200(風下側から風上側に分流される冷媒が上昇する部分)のそれぞれのパス数を冷媒の流れる順番に記載すると、2−1−2の冷媒パターンとなる。
【0050】
次に、上記構成の蒸発器1における冷媒の流れを順に説明する。冷凍サイクル装置の外部構成部品からの冷媒は、上部の流入口51からサイド流路2を介して、セパレータ41aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風下側下部タンク41の内部に流入した後、風下側流路列群21aを上昇し(第1パス)、セパレータ31aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風下側上部タンク31の内部で反転して風下側流路列群21bを下降し(第2パス)、さらに最遠部位の風下側下部タンク411の内部に流入する。
【0051】
風下側下部タンク411の内部の冷媒は、その一部が分配され、第2連通路43を通ってX方向に流れて風上側(反Z方向)に移動し、さらに反X方向に流れて風上側下部タンク421内に移り、最遠部位の風上側流路列群220を上昇して(第3パス、全パス部200)風上側上部タンク321に入る。
【0052】
一方、風下側下部タンク411の内部の残余の冷媒は、最遠部位の風下側流路列群210を上昇し(第3パス、全パス部200)、風下側上部タンク311内から連通穴300を介して風上側に向かって第1連通路33を流れ、風上側上部タンク321内に移り、最遠部位の風上側流路列群220を上昇してきた上記一部の冷媒と合流する。つまり、最遠部位の風下側流路列群210と最遠部位の風上側流路列群220とでは、冷媒が並列に上方向に流れるようになっている。
【0053】
風上側上部タンク321内で合流した冷媒は、反転して風上側流路列群22bを下降(第4パス)した後、風上側下部タンク42内でさらに反転し、風上側流路列群22aを上昇(第5パス)して風上側上部タンク32内から上部の流出口52を介して外部に流出する。
【0054】
通常、蒸発器は、液相冷媒(以下液冷媒)が蒸発する際に空気から気化熱を奪うことで空気を冷却する機能をもつため、蒸発器内は気液2相状態にて冷媒が存在する。蒸発器使用状態における冷媒の気液密度比は、例えば、R134a冷媒では約80〜95倍、炭酸ガス冷媒でも約8〜9倍と大きいため、気液の分離は顕著である。また冷媒圧損低減手段としては、タンク部における流路断面積の拡大する手法が一般的であるが、このとき同時にタンク部における冷媒流速の低下をもたらし、気液の分離をさらに促進させ、結果性能低下につながってしまう。また、冷媒流れの通路の簡素化をはじめとした簡易な構造の蒸発器が求められている。
【0055】
本実施形態の蒸発器は、上記のような課題を解消するものであり、以下のような構成を備えている。蒸発器は、流入口51および流出口52が横方向の一方側端部で同一の側に設けられている。流入口51から最遠部位の風下側流路列群210に接続される風下側下部タンク411の内部と、流出口52から最遠部位の風上側流路列群220に接続される風上側下部タンク421の内部とを連絡するように、流入口51および流出口52が配置される同一の側の端部に対して横方向の他方側に設けられ、流出口52から最遠部位の風下側下部タンク411内部の冷媒の一部を風上側下部タンク421に流入させて最遠部位の風上側流路列群220に供給する第2連通路43(下部側連通路)を有する。第2連通路43は、コア部100を構成する体格よりも横方向または上下方向に突出した位置に配置されている。
【0056】
複数の風下側流路列群21を上下に往復するようにS字状に流れてきた冷媒は、慣性力を得て最遠部位の風下側下部タンク411に至る。この構成によれば、この冷媒はコア部10の体格よりも横方向に突出した位置に配置される第2連通路43(下部側連通路)を流れるため、さらに慣性力を得ることができるので、風下側下部タンク411内の冷媒を最遠部位の風上側流路列群220により多く供給することができる。このような効果はコア部厚さ(空気流れ方向の厚さ)Dが70mm以下の蒸発器においてより顕著である。
【0057】
このような構成を有する熱交換器は、圧縮機オンオフ時の過渡期温度分布(過渡期温度差)を解消することができる。この熱交換器を車両用空調装置の蒸発器に適用した場合には、乗員の快適性を向上することができる。また、耐フロスト性を向上でき、冷房性能の向上が可能である。
【0058】
また、低負荷時等の冷媒流量が少ない場合には、風上側の流路においても第2連通路43を通った冷媒の流れは風下寄りに偏ることになり、最遠部位全体として見ると風下側、風上側ではコア部幅方向において冷媒流入条件が逆であるため、互いに補完する関係が保たれて自己調整機能を持つことができる。
【0059】
また、流入口51および流出口52がコア部100の幅方向において片側に集約されている蒸発器1の場合には、風上側流路列群22の流出口52に近い領域が冷媒過熱領域(スーパーヒート域)となる。そのため、液冷媒の停滞が発生しやすい部位は、流入口51および流出口52から最も遠い部位であり、より冷えた空気と接する最遠部の風下側流路列群となる。本実施形態の蒸発器1においては液冷媒の停滞の発生を改善することができる。
【0060】
また、蒸発器1は、最遠部位の風下側下部タンク411の内部と、最遠部位の風上側下部タンク421の内部とを連絡する第2連通路43(下部側連通路)を備え、さらに、最遠部位の風下側上部タンク311の内部と、最遠部位の風上側上部タンク321の内部とを連絡する第1連通路33(上部側連通路)を備えている。この構成において、最遠部位の風下側下部タンク411内の残余の冷媒は、最遠部位の風下側流路列群210を上昇して流れ、第1連通路33を通って風上側に移動して風上側上部タンク321内に流入した所で、第2連通路43(下部側連通路)を通って風上側に移動して最遠部位の風上側流路列群220を上昇して風上側上部タンク321内に流入してきた冷媒と合流する。
【0061】
このような構成によれば、最遠部位の風下側下部タンク411内の冷媒が風下側流路列群210に流れやすくなる現象を抑制して、風上側流路列群220により多くの冷媒を流入させることができる。
【0062】
蒸発器1の冷媒圧力損失の影響は蒸発器出口側に近ければ近いほど大きくなる。したがって、熱交換を終えた冷媒は流出口52近傍にあることが性能面で好ましい。流出口52は風上側上部タンク32の端部に設けているため、風上側流路列群22の最終冷媒流れとなる風上側流路列群22aは冷媒上昇部であることが好ましい。流出口52からの最遠部である風上側流路列群220(第3パス)も冷媒上昇部であるため、風上側流路列群22b(第4パス)を冷媒下降部とすることが好ましい。
【0063】
(第2実施形態)
第2実施形態では、第1実施形態で説明した蒸発器1の他の形態を図5および図6にしたがって説明する。図5は本実施形態に係る蒸発器1内の構成および冷媒流れを説明するための模式図である。図6は、連通路入口441aおよび連通路出口441bと風下側流路列群210および風上側流路列群220との位置関係を反X方向に見たときの模式図である。
【0064】
本実施形態の蒸発器は、図3で示した蒸発器1に対して第1連通路33(上部側連通路)が第2連通路43と同様に、コア部100を構成する体格よりもX方向に(横方向)に突出した位置に設けられている点が異なっているが、その他の構成については図3の蒸発器1と同様であり、その作用効果も同様である。
【0065】
第1連通路33は連通路形成部材34の内部に形成されている。冷媒が流入する第1連通路33の連通路入口341aは、最遠部位の風下側下部タンク411内部と連通路形成部材34内部とを連通させるようにX方向(横方向)に貫通する1個または複数の穴である。第1連通路33から冷媒が流出する第1連通路33の連通路出口341bは、連通路形成部材34内部と最遠部位の風上側下部タンク421内部とを連通させるようにX方向(横方向)に貫通する1個または複数の穴である。
【0066】
連通路形成部材34は、風下側上部タンク311および風上側上部タンク321と別体の部品であるが、両上部タンク311,321に一体となるようにろう付け等により接合されて設けられている。連通路形成部材34はコア部100を構成する体格よりも横方向に突出した位置に配置されており、本実施形態では上記最遠部位の風下側上部タンク311から横方向に突出した箱体状の部材で構成され、風下側上部タンク311と同様の材質で形成される。
【0067】
図6に示すように、連通路入口441a(冷媒流入開口部)は、最遠部位の風下側下部タンク411の内部に臨むように開口しており、さらに最遠部位の風下側流路列群210を構成する複数のチューブの下端開口部210aよりも鉛直下方に開口部を有するように形成されている。
【0068】
最遠部位の流路列群を流れる冷媒が上昇流のときに最遠部位の風下側下部タンク内において、仮に、最遠部位の複数のチューブの下端開口部よりも鉛直上方にしか冷媒流入開口部が開口していない場合には、タンク内の冷媒液面に対して冷媒流入開口部よりもチューブの下端開口部の方が接近することになり、冷媒が最遠部位の風下側流路列群210に流れやくなって冷媒流入開口部から第1連通路に流入しにくい状況になる。上記構成によれば、最遠部位の風下側下部タンク内の冷媒が風下側流路列群に流れやすくなることを抑制することができ、風上側流路列群により多くの冷媒を流入させることができるので熱交換性能の向上が図れる。
【0069】
さらに、連通路入口441a(冷媒流入開口部)は、その開口部の上端部が最遠部位の風下側流路列群210を構成する複数のチューブの下端開口部210aよりも鉛直下方に位置していることが好ましい。
【0070】
(第3実施形態)
第3実施形態では、第1実施形態で説明した蒸発器1の他の形態を図7にしたがって説明する。図7は本実施形態に係る蒸発器1内の構成および冷媒流れを説明するための模式図である。
【0071】
本実施形態の蒸発器は、図3で示した蒸発器1に対して第2連通路43(下部側連通路)がコア部100を構成する体格よりも鉛直下方(反Y方向)に突出した位置に設けられている点が異なっている。その他の構成については図3の蒸発器1と同様であり、その作用効果も同様である。
【0072】
この構成の場合、第2連通路43を形成する連通路形成部材44Aは、コア部100のX方向端部に設けられた最遠部位の風下側下部タンク411および風上側下部タンク421の下面に一体となって設けられている。そして、連通路形成部材44Aは、コア部100の幅方向端部よりも内側に位置するように設けられることにより、デッドスペースを低減して熱交換器を設置するためのスペースを有効活用でき、コア部100の横幅寸法を大きくすることができるので、有効熱交換表面積を向上させる設計が可能となる。
【0073】
冷媒が流入する第2連通路43の連通路入口441aは、最遠部位の風下側下部タンク411の下面と連通路形成部材44Aの上面をY方向(鉛直方向)に貫通する1個または複数の穴である。第2連通路43から冷媒が流出する連通路出口441bは、最遠部位の風上側下部タンク421の下面と連通路形成部材44Aの上面をY方向(鉛直方向)に貫通する1個または複数の穴である。
【0074】
連通路形成部材44Aは、風下側下部タンク411および風上側下部タンク421と別体の部品であるが、両下部タンク411,421に一体となるようにろう付け等により接合されて設けられている。
【0075】
本実施形態の蒸発器において、第2連通路43はコア部100の体格よりも鉛直下方に突出した位置に配置されている。この構成によれば、複数の風下側流路列群21を上下に往復するようにS字状に流れてきた冷媒は、慣性力を得て最遠部位の風下側下部タンク411に至るが、この冷媒はコア部10の体格よりも鉛直下方に突出した位置に配置される第2連通路43(下部側連通路)を流れるため、さらに重力を伴う慣性力を得て鉛直下方に向けて流れやすくなり、風下側下部タンク411内の冷媒を最遠部位の風上側流路列群220により多く供給することができる。
【0076】
(第4実施形態)
第4実施形態では、第1実施形態で説明した蒸発器1の他の形態を図8にしたがって説明する。図8は本実施形態に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【0077】
本実施形態の蒸発器は、図3で示した蒸発器1に対して、冷媒流れのパターン、最遠部位の流路列群における冷媒流れが下降流であること、および第1連通路33Aがコア部101の体格よりも横方向に突出した位置に配置されていることが異なっている。図8において図3と同じ符号を付したものは同様の構成である。その他の構成については図3の蒸発器1と同様であり、その作用効果も同様である。
【0078】
本実施形態の蒸発器の冷媒流れのパターンは、風下側における流路列群が1個の風下側流路列群21a(冷媒上昇部)、1個の最遠部位の風下側流路列群211(冷媒下降部)からなる2個の流路列群であり、風上側における流路列群が1個の最遠部位の風上側流路列群221(冷媒下降部)、1個の風上側流路列群22a(冷媒上昇部)からなる2個の流路列群で構成されるパターンである。
【0079】
そして、この場合の冷媒パス数は3パスである。冷媒流れのパターンは、風下側流路列群21、風上側流路列群22、全パス部分201(風下側から風上側に分流される冷媒が下降する部分)のそれぞれのパス数を冷媒の流れる順番に記載すると、1−1−1の冷媒パターンとなる。
【0080】
第1連通路33Aは連通路形成部材34Aの内部に形成されている。冷媒が流入する第1連通路33Aの連通路入口341aは、最遠部位の風下側上部タンク311内部と連通路形成部材34A内部とを連通させるようにX方向(横方向)に貫通する1個または複数の穴である。第1連通路33Aから冷媒が流出する連通路出口341bは、連通路形成部材34A内部と最遠部位の風上側上部タンク321内部とを連通させるようにX方向(横方向)に貫通する1個または複数の穴である。
【0081】
連通路形成部材34Aは、風下側上部タンク311および風上側上部タンク321と別体の部品であるが、両上部タンク311,321に一体となるようにろう付け等により接合されて設けられている。連通路形成部材34Aはコア部101の体格よりも横方向に突出した位置に配置されており、本実施形態では上記最遠部位の風下側上部タンク311から横方向に突出した箱体状の部材で構成され、風下側上部タンク311と同様の材質で形成される。本実施形態の蒸発器においては、風下側上部タンク31内にセパレータが存在しないため、最遠部位の風下側上部タンク311は風下側上部タンク31そのものである。
【0082】
このような構成により、最遠部位の風下側上部タンク311内の一部の冷媒は、連通路入口341aから第1連通路33Aに入り、風上側に移動して連通路出口341bから風上側上部タンク321に入り、さらに最遠部位の風上側流路列群221を下降して流れ、上下方向反対側の風上側下部タンク421に流入することになる。一方、最遠部位の風下側上部タンク311内の残余の冷媒は、最遠部位の風下側流路列群211を下降して流れて上下方向反対側の風下側下部タンク411に流入した後、風上側に移動して風上側下部タンク421で第1連通路33Aを通ってきた当該一部の冷媒と合流することになる。
【0083】
次に、上記構成の蒸発器における冷媒の流れを順に説明する。冷凍サイクル装置の外部構成部品からの冷媒は、上部の流入口51からサイド流路2を介して、セパレータ41aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風下側下部タンク41の内部に流入した後、風下側流路列群21aを上昇し(第1パス)、風下側上部タンク311の内部に流入する。
【0084】
風下側上部タンク311の内部の冷媒は、その一部が分配され、第1連通路33Aを通ってX方向に流れて風上側(反Z方向)に移動し、さらに反X方向に流れて風上側上部タンク321内に移り、最遠部位の風上側流路列群221を下降して(第2パス、全パス部201)風上側下部タンク421内に入る。
【0085】
一方、風下側上部タンク311内部の残余の冷媒は、最遠部位の風下側流路列群211を下降し(第2パス、全パス部201)、風下側下部タンク411内から連通穴400を介して風上側に向かって第2連通路43を流れ、風上側下部タンク421内に移り、最遠部位の風上側流路列群221を下降してきた上記一部の冷媒と合流する。つまり、最遠部位の風下側流路列群211と最遠部位の風上側流路列群221とでは、冷媒が並列に下方向に流れるようになっている。風上側下部タンク421内で合流した冷媒は、反転して風上側流路列群22aを上昇(第3パス)して風上側上部タンク32内から上部の流出口52を介して外部に流出する。
【0086】
本実施形態の蒸発器において、第1連通路33Aはコア部101の体格よりも横方向に突出した位置に配置されている。この構成によれば、複数の風下側流路列群21を上下に往復するようにS字状に流れてきた冷媒は、慣性力を得て最遠部位の風下側上部タンク311に至るが、この冷媒はコア部10の体格よりも横方向に突出した位置に配置される第1連通路33A(上部側連通路)を流れるため、さらに慣性力を得て風上側に向けて流れやすくなり、風下側上部タンク311内の冷媒を最遠部位の風上側流路列群221により多く供給することができる。
【0087】
(第5実施形態)
第5実施形態では、第4実施形態で説明した蒸発器の他の形態を図9にしたがって説明する。図9は本実施形態に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。本実施形態の蒸発器は、図8で示した蒸発器1に対して第2連通路43(下部側連通路)が第1連通路33Aと同様に、コア部101を構成する体格よりもX方向に(横方向)に突出した位置に設けられている点が異なっているが、その他の構成については図8の蒸発器1と同様であり、その作用効果も同様である。
【0088】
(第6実施形態)
第6実施形態では、第5実施形態で説明した蒸発器の他の形態を図10および図11にしたがって説明する。図10は本実施形態に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。図11は、連通路入口341aおよび連通路出口341bと風下側流路列群211および風上側流路列群221との位置関係をX方向に見たときの模式図である。
【0089】
本実施形態の蒸発器は、図9で示した蒸発器に対して、冷媒流れのパターンおよびコア部102の構成と、風下側流路列群および風上側流路列群の個数と、が異なっている。図10において図9と同じ符号を付したものは同様の構成である。その他の構成については図9の蒸発器と同様であり、その作用効果も同様である。
【0090】
本実施形態の蒸発器の冷媒流れのパターンは、風下側における流路列群が1個の風下側流路列群21b(冷媒下降部)、1個の風下側流路列群21a(冷媒上昇部)、および1個の最遠部位の風下側流路列群211(冷媒下降部)からなる3個の流路列群であり、風上側における流路列群が1個の最遠部位の風上側流路列群221(冷媒下降部)、1個の風上側流路列群22a(冷媒上昇部)からなる2個の流路列群で構成されるパターンである。また、本実施形態の蒸発器はサイド流路を備えていない。
【0091】
そして、この場合の冷媒パス数は4パスである。冷媒流れのパターンは、風下側流路列群21、風上側流路列群22、全パス部分201(風下側から風上側に冷媒が分流される冷媒の残余が下降する部分)のそれぞれのパス数を冷媒の流れる順番に記載すると、2−1−1の冷媒パターンとなる。
【0092】
このような構成により、最遠部位の風下側上部タンク311内の一部の冷媒は、連通路入口341aから第1連通路33Aに入り、風上側に移動して連通路出口341bから風上側上部タンク321に入り、さらに最遠部位の風上側流路列群221を下降して流れ、上下方向反対側の風上側下部タンク421に流入することになる。一方、最遠部位の風下側上部タンク311内の残余の冷媒は、最遠部位の風下側流路列群211を下降して流れて上下方向反対側の風下側下部タンク411に流入した後、連通路入口441aから第2連通路43に入り、風上側に移動して連通路出口441bから風上側下部タンク421に入り、風上側下部タンク421で第1連通路33Aを通ってきた当該一部の冷媒と合流することになる。
【0093】
次に、上記構成の蒸発器における冷媒の流れを順に説明する。冷凍サイクル装置の外部構成部品からの冷媒は、上部の流入口51からセパレータ31aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風下側上部タンク41の内部に流入した後、風下側流路列群21bを下降し(第1パス)、セパレータ41aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風下側上部タンク41の内部で反転し風下側流路列群21aを上昇して(第2パス)最遠部位の風下側上部タンク311の内部に流入する。
【0094】
風下側上部タンク311の内部の冷媒は、その一部が分配され、第1連通路33Aを通ってX方向に流れて風上側(反Z方向)に移動し、さらに反X方向に流れて風上側上部タンク321内に移り、最遠部位の風上側流路列群221を下降して(第3パス、全パス部201)風上側下部タンク421内に入る。
【0095】
一方、風下側上部タンク311内部の残余の冷媒は、最遠部位の風下側流路列群211を下降し(第3パス、全パス部201)、風下側下部タンク411内から第2連通路43を通ってX方向に流れて風上側(反Z方向)に移動し、さらに反X方向に流れて風上側下部タンク421内に移り、最遠部位の風上側流路列群221を下降してきた上記一部の冷媒と合流する。つまり、最遠部位の風下側流路列群211と最遠部位の風上側流路列群221とでは、冷媒が並列に下方向に流れるようになっている。風上側下部タンク421内で合流した冷媒は、反転して風上側流路列群22aを上昇(第4パス)して風上側上部タンク32内から上部の流出口52を介して外部に流出する。
【0096】
図11に示すように、連通路入口341a(冷媒流入開口部)は、最遠部位の風下側上部タンク311の内部に臨むように開口しており、さらに最遠部位の風下側流路列群211を構成する複数のチューブの上端開口部211aよりも鉛直上方に開口部を有するように形成されている。
【0097】
最遠部位の流路列群を流れる冷媒が下降流のときに最遠部位の風下側上部タンク内において、仮に、最遠部位の複数のチューブの上端開口部よりも鉛直下方にしか冷媒流入開口部が開口していない場合には、風下側のコア部に冷媒が優先的に流れてしまう。上記構成によれば、最遠部位の風下側上部タンク内の冷媒が風下側流路列群に流れやすくなることを抑制することができ、連通路入口341a(冷媒流入開口部)に誘導されて風上側流路列群により多くの冷媒を流入させることができるので熱交換性能の向上が図れる。
【0098】
さらに、連通路入口341a(冷媒流入開口部)は、その開口部の下端部が最遠部位の風下側流路列群211を構成する複数のチューブの上端開口部211aよりも鉛直上方に位置していることが好ましい。
【0099】
また、本実施形態の蒸発器では、複数の風下側流路列群21のうち最遠部位の風下側流路列群211を除く他の風下側流路列群21a,21bの個数(2個)が複数の風上側流路列群22のうち最遠部位の風上側流路列群221を除く他の風上側流路列群22aの個数(1個)よりも多くなっている。この構成によれば、風下側ほど流路内の乾き度が大きくなる熱交換器において、課題である圧力損失の大きさを低減することができる。
【0100】
(第7実施形態)
第7実施形態では、第6実施形態で説明した蒸発器の他の形態を図12および図13にしたがって説明する。図12は本実施形態に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。図13は連通穴300と風下側流路列群211および風上側流路列群221との位置関係を反Z方向に見たときの模式図である。風下側流路列群211は図13では示されていないが風上側流路列群221と同じY方向(鉛直方向)高さに配置されている。
【0101】
本実施形態の蒸発器は、図10で示した蒸発器に対して、冷媒流れのパターンおよびコア部102の構成は同じであるが、連通路形成部材34A,44を横方向に突出した形状で別個に備えていない点が異なっている。図12において図10と同じ符号を付したものは同様の構成である。その他の構成については図10の蒸発器と同様であり、その作用効果も同様である。
【0102】
このような構成により、最遠部位の風下側上部タンク311内の一部の冷媒は、複数の連通穴300を通って第1連通路33を風上側に向かって流れ、風上側上部タンク321に入り、さらに最遠部位の風上側流路列群221を下降して流れ、上下方向反対側の風上側下部タンク421に流入することになる。連通穴300を含む第1連通路33は、最遠部の風下側上部タンク311内の一部の冷媒が風上側に移動して風上側上部タンク321内に流れるときに通過する両タンク内部の間に設けられる分配通路でもある。
【0103】
一方、最遠部位の風下側上部タンク311内の残余の冷媒は、最遠部位の風下側流路列群211を下降して流れて上下方向反対側の風下側下部タンク411に流入した後、複数の連通穴400を通って第2連通路43を風上側に向かって流れ、風上側下部タンク421に入り、風上側下部タンク421内で第1連通路33を通ってきた当該一部の冷媒と合流することになる。連通穴400を含む第2連通路43は、最遠部の風下側下部タンク411内の残余の冷媒が風上側に移動して風上側下部タンク421で一部の冷媒と合流するために両タンク内部の間に設けられる合流通路でもある。
【0104】
連通穴300は、最遠部位の風下側上部タンク311の内部に臨むように開口しており、さらに最遠部位の風下側流路列群211を構成する複数のチューブの上端開口部211aおよび最遠部位の風上側流路列群221を構成する複数のチューブの上端開口部221aよりも鉛直上方に開口部を有するように形成されている。
【0105】
最遠部位の流路列群を流れる冷媒が下降流のときに最遠部位の風下側上部タンク内において、仮に、風上側タンク内部と連通する連通穴が最遠部位の複数のチューブの上端開口部よりも鉛直下方にしか開口していない場合には、風下側のコア部に冷媒が優先的に流れてしまう。上記構成によれば、最遠部位の風下側上部タンク内の冷媒が風下側流路列群に流れやすくなることを抑制することができ、連通穴300に誘導されて風上側流路列群により多くの冷媒を流入させることができるので、熱交換性能の向上が図れる。
【0106】
さらに、連通穴300は、その開口部の下端部が最遠部位の風下側流路列群211を構成する複数のチューブの上端開口部211aよりも鉛直上方に位置していることが好ましい。
【0107】
(第8実施形態)
第8実施形態では、第1実施形態で説明した図3の蒸発器の他の形態を図14および図15にしたがって説明する。図14は本実施形態に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。図15は連通穴400と風下側流路列群210および風上側流路列群220との位置関係を反Z方向に見たときの模式図である。風下側流路列群210は図15では示されていないが風上側流路列群220と同じY方向(鉛直方向)高さに配置されている。
【0108】
本実施形態の蒸発器は、図3で示した蒸発器に対して、冷媒流れのパターンおよびコア部の構成は同じであるが、連通路形成部材44を横方向に突出した形状で別個に備えていない(第2連通路43は風下側下部タンク411内部と風上側下部タンク421内部との間に形成されている)点が異なっている。図14において図3と同じ符号を付したものは同様の構成である。その他の構成については図3の蒸発器と同様であり、その作用効果も同様である。
【0109】
このような構成により、最遠部位の風下側下部タンク411内の一部の冷媒は、複数の連通穴400を通って第2連通路43を風上側に向かって流れ、風上側下部タンク421に入り、さらに最遠部位の風上側流路列群220を上昇して流れ、上下方向反対側の風上側上部タンク321に流入することになる。連通穴400を含む第2連通路43は、最遠部の風下側下部タンク411内の一部の冷媒が風上側に移動して風上側下部タンク421内に流れるときに通過する両タンク内部の間に設けられる分配通路でもある。
【0110】
一方、最遠部位の風下側下部タンク411内の残余の冷媒は、最遠部位の風下側流路列群210を上昇して流れて上下方向反対側の風下側上部タンク311に流入した後、複数の連通穴300を通って第1連通路33を風上側に向かって流れ、風上側上部タンク321に入り、風上側上部タンク321内で第2連通路43を通ってきた当該一部の冷媒と合流することになる。連通穴300を含む第1連通路33は、最遠部の風下側上部タンク311内の残余の冷媒が風上側に移動して風上側上部タンク321で一部の冷媒と合流するために両タンク内部の間に設けられる合流通路でもある。
【0111】
連通穴400は、最遠部位の風下側下部タンク411の内部に臨むように開口しており、さらに最遠部位の風下側流路列群210を構成する複数のチューブの下端開口部210aおよび最遠部位の風上側流路列群220を構成する複数のチューブの下端開口部220aよりも鉛直下方に開口部を有するように形成されている。
【0112】
最遠部位の流路列群を流れる冷媒が上昇流のときに最遠部位の風下側下部タンク内において、仮に、風上側タンク内部と連通する連通穴が最遠部位の複数のチューブの下端開口部よりも鉛直上方にしか開口していない場合には、風下側のコア部に冷媒が優先的に流れてしまう。上記構成によれば、最遠部位の風下側下部タンク内の冷媒が風下側流路列群に流れやすくなることを抑制することができ、連通穴400に誘導されて風上側流路列群により多くの冷媒を流入させることができるので、熱交換性能の向上が図れる。
【0113】
さらに、連通穴400は、その開口部の下端部が最遠部位の風下側流路列群210を構成する複数のチューブの下端開口部210aよりも鉛直上方に位置していることが好ましい。
【0114】
(第9実施形態)
第9実施形態では、第8実施形態で説明した蒸発器の他の形態(冷媒流れが6パスの場合)を図16にしたがって説明する。図16は冷媒パス数が6パスの場合に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【0115】
本実施形態の蒸発器は、図14で示した蒸発器に対して冷媒流れパターン(6パス)およびコア部103の構成と、サイド流路を有していないことと、が異なっている。その他の構成については図14の蒸発器と同様であり、その作用効果も同様である。
【0116】
本実施形態の蒸発器における冷媒流れのパターンは、風下側における流路列群が2個の風下側流路列群21b(冷媒下降部)、1個の風下側流路列群21a(冷媒上昇部)、1個の最遠部位の風下側流路列群210(冷媒上昇部)からなる4個の流路列群であり、風上側における流路列群が1個の最遠部位の風上側流路列群220(冷媒上昇部)、1個の風上側流路列群22b(冷媒下降部)、1個の風上側流路列群22a(冷媒上昇部)からなる3個の流路列群で構成されるパターンである。
【0117】
これにより、本実施形態ではコア部100を流れる冷媒パス数が6パスである。また、冷媒流れのパターンは、風下側流路列群21、風上側流路列群22、全パス部分200(風下側から風上側に分流される冷媒が上昇する部分)のそれぞれのパス数を冷媒の流れる順番に記載すると、3−1−2のパターンとなる。
【0118】
次に、上記構成の蒸発器における冷媒の流れを順に説明する。冷凍サイクル装置の外部構成部品からの冷媒は、上部の流入口51からセパレータ31aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風下側上部タンク31の内部に流入した後、風下側流路列群21bを下降し(第1パス)、さらにセパレータ41aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風下側下部タンク41の内部で反転して風下側流路列群21aを上昇し(第2パス)、次にセパレータ31bとセパレータ31aの間の空間である風下側上部タンク31の内部で反転して風下側流路列群21bを下降し(第3パス)、さらに最遠部位の風下側下部タンク411の内部に流入する。
【0119】
風下側下部タンク411の内部の冷媒は、その一部が分配され、連通穴400を介して風上側に向かって第2連通路43を流れて風上側(反Z方向)に移動し風上側下部タンク421内から最遠部位の風上側流路列群220を上昇して(第4パス、全パス部200)風上側上部タンク321に入る。
【0120】
一方、風下側下部タンク411の内部の残余の冷媒は、最遠部位の風下側流路列群210を上昇し(第4パス、全パス部200)、風下側上部タンク311内から連通穴300を介して風上側に向かって第1連通路33を流れ、風上側上部タンク321内に移り、最遠部位の風上側流路列群220を上昇してきた上記一部の冷媒と合流する。つまり、最遠部位の風下側流路列群210と最遠部位の風上側流路列群220とでは、冷媒が並列に上方向に流れるようになっている。
【0121】
風上側上部タンク321内で合流した冷媒は、反転して風上側流路列群22bを下降(第5パス)した後、風上側下部タンク42内でさらに反転し、風上側流路列群22aを上昇(第6パス)して風上側上部タンク32内から上部の流出口52を介して外部に流出する。
【0122】
本実施形態の蒸発器では、複数の風下側流路列群21のうち最遠部位の風下側流路列群210を除く他の風下側流路列群21a,21bの個数(3個)が複数の風上側流路列群22のうち最遠部位の風上側流路列群220を除く他の風上側流路列群22a,22bの個数(2個)よりも多くなっている。この構成によれば、風下側ほど流路内の乾き度が大きくなる熱交換器において、課題である圧力損失の大きさを低減することができる。
【0123】
(第10実施形態)
第10実施形態では、第9実施形態で説明した蒸発器の他の形態(冷媒流れが5パスの場合)を図17にしたがって説明する。図17は冷媒パス数が5パスの場合に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【0124】
本実施形態の蒸発器は、図16で示した蒸発器に対して冷媒流れパターン(5パス)およびコア部104の構成と、流入口51が下部にあることと、が異なっている。その他の構成については図16の蒸発器と同様であり、その作用効果も同様である。
【0125】
本実施形態の蒸発器における冷媒流れのパターンは、風下側における流路列群が1個の風下側流路列群21a(冷媒上昇部)、1個の風下側流路列群21b(冷媒下降部)、1個の最遠部位の風下側流路列群210(冷媒上昇部)からなる3個の流路列群であり、風上側における流路列群が1個の最遠部位の風上側流路列群220(冷媒上昇部)、1個の風上側流路列群22b(冷媒下降部)、1個の風上側流路列群22a(冷媒上昇部)からなる3個の流路列群で構成されるパターンである。
【0126】
これにより、本実施形態ではコア部100を流れる冷媒パス数が5パスである。また、冷媒流れのパターンは、風下側流路列群21、風上側流路列群22、全パス部分200(風下側から風上側に分流される冷媒が上昇する部分)のそれぞれのパス数を冷媒の流れる順番に記載すると、2−1−2のパターンとなる。
【0127】
次に、上記構成の蒸発器における冷媒の流れを順に説明する。冷凍サイクル装置の外部構成部品からの冷媒は、下部の流入口51からセパレータ41aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風下側下部タンク41の内部に流入した後、風下側流路列群21aを上昇し(第1パス)、さらにセパレータ31aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風下側上部タンク31の内部で反転して風下側流路列群21bを下降し(第2パス)、最遠部位の風下側下部タンク411の内部に流入する。
【0128】
風下側下部タンク411の内部の冷媒は、その一部が分配され、連通穴400を介して風上側に向かって第2連通路43を流れて風上側(反Z方向)に移動し風上側下部タンク421内から最遠部位の風上側流路列群220を上昇して(第3パス、全パス部200)風上側上部タンク321に入る。
【0129】
一方、風下側下部タンク411の内部の残余の冷媒は、最遠部位の風下側流路列群210を上昇し(第3パス、全パス部200)、風下側上部タンク311内から連通穴300を介して風上側に向かって第1連通路33を流れ、風上側上部タンク321内に移り、最遠部位の風上側流路列群220を上昇してきた上記一部の冷媒と合流する。つまり、最遠部位の風下側流路列群210と最遠部位の風上側流路列群220とでは、冷媒が並列に上方向に流れるようになっている。
【0130】
次に風上側上部タンク321内で合流した冷媒は、反転して風上側流路列群22bを下降(第4パス)した後、風上側下部タンク42内でさらに反転し、風上側流路列群22aを上昇(第5パス)して風上側上部タンク32内から上部の流出口52を介して外部に流出する。
【0131】
(第11実施形態)
第11実施形態では、第10実施形態で説明した蒸発器の他の形態(冷媒流れパターンが3−1−1の場合)を図18にしたがって説明する。図18は冷媒流れパターンが3−1−1の場合に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【0132】
本実施形態の蒸発器は、図17で示した蒸発器に対して冷媒パス数は5パスで同じであるが、冷媒流れパターンが3−1−1であることおよびコア部105の最遠部位が冷媒下降部であることが異なっている。その他の構成については図17の蒸発器と同様であり、その作用効果も同様である。
【0133】
本実施形態の蒸発器における冷媒流れのパターンは、風下側における流路列群が2個の風下側流路列群21a(冷媒上昇部)、1個の風下側流路列群21b(冷媒下降部)、1個の最遠部位の風下側流路列群211(冷媒下降部)からなる3個の流路列群であり、風上側における流路列群が1個の最遠部位の風上側流路列群221(冷媒下降部)、1個の風上側流路列群22a(冷媒上昇部)からなる2個の流路列群で構成されるパターンである。
【0134】
これにより、本実施形態ではコア部100を流れる冷媒パス数が5パスである。また、冷媒流れのパターンは、風下側流路列群21、風上側流路列群22、全パス部分200(風下側から風上側に分流される冷媒が上昇する部分)のそれぞれのパス数を冷媒の流れる順番に記載すると、3−1−1のパターンとなる。
【0135】
次に、上記構成の蒸発器における冷媒の流れを順に説明する。冷凍サイクル装置の外部構成部品からの冷媒は、下部の流入口51からセパレータ41aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風下側下部タンク41の内部に流入した後、風下側流路列群21aを上昇し(第1パス)、さらにセパレータ31aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風下側上部タンク31の内部で反転して風下側流路列群21bを下降し(第2パス)、セパレータ41aとセパレータ41bとの間に形成された空間である風下側下部タンク41の内部で反転して風下側流路列群21aを上昇し(第3パス)、最遠部位の風下側上部タンク311の内部に流入する。
【0136】
風下側上部タンク311の内部の冷媒は、その一部が分配され、連通穴300を介して第1連通路33を流れて風上側(反Z方向)に移動し風上側上部タンク321内に流入した後、最遠部位の風上側流路列群221を下降して(第4パス、全パス部201)風上側下部タンク421に入る。
【0137】
一方、風下側上部タンク311の内部の残余の冷媒は、最遠部位の風下側流路列群211を下降し(第4パス、全パス部201)、風下側下部タンク411内から連通穴400を介して第2連通路43を流れ、風上側下部タンク421内に移り、最遠部位の風上側流路列群221を下降してきた上記一部の冷媒と合流する。つまり、最遠部位の風下側流路列群211と最遠部位の風上側流路列群221とでは、冷媒が並列に下方向に流れるようになっている。
【0138】
次に風上側下部タンク421内で合流した冷媒は、反転して風上側流路列群22aを上昇(第5パス)してセパレータ32aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風上側上部タンク32内に入り、そこから上部の流出口52を介して外部に流出する。
【0139】
本実施形態の蒸発器では、複数の風下側流路列群21のうち最遠部位の風下側流路列群211を除く他の風下側流路列群21a,21bの個数(3個)が複数の風上側流路列群22のうち最遠部位の風上側流路列群221を除く他の風上側流路列群22aの個数(1個)よりも多くなっている。この構成によれば、風下側ほど流路内の乾き度が大きくなる熱交換器において、課題である圧力損失の大きさを低減することができる。
【0140】
(第12実施形態)
第12実施形態では、第11実施形態で説明した蒸発器の他の形態(冷媒流れが4パスで冷媒流れパターンが2−1−1の場合)を図19にしたがって説明する。図19は冷媒流れパターンが2−1−1の場合に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【0141】
本実施形態の蒸発器は、図18で示した蒸発器に対して、冷媒パス数が4パスであることおよび冷媒流れパターンが2−1−1であることが異なっている。その他の構成については図18の蒸発器と同様であり、その作用効果も同様である。
【0142】
本実施形態の蒸発器における冷媒流れのパターンは、風下側における流路列群が1個の風下側流路列群21b(冷媒下降部)、1個の風下側流路列群21a(冷媒上昇部)、1個の最遠部位の風下側流路列群211(冷媒下降部)からなる3個の流路列群であり、風上側における流路列群が1個の最遠部位の風上側流路列群221(冷媒下降部)、1個の風上側流路列群22a(冷媒上昇部)からなる2個の流路列群で構成されるパターンである。
【0143】
これにより、本実施形態ではコア部100を流れる冷媒パス数が4パスである。また、冷媒流れのパターンは、風下側流路列群21、風上側流路列群22、全パス部分201(風下側から風上側に分流される冷媒が下降する部分)のそれぞれのパス数を冷媒の流れる順番に記載すると、2−1−1のパターンとなる。
【0144】
次に、上記構成の蒸発器における冷媒の流れを順に説明する。冷凍サイクル装置の外部構成部品からの冷媒は、上部の流入口51からセパレータ31aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風下側上部タンク31の内部に流入した後、風下側流路列群21bを下降し(第1パス)、さらにセパレータ41aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風下側下部タンク41の内部で反転して風下側流路列群21aを上昇し(第2パス)、最遠部位の風下側上部タンク311の内部に流入する。
【0145】
風下側上部タンク311の内部の冷媒は、その一部が分配され、連通穴300を介して第1連通路33を流れて風上側(反Z方向)に移動し風上側上部タンク321内に流入した後、最遠部位の風上側流路列群221を下降して(第3パス、全パス部201)風上側下部タンク421に入る。
【0146】
一方、風下側上部タンク311の内部の残余の冷媒は、最遠部位の風下側流路列群211を下降し(第3パス、全パス部201)、風下側下部タンク411内から連通穴400を介して第2連通路43を流れて風上側(反Z方向)に移動し、風上側下部タンク421内に移り、最遠部位の風上側流路列群221を下降してきた上記一部の冷媒と合流する。つまり、最遠部位の風下側流路列群211と最遠部位の風上側流路列群221とでは、冷媒が並列に下方向に流れるようになっている。
【0147】
次に風上側下部タンク421内で合流した冷媒は、反転して風上側流路列群22aを上昇(第4パス)してセパレータ32aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風上側上部タンク32内に入り、そこから上部の流出口52を介して外部に流出する。
【0148】
(第13実施形態)
第13実施形態では、第12実施形態で説明した蒸発器の他の形態(冷媒流れが3パスで冷媒流れパターンが1−1−1の場合)を図20にしたがって説明する。図20は冷媒流れパターンが1−1−1の場合に係る蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。
【0149】
本実施形態の蒸発器は、図19で示した蒸発器に対して、コア部106の構成、冷媒パス数が3パスであること、冷媒流れパターンが1−1−1であること、および流入口51が下部にあることが異なっている。その他の構成については図19の蒸発器と同様であり、その作用効果も同様である。
【0150】
本実施形態の蒸発器における冷媒流れのパターンは、風下側における流路列群が1個の風下側流路列群21a(冷媒上昇部)、1個の最遠部位の風下側流路列群211(冷媒下降部)からなる2個の流路列群であり、風上側における流路列群が1個の最遠部位の風上側流路列群221(冷媒下降部)、1個の風上側流路列群22a(冷媒上昇部)からなる2個の流路列群で構成されるパターンである。
【0151】
これにより、本実施形態ではコア部100を流れる冷媒パス数が3パスである。また、冷媒流れのパターンは、風下側流路列群21、風上側流路列群22、全パス部分201(風下側から風上側に分流される冷媒が下降する部分)のそれぞれのパス数を冷媒の流れる順番に記載すると、1−1−1のパターンとなる。
【0152】
次に、上記構成の蒸発器における冷媒の流れを順に説明する。冷凍サイクル装置の外部構成部品からの冷媒は、下部の流入口51からセパレータ41aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風下側下部タンク41の内部に流入した後、風下側流路列群21aを上昇して(第1パス)、最遠部位の風下側上部タンク311の内部に流入する。
【0153】
風下側上部タンク311の内部の冷媒は、その一部が分配され、連通穴300を介して第1連通路33を流れて風上側(反Z方向)に移動し風上側上部タンク321内に流入した後、最遠部位の風上側流路列群221を下降して(第2パス、全パス部201)風上側下部タンク421に入る。
【0154】
一方、風下側上部タンク311の内部の残余の冷媒は、最遠部位の風下側流路列群211を下降し(第2パス、全パス部201)、風下側下部タンク411内から連通穴400を介して第2連通路43を流れて風上側(反Z方向)に移動し、風上側下部タンク421内に移り、最遠部位の風上側流路列群221を下降してきた上記一部の冷媒と合流する。つまり、最遠部位の風下側流路列群211と最遠部位の風上側流路列群221とでは、冷媒が並列に下方向に流れるようになっている。
【0155】
次に風上側下部タンク421内で合流した冷媒は、反転して風上側流路列群22aを上昇(第3パス)してセパレータ32aよりも横方向左側(反X方向)の空間である風上側上部タンク32内に入り、そこから上部の流出口52を介して外部に流出する。
【0156】
(第14実施形態)
第14実施形態では、すべての実施形態に適用可能な蒸発器の配置状態(コア部が水平方向に対して傾斜している状態)を図21にしたがって説明する。図21は本実施形態に係る蒸発器の配置状態を示した側面図である。図22は最遠部位における上部ヘッダタンク3内部とコア部100内の冷媒量の関係を示した側面図である。図23は最遠部位における下部ヘッダタンク4内部とコア部100内の冷媒量の関係を示した側面図である。
【0157】
図21に示すように、本実施形態の蒸発器では、風上側に位置するコア部表面100bの方が風下側に位置するコア部表面100aよりも仮想の水平面(Z方向と平行である図21の一点鎖線)に近づくように風上側に傾いて配置されているものである。コア部100は、仮想の水平線に対して傾斜角度θに保たれて設置されている。その他の構成については第1実施形態の蒸発器1と同様であり、その作用効果も同様である。
【0158】
上記構成において、最遠部の風下側ヘッダタンク11内の一部の冷媒は、連通手段を通って風上側に移動して風上側ヘッダタンク12に送られる。このとき、冷媒は重力の作用を受けるため、最遠部位の風下側流路列群210,211よりも下方に位置することになる風上側流路列群220,221に向かって連通手段を流れやすくなる。さらに風上側ヘッダタンク12に送られた一部の冷媒は、上下方向反対側の風上側ヘッダタンク12に向けて最遠部位の風上側流路列群220,221を流れる。
【0159】
一方、最遠部位の風下側ヘッダタンク11内の残余の冷媒は、上下方向反対側の風下側ヘッダタンク11に向けて最遠部位の風下側流路列群210,211を流れた後、風上側に移動して風上側ヘッダタンク12で連通手段を介した一部の冷媒と合流する。
【0160】
このように本実施形態の蒸発器においては、最遠部位の流路列郡が冷媒下降部(全パス部分201)である場合には、最遠部位の風上側流路列群221を流れる冷媒量が最遠部位の風下側流路列群211を流れる冷媒量よりも多くなる(図22参照)。また、最遠部位の流路列郡が冷媒上昇部(全パス部分200)である場合には、最遠部位の風上側流路列群220を流れる冷媒量が最遠部位の風下側流路列群210を流れる冷媒量よりも多くなる(図23参照)。
【0161】
本実施形態の蒸発器によれば、風上側流路列群220,221が風下側流路列群210,211よりも下方に位置することにより、風下側ヘッダタンク11内部の冷媒は重力の作用によってより下方にある風上側流路列群220,221のほうに流れやすくなる。したがって、流入口51から遠い部位にある風下側流路列群に流れやすい冷媒流れの偏りを改善でき、熱交換性能を向上することができる。
【0162】
また、蒸発器においては風下側ヘッダタンク11内には気液2相の冷媒が供給され、そのうち液冷媒は気相冷媒よりも自重が大きいため、慣性力の作用に加え、重力の作用が大きく影響することにより、より下方にある風上側流路列群220,221の方への流動性が一層期待できる。これにより、より送風空気温度が高い風上側に冷媒を積極的に供給でき、熱交換性能の向上が図れる。
【0163】
(第15実施形態)
第15実施形態では、すべての実施形態の蒸発器に適用可能なヘッダタンクの構成について図24〜図26にしたがって説明する。図24は本実施形態の蒸発器に係る上部ヘッダタンク3の側面である。図25は図24の上部ヘッダタンク3における流入口51をX方向に見たときの正面図である。図26はタンク外径Dとタンク内の圧力損失との関係を所定条件において求めた計算結果を示すグラフである。
【0164】
図24および図25に示すように、上部ヘッダタンク3およびチューブは、横方向に積層された複数の板状部材50を一体に形成されている。板状部材50は貫通口および貫通口の反Y方向に伸長する部分を有し、貫通口の一方側が平板状であり、他端側が筒状に形成されている。上部ヘッダタンク3はこのような形状の板状部材50を互い違いの向きに重ね合わせて接合することにより、X方向に伸長する筒部と、冷媒が流通する流路とを有するように形成されている。
【0165】
このX方向に伸長する筒部はタンク部を構成し、筒部の横方向端部の開口は流入口51または流出口52に採用することができる。筒部の横方向端部の開口を流入口51または流出口52としない場合は当該開口にキャップをかぶせて蓋をすればよい。タンク部内部(筒部内部)は、反Y方向に伸長する複数の流路(チューブの内部)に連通するようになっている。
【0166】
図26では、タンク部に別体のチューブを接合する場合(実線部)、複数の板状部材50を積層して構成した場合(破線部)のそれぞれについて、タンク外径D(mm)と圧力損失(kPa)の関係を示している。タンク外径Dは次の数式1で定義する。
【0167】
(数式1) D=2(d+2t)
tはタンクの肉厚である。dはタンク内部の相当直径であり、相当直径はタンク内部の有効断面積の4倍をタンク内部の周長で割ることにより求める。
【0168】
また、上記別体タイプの場合はタンク部の肉厚t=1.0mm、タンク部内へのチューブの出代を最小4mmとし、上記積層タイプの場合は肉厚t=1.0mm、タンクろう付け代を1.5〜3.0mmとした条件で計算している。
【0169】
また、上記別体タイプと積層タイプの計算結果は、タンク部内の有効断面積の逆数(流速因子)の2乗を用いて圧力損失因子を比較している。また、それぞれタンク外径Dが70mmの場合の圧力損失因子を基準として比較している。
【0170】
図26に示すように、計算結果により、空気の流れ方向における両ヘッダタンクを合わせた厚さ寸法Dは48mm以下であることが好ましい。この場合、タンク内部空間も大きくなく、タンク内の圧力損失も大きくなりやすいが、このような条件の蒸発器に本発明を適用することにより一層顕著な圧力損失の低減効果が期待できる。
【0171】
(第16実施形態)
第16実施形態では、すべての実施形態に適用可能な分配通路の合計断面積S1と合流通路の合計断面積S2との適切な関係について図27および図28を用いて説明する。図27は、風上側流路列群を流れる冷媒量GR2と風下側流路列群を流れる冷媒量GR1の適切な条件を設計するための模式図である。図28は、適切な分配通路の合計断面積S1と合流通路の合計断面積S2の比を冷媒パス数毎(3パス〜6パス)に算出した結果を示した図である。
【0172】
図27に示すように、最遠部位の風下側流路列群および風上側流路列群が冷媒上昇部である場合、最遠部位の風下側流路列群を流れる冷媒流量をGR1、最遠部位の風上側流路列群を流れる冷媒流量をGR2、最遠部位の風下側上部タンク311から風上側上部タンク321へ流れる冷媒流量をGRU、最遠部位の風下側下部タンク411から風上側下部タンク421へ流れる冷媒流量をGRLとする。
【0173】
また、コア部における冷媒パス数をNとした場合、最遠部の風下側下部タンク411内の一部の冷媒が風上側に移動して風上側下部タンク421内に流れるときに通過する第2連通路43(分配通路)における圧力損失をΔPt1、乾き度をX1、比容積をV1とし、最遠部の風下側下部タンク411内の残余の冷媒が上下方向反対側の風下側上部タンク311に向けて最遠部位の風下側流路列群210を流れた後、風上側に移動して風上側上部タンク321内に流れるときに通過する第1連通路33(合流通路)における圧力損失をΔPt2、乾き度をX2、比容積をV2とする。
【0174】
風上側のコア部と風下側のコア部とでは、風上側の方が周囲の空気が暖かいため、高い性能が求められる。そして、代表的な条件(理想とする状態)において、性能が良好なバランスは、コア部に流入する空気は27℃、50%RH、風上側のコア部通過後の空気は14℃、85%RH、風下側のコア部通過後の空気は7℃、90%RH程度である。
【0175】
これらの条件を元にエネルギー量を計算すると、GR1とGR2の比は4対6となる。これにコア部幅方向の冷媒の分配性によって上記バランスが±10%程度変動することから、GR1/GR2の値を0.55(=3.6÷6.6)以上、0.81(=4.4÷5.4)以下に設定することが好ましい。
【0176】
次に、蒸発器の冷媒パス数について、適切な分配通路の合計断面積S1と合流通路の合計断面積S2の比(S1/S2)を算出した結果(図28参照)について説明する。
【0177】
以下に算出方法の考え方を説明する。まず、コア部に流入する前の冷媒とコア部から流出した後の冷媒とでは乾き度が異なるため、ΔPt1<ΔPt2とすることにより、風下側、風上側のそれぞれに流れる冷媒流量がバランスする。
【0178】
そして、冷媒流量のバランス、および圧力損失は流速の2乗によって作用することから、以下の数式2を満たすことが好ましい。
【0179】
(数式2)
S1/S2=(V1/V2)2
さらに、冷媒流量は風上側のコア部の方が多いことが好ましいことから、S1/S2は図28に示すAnser値以上であることが好ましい。
【0180】
図28に示すように、熱交換器は、0.41≦S1/S2が成り立つように形成することが好ましい。また、分配通路の合計断面積S1および合流通路の合計断面積S2とは、最遠部位の流路列群が冷媒上昇部である場合は第2連通路43が分配通路であり、第1連通路33が合流通路である。また、第2連通路43、第1連通路33がそれぞれ複数の通路で構成されている場合には、各通路の断面積をそれぞれ合計した値である。第2連通路43および第1連通路33がそれぞれ単一の通路で構成されている場合には、単一の通路の断面積である。
【0181】
一方、最遠部位の流路列群が冷媒下降部である場合は第1連通路33が分配通路であり、第2連通路43が合流通路である。また、第2連通路43、第1連通路33がそれぞれ複数の通路で構成されている場合には、各通路の断面積をそれぞれ合計した値である。第2連通路43および第1連通路33がそれぞれ単一の通路で構成されている場合には、単一の通路の断面積である。
【0182】
さらに図28に示すように、コア部を流れる冷媒パス数が6パスである場合には、0.71≦S1/S2が成り立つことが好ましい。コア部を流れる冷媒パス数が5パスである場合には、0.47≦S1/S2が成り立つようにすることが好ましい。コア部を流れる冷媒パス数が4パスである場合には、0.66≦S1/S2が成り立つようにすることが好ましい。コア部を流れる冷媒パス数が3パスである場合には、0.41≦S1/S2が成り立つようにすることが好ましい。
【0183】
(第17実施形態)
第17実施形態では、最遠部位の風上側流路列群220,221の横方向幅と最遠部位の風下側流路列群210,211の横方向幅とが同じでないコア部107,108について図29にしたがって説明する。図30は図29に示す蒸発器の参考形態について、構成および冷媒流れを示した模式図である。
【0184】
図29は最遠部位の風上側流路列群221が最遠部位の風下側流路列群211よりも横方向の幅が大きく形成されている蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。また、この蒸発器は、最遠部の流路列群が冷媒下降部となっており、冷媒流れのパターンが1−1−1であり、冷媒パス数が3パスである。
【0185】
次に、図30は最遠部位の風下側流路列群211が最遠部位の風上側流路列群221よりも横方向の幅が大きく形成されている蒸発器の構成および冷媒流れを示した模式図である。また、この蒸発器は、最遠部の流路列群が冷媒下降部となっており、冷媒流れのパターンが1−1−1であり、冷媒パス数が3パスである。
【0186】
(第18実施形態)
第18実施形態では、すべての実施形態の蒸発器に適用可能な連通路形成部材とコア部との位置関係について図31〜図33にしたがって説明する。図31は連通路形成部材44およびコア部との関係を示した概略正面図である。図32は他の形態の連通路形成部材44およびコア部との関係を示した概略正面図である。図33はさらに他の形態の連通路形成部材44およびコア部との関係を示した概略正面図である。
【0187】
図31〜図33に示すように、連通路形成部材44は、少なくともその一部がコア部100の幅方向端部よりも内側に位置するように設けられている。この構成により、デッドスペースを低減してコア部の横幅寸法を大きくすることができる。
【0188】
図31では、コア部を支持するサイドプレート500はその長手方向の端部が連通路形成部材44の内部に挿入された状態で設けられている。また、コア部の幅方向の端部に位置するチューブ20aをその長手方向の端部が連通路形成部材44の内部に挿入された状態で設けてもよい。この構成によれば、連通路形成部材44の一部をコア部の幅方向両端部よりも内側に位置するように配置した場合でも、チューブ20aまたはサイドプレート500の長手方向の端部に特別な加工を施す必要がなく、熱交換器の製造の簡素化になる。
【0189】
図32では、コア部を支持するサイドプレート500は屈曲させた長手方向の端部が風下側下部タンク411の内部に挿入された状態に設けられている。また、コア部の幅方向の端部に位置するチューブ20aをその長手方向の端部を屈曲させて風下側下部タンク411の内部に挿入された状態に設けてもよい。この構成によれば、連通路形成部材44の一部をコア部の幅方向両端部よりも内側に位置するように配置した場合でも、チューブ20aまたはサイドプレート500の長手方向の端部が第2連通路43に存在しないので、連通路を流れる冷媒の流通抵抗を低減することができる。
【0190】
図33では、コア部の幅方向の端部に位置しさらに内部に冷媒が流通しないように構成されたチューブ20aを備えた蒸発器が図示されており、チューブ20aまたはコア部を支持するサイドプレート500はその長手方向の端部が屈曲された状態で連通路形成部材44に接触して設けられている。この構成によれば、連通路形成部材44の一部をコア部の幅方向両端部よりも内側に位置するように配置した場合でも、チューブ20aまたはサイドプレート500の長手方向の端部をタンク内部等に挿入設置する組み立て工程を不要にできる。
【0191】
(その他の実施形態)
また、上記実施形態では、コア部を構成し、空気流れ方向(Z方向)に並んでいる流路列群が2列の流路列群である形態を説明しているが、これに限定されるものではなく、流路列群は3列以上で構成してもよい。
【0192】
また、上記実施形態におけるコア部は、チューブ間にアウタフィンを設けないコア部や、チューブ間にチューブを形成する部材から切り起こした突起部等を備えるコア部であってもよい。これらのように、コア部が、チューブ間にフィンを備えないフィンレスタイプであったり、コア部が、隣り合うチューブ間において片側のチューブのみに接合したフィンを備えるタイプであったりする場合には、コア部の外表面で凝縮した凝縮水の排水性能が極めて良好であるため、コア部の正確な温度検出が容易であり、良好な応答性が得られ、有用である。
【0193】
また、上記実施形態では、冷媒にR134aを採用していたが、冷媒はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素冷媒、R152冷媒等の他の冷媒を採用した場合であっても同様な効果は得られるが、R134a冷媒を用いた場合に効果が特に顕著である。
【0194】
また、上記実施形態では、蒸発器を車両用空調装置の冷凍サイクルに用いた例の説明をしたが、本発明は、車両用空調装置以外の冷凍サイクルに用いられる熱交換器であっても適用することができることはいうまでもない。
【0195】
また、上記実施形態では、風上側ヘッダタンクおよび風下側ヘッダタンクはそれぞれのヘッダタンクに接続される複数のチューブ内の冷媒をタンク内部で分配および収集するように説明しているが、チューブ内の冷媒が分配および収集される部位はこれに限定されるものではない。例えば、冷媒が分配または収集される部位が完全にタンク内部ではなくタンク内部よりも上流側で収集されたり、タンク内部よりも下流側で分配されたりする構成であってもよい。
【0196】
また、空気の流れ方向において風下側流路列群21の厚さ寸法を風上側流路列群22の厚さ寸法よりも大きくしてもよい。これにより、より乾き度が大きくなる風下側の流路の断面積が大きくなるので、熱交換器全体としての冷媒の圧力損失を低減することができる。
【0197】
また、上記実施形態の蒸発器は、流入口51から最遠部位に位置する風下側ヘッダタンク11の内部と、流出口52から最遠部位に位置する風上側ヘッダタンク12の内部とを連絡し、コア部を構成する体格よりも横方向または上下方向に突出した位置に配置される連通手段を有している。これに加え、風下側ヘッダタンク11の内部と風上側ヘッダタンク12の内部とを連通させる連通路を備えてもよい。
【符号の説明】
【0198】
11…風下側ヘッダタンク
12…風上側ヘッダタンク
20,20a,20b…チューブ
21…風下側流路列群
21a,22a…上昇流路列群
21b,22b…下降流路列群
22…風上側流路列群
31…風下側上部タンク
31a…セパレータ(風下側仕切り壁)
32…風上側上部タンク
32a…セパレータ(風上側仕切り壁)
33,33A…第1連通路(連通手段、上部側連通路、連通路)
34,34A…連通路形成部材
41…風下側下部タンク
41a…セパレータ(風下側仕切り壁)
42…風上側下部タンク
42a…セパレータ(風上側仕切り壁)
43,43A…第2連通路(連通手段、下部側連通路)
44…連通路形成部材
51…流入口(冷媒入口部)
52…流出口(冷媒出口部)
100…コア部
210…最遠部位の風下側流路列群(上昇流路列群)
211…最遠部位の風下側流路列群(下降流路列群)
220…最遠部位の風上側流路列群(上昇流路列群)
221…最遠部位の風上側流路列群(下降流路列群)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
上下方向に伸長する複数のチューブ(20a)を横方向に並べて形成され内部に冷媒が流通する複数の通路からなる単一の流路列群を前記冷媒と熱交換される空気の下流側に並べて構成される複数の風下側流路列群(21)、および上下方向に伸長する複数のチューブ(20b)を横方向に並べて形成され内部に冷媒が流通する複数の通路からなる単一の流路列群を前記風下側流路列群(21)よりも前記空気の上流側に並べて構成される複数の風上側流路列群(22)を有するコア部(100)と、
前記風下側流路列群(21)の上端に接続される風下側上部タンク(31)および前記風下側流路列群(21)の下端に接続される風下側下部タンク(41)からなり、前記風下側流路列群(21)の複数のチューブ(20a)内の冷媒を分配および収集するように形成される風下側ヘッダタンク(11)と、
前記風上側流路列群(22)の上端に接続される風上側上部タンク(32)および前記風上側流路列群(22)の下端に接続される風上側下部タンク(42)からなり、前記風上側流路列群(22)の複数のチューブ(20b)内の冷媒を分配および収集するように形成される風上側ヘッダタンク(12)と、
前記風下側流路列群(21)に冷媒を導入するために前記風下側ヘッダタンク(11)内部と連通するように設けられる冷媒入口部(51)と、
前記風上側流路列群(22)から冷媒を導出するために前記風上側ヘッダタンク(12)内部と連通するように設けられる冷媒出口部(52)と、
前記風下側流路列群(21)において前記冷媒流れが上昇流となる上昇流路列群(21a,210)と前記冷媒流れが下降流となる下降流路列群(21b)とが隣接して形成されるように前記風下側ヘッダタンク(11)内に設けられ、前記上昇流と前記下降流を反転させる風下側仕切り壁(31a,41a)と、
前記風上側流路列群(22)において前記冷媒流れが上昇流となる上昇流路列群(22a,220)と前記冷媒流れが下降流となる下降流路列群(22b)とが隣接して形成されるように前記風上側ヘッダタンク(12)内に設けられ、前記上昇流と前記下降流を反転させる風上側仕切り壁(32a,42a)と、
を備え、
前記冷媒入口部(51)および前記冷媒出口部(52)は前記各ヘッダタンク(11,12)の前記横方向の一方側端部で同一の側に設けられており、
前記冷媒入口部(51)および前記冷媒出口部(52)が配置される前記同一の側の端部に対して前記横方向の他方側に設けられ、さらに前記冷媒入口部(51)から最も遠い部位にある前記風下側流路列群(210)に接続される前記風下側ヘッダタンク(11,411)の内部と、前記冷媒出口部(52)から最も遠い部位にある前記風上側流路列群(220)に接続される前記風上側ヘッダタンク(12,421)の内部とを連絡し、前記コア部(100)を構成する体格よりも前記横方向または前記上下方向に突出した位置に配置される連通手段(43)を有し、
前記冷媒入口部(51)から最も遠い部位にある風下側ヘッダタンク(11,411)内の一部の冷媒は前記連通手段(43)によって風上側に移動して風上側ヘッダタンク(12,421)に送られ、さらに前記上下方向反対側の風上側ヘッダタンク(12,321)に向けて前記最遠部位の風上側流路列群(220)を流れ、
一方、前記最遠部位の風下側ヘッダタンク(11,411)内の残余の冷媒は前記上下方向反対側の風下側ヘッダタンク(11,311)に向けて前記最遠部位の風下側流路列群(210)を流れた後、風上側に移動して前記風上側ヘッダタンク(12,321)で前記連通手段(43)を介した前記一部の冷媒と合流し、
前記最遠部位の風上側流路列群(220)は前記最遠部位の風下側流路列群(210)よりも前記横方向の幅が大きく形成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項2】
上下方向に伸長する複数のチューブ(20a)を横方向に並べて形成され内部に冷媒が流通する複数の通路からなる単一の流路列群を前記冷媒と熱交換される空気の下流側に並べて構成される複数の風下側流路列群(21)、および上下方向に伸長する複数のチューブ(20b)を横方向に並べて形成され内部に冷媒が流通する複数の通路からなる流路列群であって前記風下側流路列群(21)よりも前記空気の上流側に配置される複数の風上側流路列群(22)を有するコア部(100)と、
前記風下側流路列群(21)の上端に接続される風下側上部タンク(31)および前記風下側流路列群(21)の下端に接続される風下側下部タンク(41)からなり、前記風下側流路列群(21)の複数のチューブ(20a)内の冷媒を分配および収集するように形成される風下側ヘッダタンク(11)と、
前記風上側流路列群(22)の上端に接続される風上側上部タンク(32)および前記風上側流路列群(22)の下端に接続される風上側下部タンク(42)からなり、前記風上側流路列群(22)の複数のチューブ(20b)内の冷媒を分配および収集するように形成される風上側ヘッダタンク(12)と、
前記風下側流路列群(21)に冷媒を導入するために前記風下側ヘッダタンク(11)内部と連通するように設けられる冷媒入口部(51)と、
前記風上側流路列群(22)から冷媒を導出するために前記風上側ヘッダタンク(12)内部と連通するように設けられる冷媒出口部(52)と、
前記風下側流路列群(21)において前記冷媒流れが上昇流となる上昇流路列群(21a,210)と前記冷媒流れが下降流となる下降流路列群(21b)とが隣接して形成されるように前記風下側ヘッダタンク(11)内に設けられ、前記上昇流と前記下降流を反転させる風下側仕切り壁(31a,41a)と、
前記風上側流路列群(22)において前記冷媒流れが上昇流となる上昇流路列群(22a,220)と前記冷媒流れが下降流となる下降流路列群(22b)とが隣接して形成されるように前記風上側ヘッダタンク(12)内に設けられ、前記上昇流と前記下降流を反転させる風上側仕切り壁(32a,42a)と、
を備え、
前記冷媒入口部(51)および前記冷媒出口部(52)は前記各ヘッダタンク(11,12)の前記横方向の一方側端部で同一の側に設けられており、
前記冷媒入口部(51)および前記冷媒出口部(52)が配置される前記同一の側の端部に対して前記横方向の他方側に設けられ、前記冷媒入口部(51)から最も遠い部位にある前記風下側流路列群(210)に接続される前記風下側下部タンク(411)の内部と、前記冷媒出口部(52)から最も遠い部位にある前記風上側流路列群(220)に接続される前記風上側下部タンク(421)の内部とを連絡し、前記冷媒入口部(51)から最も遠い部位にある風下側下部タンク(411)内の冷媒の一部を前記最遠部位の風上側流路列群(220)に流入させる下部側連通路(43)を有し、
前記最遠部位の風下側下部タンク(411)内の一部の冷媒は前記下部側連通路(43)を通って風上側に移動して前記風上側下部タンク(421)に送られ、さらに前記最遠部位の風上側流路列群(220)を上昇して流れ前記最遠部位の風上側流路列群(220)に接続される前記風上側上部タンク(321)の内部に流入し、
一方、前記最遠部位の風下側下部タンク(411)内の残余の冷媒は、前記最遠部位の風下側下部タンク(411)内から流出し前記最遠部位の風下側流路列群(210)を上昇して流れ、前記最遠部位の風下側流路列群(210)に接続される前記風下側上部タンク(311)の内部を通って風上側に移動して前記最遠部位の風上側上部タンク(321)の内部に流入した所で前記一部の冷媒と合流し、
前記下部側連通路(43)の入口であって前記最遠部位の風下側下部タンク(411)の内部に臨む冷媒流入開口部(441a)は、前記最遠部位の風下側流路列群(210)を構成する複数のチューブの下端開口部(210a)よりも鉛直下方に開口部を有し、
前記最遠部位の風上側流路列群(220)は前記最遠部位の風下側流路列群(210)よりも前記横方向の幅が大きく形成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項3】
上下方向に伸長する複数のチューブ(20a)を横方向に並べて形成され内部に冷媒が流通する複数の通路からなる単一の流路列群を前記冷媒と熱交換される空気の下流側に並べて構成される複数の風下側流路列群(21)、および上下方向に伸長する複数のチューブ(20b)を横方向に並べて形成され内部に冷媒が流通する複数の通路からなる単一の流路列群を前記風下側流路列群(21)よりも前記空気の上流側に並べて構成される複数の風上側流路列群(22)を有するコア部(100)と、
前記風下側流路列群(21)の上端に接続される風下側上部タンク(31)および前記風下側流路列群(21)の下端に接続される風下側下部タンク(41)からなり、前記風下側流路列群(21)の複数のチューブ(20a)内の冷媒を分配および収集するように形成される風下側ヘッダタンク(11)と、
前記風上側流路列群(22)の上端に接続される風上側上部タンク(32)および前記風上側流路列群(22)の下端に接続される風上側下部タンク(42)からなり、前記風上側流路列群(22)の複数のチューブ(20b)内の冷媒を分配および収集するように形成される風上側ヘッダタンク(12)と、
前記風下側流路列群(21)に冷媒を導入するために前記風下側ヘッダタンク(11)内部と連通するように設けられる冷媒入口部(51)と、
前記風上側流路列群(22)から冷媒を導出するために前記風上側ヘッダタンク(12)内部と連通するように設けられる冷媒出口部(52)と、
前記風下側流路列群(21)において前記冷媒流れが上昇流となる上昇流路列群(21a,210)と前記冷媒流れが下降流となる下降流路列群(21b)とが隣接して形成されるように前記風下側ヘッダタンク(11)内に設けられ、前記上昇流と前記下降流を反転させる風下側仕切り壁(31a,41a)と、
前記風上側流路列群(22)において前記冷媒流れが上昇流となる上昇流路列群(22a,220)と前記冷媒流れが下降流となる下降流路列群(22b)とが隣接して形成されるように前記風上側ヘッダタンク(12)内に設けられ、前記上昇流と前記下降流を反転させる風上側仕切り壁(32a,42a)と、
を備え、
前記冷媒入口部(51)および前記冷媒出口部(52)は前記各ヘッダタンク(11,12)の前記横方向の一方側端部で同一の側に設けられており、
前記冷媒入口部(51)および前記冷媒出口部(52)が配置される前記同一の側の端部に対して前記横方向の他方側に設けられ、前記冷媒入口部(51)から最も遠い部位にある風下側流路列群(210)に接続される前記風下側上部タンク(311)の内部と、前記冷媒出口部(52)から最も遠い部位にある前記風上側流路列群(221)に接続される前記風上側上部タンク(321)の内部とを連絡し、前記冷媒入口部(51)から最も遠い部位にある風下側上部タンク(311)内の冷媒の一部を前記最遠部位の風上側流路列群(221)に流入させる上部側連通路(33A)を有し、
前記最遠部位の風下側上部タンク(311)内の一部の冷媒は前記上部側連通路(33A)を通って風上側に移動して前記風上側上部タンク(321)に送られ、さら前記最遠部位の前記風上側流路列群(221)を下降して流れ前記最遠部位の前記風上側流路列群(221)に接続される前記風上側下部タンク(421)の内部に流入し、
一方、前記最遠部位の風下側上部タンク(311)内の残余の冷媒は、前記最遠部位の風下側上部タンク(311)内から流出し前記最遠部位の風下側流路列群(211)を下降して流れ、前記最遠部位の風下側流路列群(211)に接続される前記風下側下部タンク(411)の内部を通って風上側に移動して前記最遠部位の前記風上側下部タンク(421)の内部に流入した所で前記一部の冷媒と合流し、
前記上部側連通路(33A)の入口であって前記最遠部位の風下側上部タンク(311)の内部に臨む冷媒流入開口部(341a)は、前記最遠部位の風下側流路列群(211)を構成する複数のチューブの上端開口部(211a)よりも鉛直上方に開口部を有し、
前記最遠部位の風上側流路列群(220,221)は前記最遠部位の風下側流路列群(210,211)よりも前記横方向の幅が大きく形成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項4】
上下方向に伸長する複数のチューブ(20a)を横方向に並べて形成され内部に冷媒が流通する複数の通路からなる単一の流路列群を前記冷媒と熱交換される空気の下流側に並べて構成される複数の風下側流路列群(21)、および上下方向に伸長する複数のチューブ(20b)を横方向に並べて形成され内部に冷媒が流通する複数の通路からなる単一の流路列群を前記風下側流路列群(21)よりも前記空気の上流側に並べて構成される複数の風上側流路列群(22)を有するコア部(100)と、
前記風下側流路列群(21)の上端に接続される風下側上部タンク(31)および前記風下側流路列群(21)の下端に接続される風下側下部タンク(41)からなり、前記風下側流路列群(21)の複数のチューブ(20a)内の冷媒を分配および収集するように形成される風下側ヘッダタンク(11)と、
前記風上側流路列群(22)の上端に接続される風上側上部タンク(32)および前記風上側流路列群(22)の下端に接続される風上側下部タンク(42)からなり、前記風上側流路列群(22)の複数のチューブ(20b)内の冷媒を分配および収集するように形成される風上側ヘッダタンク(12)と、
前記風下側流路列群(21)に冷媒を導入するために前記風下側ヘッダタンク(11)内部と連通するように設けられる冷媒入口部(51)と、
前記風上側流路列群(22)から冷媒を導出するために前記風上側ヘッダタンク(12)内部と連通するように設けられる冷媒出口部(52)と、
前記風下側流路列群(21)において前記冷媒流れが上昇流となる上昇流路列群(21a、210)と前記冷媒流れが下降流となる下降流路列群(21b)とが隣接して形成されるように前記風下側ヘッダタンク(11)内に設けられ、前記上昇流と前記下降流を反転させる風下側仕切り壁(31a,41a)と、
前記風上側流路列群(22)において前記冷媒流れが上昇流となる上昇流路列群(22a,220)と前記冷媒流れが下降流となる下降流路列群(22b)とが隣接して形成されるように前記風上側ヘッダタンク(12)内に設けられ、前記上昇流と前記下降流を反転させる風上側仕切り壁(32a,42a)と、
を備え、
前記冷媒入口部(51)および前記冷媒出口部(52)は前記各ヘッダタンク(11,12)の前記横方向の一方側端部で同一の側に設けられており、
前記冷媒入口部(51)および前記冷媒出口部(52)が配置される前記同一の側の端部に対して前記横方向の他方側に設けられ、前記冷媒入口部(51)から最も遠い部位にある前記風下側流路列群(210)に接続される前記風下側ヘッダタンク(11,411)の内部と、前記冷媒出口部(52)から最も遠い部位にある前記風上側流路列群(220)に接続される前記風上側ヘッダタンク(12,421)の内部とを連絡する連通手段(43)を有し、
さらに、前記コア部(100)は風上側に位置するコア部表面(100b)の方が風下側に位置するコア部表面(100a)よりも仮想の水平面に近づくように風上側に傾いて配置されており、
前記冷媒入口部(51)から最も遠い部位にある風下側ヘッダタンク(11,411)内の一部の冷媒は前記連通手段(43)によって風上側に移動して前記風上側ヘッダタンク(12,421)に送られ、さらに前記上下方向反対側の風上側ヘッダタンク(12,321)に向けて前記最遠部位の風上側流路列群(220)を流れ、
一方、前記最遠部位の風下側ヘッダタンク(11,411)内の残余の冷媒は前記上下方向反対側の風下側ヘッダタンク(11,311)に向けて前記最遠部位の風下側流路列群(210)を流れた後、風上側に移動して前記風上側ヘッダタンク(12,321)で前記連通手段(43)を介した前記一部の冷媒と合流し、
前記最遠部位の風上側流路列群(220)は前記最遠部位の風下側流路列群(210)よりも前記横方向の幅が大きく形成されていることを特徴とする熱交換器。

【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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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【図26】
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【図27】
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【図28】
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【図29】
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【図30】
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【図31】
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【図32】
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【図33】
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【公開番号】特開2012−177546(P2012−177546A)
【公開日】平成24年9月13日(2012.9.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−139069(P2012−139069)
【出願日】平成24年6月20日(2012.6.20)
【分割の表示】特願2007−336862(P2007−336862)の分割
【原出願日】平成19年12月27日(2007.12.27)
【出願人】(000004260)株式会社デンソー (27,639)
【Fターム(参考)】