JP2009113625A

JP2009113625A - エバポレータ

Info

Publication number: JP2009113625A
Application number: JP2007288601A
Authority: JP
Inventors: Hironaka Sasaki; 広仲佐々木
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2009-05-28

Abstract

【課題】下ヘッダタンクからの凝縮水の排水性能を向上しうるエバポレータを提供する。
【解決手段】エバポレータ30は、上下方向に間隔をおいて配置された左右方向に長い１対のヘッダタンク31,32と、両ヘッダタンク31,32間に左右方向に間隔をおいて配置された複数の熱交換管33と、左右方向に隣り合う熱交換管33間に配置されたフィン34とを備えている。下ヘッダタンク32を、タンク本体36と、タンク本体36の上面を覆う上面被覆部38を有する管接続用プレート37とにより形成する。管接続用プレート37の上面被覆部38外面における左右方向に隣り合う熱交換管33間に、前後方向にのびるとともに上方に突出した排水促進用凸部59を設ける。
【選択図】図２

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ＣＯ_２（二酸化炭素）などの超臨界冷媒が用いられ、かつカーエアコンとして車両に搭載される超臨界冷凍サイクルのエバポレータとして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、「超臨界冷凍サイクル」とは、高圧側において、冷媒が臨界圧力を超えた超臨界状態となる冷凍サイクルを意味するものとし、「超臨界冷媒」とは、超臨界冷凍サイクルに用いられる冷媒を意味するものとする。

また、この明細書および特許請求の範囲において、図１および図２の上下、左右をそれぞれ上下、左右というものとする。さらに、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する。

たとえば車両のカーエアコンに適用される超臨界冷凍サイクルのエバポレータとして、従来、上下方向に間隔をおいて配置された左右方向に長い１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間において左右方向に間隔をおいて配置された複数の熱交換管からなり、かつ前後方向に間隔をおいて設けられた２列の熱交換管群と、左右方向に隣り合う熱交換管間に配置されたコルゲートフィンとを備えたものが知られている。

しかしながら、このエバポレータにおいては、下ヘッダタンクの上面とコルゲートフィンの下端との間に比較的多くの凝縮水が溜まり、空気側圧力損失が増大してエバポレータの性能が低下したり、凝縮水が飛散するおそれがある。

そこで、このような問題を解決したエバポレータとして、上下方向に間隔をおいて配置された左右方向に長い１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間において左右方向に間隔をおいて配置された複数の熱交換管からなり、かつ前後方向に間隔をおいて設けられた２列の熱交換管群と、左右方向に隣り合う熱交換管間に配置されたコルゲートフィンとを備えており、下ヘッダタンクが、外側プレートと内側プレートとが積層されてろう付されることにより構成されており、外側プレートに、左右方向にのびるとともに内側プレートにより開口が閉鎖された外方膨出部からなり、かつ熱交換管の通路に通じる２つの冷媒流通部が前後方向に間隔をおいて形成され、内側プレートにおける各熱交換管と対応する部分に前後方向にのびる上方膨出部が形成され、上方膨出部に形成された管挿入穴に熱交換管の端部が挿入されて内側プレートにろう付され、下ヘッダタンクの前後両側縁部における隣り合う上方膨出部間の部分に排水溝が形成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）。

しかしながら、特許文献１記載のエバポレータの場合、内側プレートにおける各熱交換管と対応する部分に上方膨出部が形成され、上方膨出部に形成された管挿通穴に熱交換管の端部が挿入されて内側プレートにろう付されているので、内側プレートと外側プレートとの接合面積が比較的小さくなり、下ヘッダタンクの耐圧性が低下するおそれがある。特に、超臨界冷凍サイクルのエバポレータに用いた場合には、耐圧性が不足する。
特開２００５−２８３０１８号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、下ヘッダタンクからの凝縮水の排水性能を向上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)上下方向に間隔をおいて配置された左右方向に長い１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に左右方向に間隔をおいて配置された複数の熱交換管と、左右方向に隣り合う熱交換管間に配置されたフィンとを備えており、下ヘッダタンクが、タンク本体と、タンク本体の上面を覆う上面被覆部を有する管接続用プレートとからなるエバポレータであって、
管接続用プレートの上面被覆部外面における左右方向に隣り合う熱交換管間に、前後方向にのびるとともに上方に突出した排水促進用凸部が設けられているエバポレータ。

2)左右方向に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、前後方向に間隔をおいて複数設けられており、前端部の熱交換管群の左右方向に隣り合う熱交換管間に排水促進用凸部が設けられている上記1)記載のエバポレータ。

3)左右方向に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、前後方向に間隔をおいて複数設けられており、各熱交換管群の左右方向に隣り合う熱交換管間に排水促進用凸部が設けられている上記1)記載のエバポレータ。

4)排水促進用凸部が、管接続用プレートを上方に膨出させること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)下ヘッダタンクの前側面における各熱交換管と対応する部分に、上下方向にのびる排水溝が形成されている上記1)〜4)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。

6)下ヘッダタンクの上面に、排水溝の上端に連なりかつ熱交換管側にのびる排水補助溝が形成されている上記5)記載のエバポレータ。

7)下ヘッダタンクの管接続用プレートが、上面被覆部の前後両側縁部に連なりかつタンク本体の前後両側面を覆う側面被覆部を有しており、側面被覆部に排水溝が形成されているとともに、上面被覆部に排水補助溝が形成されている上記6)記載のエバポレータ。

8)下ヘッダタンクのタンク本体が、左右方向に伸びる少なくとも１つの外方膨出部を有する第１プレートと、管接続用プレートと第１プレートとの間に、第１プレートの外方膨出部の開口を塞ぐように介在させられるとともに両プレートに接合された第２プレートとよりなり、管接続用プレートにおける外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が管接続用プレートの長さ方向に間隔をおいて貫通状に形成され、タンク本体の第２プレートに、管接続用プレートの各管挿入穴を第１プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、熱交換管の両端部が両ヘッダタンクの管接続用プレートの管挿入穴内に挿入されて管接続用プレートにろう付されている上記1)〜7)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。

上記1)および2)のエバポレータによれば、管接続用プレートの上面被覆部外面における左右方向に隣り合う熱交換管間に、前後方向にのびるとともに上方に突出した排水促進用凸部が設けられているので、熱交換管と排水促進用凸部との間に少量の凝縮水が溜まった時点で、凝縮水は風により前方に押し流されて下ヘッダタンクの下方に流下する。したがって、下ヘッダタンクからの凝縮水の排水性能が向上し、下ヘッダタンクの上面とコルゲートフィンの下端との間に多くの凝縮水が溜まることが防止される。その結果、下ヘッダタンクからの凝縮水の排水性能が向上し、下ヘッダタンクの上面とコルゲートフィンの下端との間に多くの凝縮水が溜まることに起因する空気側圧力損失の増大によるエバポレータの性能低下や、凝縮水の飛散が防止される。

上記3)のエバポレータによれば、下ヘッダタンクからの凝縮水の排水性能が一層向上する。また、下ヘッダタンクの上面とフィンとの間を通過する風の量が減少し、凝縮水の飛散が防止される。

上記4)のエバポレータのように、排水促進用凸部が、管接続用プレートを上方に膨出させることにより形成されていたとしても、排水促進用凸部が左右に隣り合う熱交換管の間に設けられているので、管接続用プレートとタンク本体との接合面積が、特許文献１記載のエバポレータにおける内側プレートと外側プレートとの接合面積よりも大きくなり、下ヘッダタンクの耐圧性の低下を防止することができる。

上記5)および6)のエバポレータによれば、下ヘッダタンクからの凝縮水の排水性能が一層向上する。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明によるエバポレータを超臨界冷凍サイクルのエバポレータに適用したものである。

図１および図２はこの発明を適用したエバポレータの全体構成を示し、図３〜図９はエバポレータの要部の構成を示し、図１０は図１のエバポレータにおける冷媒の流れを示す。

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。

図１〜図４において、超臨界冷媒、たとえばＣＯ_２を使用する超臨界冷凍サイクルのエバポレータ(30)は、上下方向に間隔をおいて配置されかつ左右方向に伸びる２つのヘッダタンク(31)(32)と、両ヘッダタンク(31)(32)間に、左右方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の扁平状熱交換管(33)と、左右方向に隣接する熱交換管(33)どうしの間の通風間隙、および左右両端の熱交換管(33)の外側に配置されて熱交換管(33)にろう付されたコルゲートフィン(34)と、左右両端のコルゲートフィン(34)の外側にそれぞれ配置されてコルゲートフィン(34)にろう付されたアルミニウムベア製サイドプレート(35)とを備えている。

上ヘッダタンク(31)は、アルミニウム製タンク本体(36)と、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートから形成され、かつタンク本体(36)の下面を覆うようにタンク本体(36)にろう付された管接続用プレート(37)とを備えている。タンク本体(36)は、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートから形成され、かつ上側（外側）に配置された第１プレート(36A)と、金属ベア材、ここではアルミニウムベア材からなり、かつ第１プレート(36A)と管接続用プレート(37)との間に介在させられて両プレート(36A)(37)にろう付された第２プレート(36B)とにより構成されている。そして、上ヘッダタンク(31)には、前後方向に間隔をおいて形成された２つのヘッダ部(1)(2)および(3)(4)からなる組が左右方向に間隔をおいて２組設けられている（図１参照）。

上ヘッダタンク(31)のタンク本体(36)の第１プレート(36A)の右側部分および左側部分に、それぞれ左右方向に伸びる２つの外方膨出部(39A)(39B)(39C)(39D)が前後方向に間隔をおいて形成されている。各外方膨出部(39A)〜(39D)の膨出高さ、長さおよび幅は等しくなっている。以下、この実施形態において、右側前部分の外方膨出部(39A)を第１外方膨出部、右側後部分の外方膨出部(39B)を第２外方膨出部、左側前部分の外方膨出部(39C)を第３外方膨出部、左側後部分の外方膨出部(39D)を第４外方膨出部というものとする。第１外方膨出部(39A)と第２外方膨出部(39B)とが組をなし、第３外方膨出部(39C)と第４外方膨出部(39D)とが組をなしている。第１プレート(36A)における第１〜第４外方膨出部(39A)〜(39D)の内部空間(39a)(39b)(39c)(39d)の下側を向いた開口は第２プレート(36B)により塞がれている。第１および第２外方膨出部(39A)(39B)の内部空間(39a)(39b)は、それぞれＣＯ_２を左右方向に流すようになっている。第１プレート(36A)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施することにより形成されている。

管接続用プレート(37)は、タンク本体(36)の下面を被覆する下面被覆部(38)と、下面被覆部(38)の前後両側縁に一体に形成されかつタンク本体の前後両側面を被覆する側面被覆部(42)とを備えている。管接続用プレート(37)の下面被覆部(38)の前後両側部分に、それぞれ前後方向に長い複数の貫通状管挿入穴(41)が、左右方向に間隔をおいて形成されている。前側の右半部に形成された複数の管挿入穴(41)は、第１プレート(36A)の第１外方膨出部(39A)の左右方向の範囲内に形成され、後側の右半部に形成された複数の管挿入穴(41)は、第２外方膨出部(39B)の左右方向の範囲内に形成され、前側の左半部に形成された複数の管挿入穴(41)は、第３外方膨出部(39C)の左右方向の範囲内に形成され、後側の左半部に形成された複数の管挿入穴(41)は、第４外方膨出部(39D)の左右方向の範囲内に形成されている。また、各管挿入穴(41)の長さは、各外方膨出部(39A)〜(39D)の前後方向の幅よりも若干長く、管挿入穴(41)の前後両端部は各外方膨出部(39A)〜(39D)の前後両側縁よりも外方に突出している（図３および図４参照）。また、管接続用プレート(37)の各側面被覆部(42)は、上方に突出して先端が第１プレート(36A)の外面まで至り、かつ第１プレート(36A)と第２プレート(36B)との境界部分を全長にわたって覆っており、第１プレート(36A)および第２プレート(36B)の前後両側面にろう付されている。各側面被覆部(42)の突出端に、第１プレート(36A)の外面に係合する複数の係合部(43)が、左右方向に間隔をおいて一体に形成され、第１プレート(36A)にろう付されている。管接続用プレート(37)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより形成されている。

上ヘッダタンク(31)のタンク本体(36)の第２プレート(36B)に、管接続用プレート(37)の管挿入穴(41)を第１プレート(36A)の外方膨出部(39A)〜(39D)の内部空間(39a)〜(39d)に通じさせる貫通状連通穴(44)が、管挿入穴(41)と同じ数だけ形成されている。連通穴(44)は管挿入穴(41)よりも一回り大きくなっている。そして、管接続用プレート(37)の前側の右半部に形成された複数の管挿入穴(41)は、第２プレート(36B)の前側の右半部に形成された複数の連通穴(44)を介して第１外方膨出部(39A)の内部空間(39a)に通じさせられ、同じく後側の右半部に形成された複数の管挿入穴(41)は、第２プレート(36B)の後側の右半部に形成された複数の連通穴(44)を介して第２外方膨出部(39B)の内部空間(39b)に通じさせられ、同じく前側の左半部に形成された複数の管挿入穴(41)は、第２プレート(36B)の前側の左半部に形成された複数の連通穴(44)を介して第３外方膨出部(39C)の内部空間(39c)に通じさせられ、同じく後側の左半部に形成された複数の管挿入穴(41)は、第２プレート(36B)の後側の左半部に形成された複数の連通穴(44)を介して第４外方膨出部(39D)の内部空間(39d)に通じさせられている。

図３および図５に示すように、タンク本体の第２プレート(36B)における第１プレート(36A)の第１外方膨出部(39A)の内部空間(39a)に通じるすべての連通穴(44)および第２外方膨出部(39B)の内部空間(39b)に通じるすべての連通穴(44)は、それぞれ第２プレート(36B)における左右方向に隣り合う連通穴(44)間の前後方向中央部分を切除することにより形成された連通部(46)により連通させられている。そして、第１プレート(36A)の第１および第２外方膨出部(39A)(39B)の内部空間(39a)(39b)に通じるすべての連通穴(44)を連通させる連通部(46)、および連通穴(44)の前後方向中央部によって、第２プレート(36B)に、第１プレート(36A)の第１および第２外方膨出部(39A)(39B)の内部空間(39a)(39b)に通じかつ冷媒が左右方向に流れる冷媒流通部(40A)(40B)が形成されている。

図４および図５に示すように、第２プレート(36B)における第１プレート(36A)の第３外方膨出部(39C)の内部空間(39c)に通じる各連通穴(44)と第４外方膨出部(39D)の内部空間(39d)に通じる各連通穴(44)とは、第２プレート(36B)における前後方向に隣り合う連通穴(44)間の部分を切除することにより形成された冷媒ターン用連通部(45)により連通させられ、これにより第１プレート(36A)の第３および第４外方膨出部(39C)(39D)の内部空間(39c)(39d)どうしが相互に通じ合っている。第２プレート(36B)は、アルミニウムベア材にプレス加工を施すことにより形成されている。

図５および図６に示すように、３つのプレート(36A)(36B)(37)の右端部には、それぞれ前後方向に間隔をおいて２つの右方突出部(36a)(36b)(37a)が形成されている。第２プレート(36B)には、前後２つの外方突出部(36b)の先端から右端部の連通穴(44)に通じる切り欠き(47)が形成されており、これにより上ヘッダタンク(31)の右端部に、第２プレート(36B)の前側の冷媒流通部(40A)および第１プレート(36A)の第１外方膨出部(39A)の内部空間(39a)に通じる冷媒入口(48)と、第２プレート(36B)の後側の冷媒流通部(40B)および第１プレート(36A)の第２外方膨出部(39B)の内部空間(39b)に通じる冷媒出口(49)とが形成されている。３つのプレート(36A)(36B)(37)の２つの右方突出部(36a)(36b)(37a)にまたがるように、冷媒入口(48)に通じる冷媒流入路(52)および冷媒出口(49)に通じる冷媒流出路(53)を有する冷媒入出部材(51)が、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシート(57)により上ヘッダタンク(31)にろう付されている。冷媒入出部材(51)は、金属ベア材、ここではアルミニウムベア材からなる。

そして、上ヘッダタンク(31)のタンク本体(36)を構成する２つのプレート(36A)(36B)および管接続用プレート(37)における第１および第２外方膨出部(39A)(39B)と対応する部分により、入口ヘッダ部(1)および出口ヘッダ部(2)が形成され、同じく上ヘッダタンク(31)のタンク本体(36)を構成する２つのプレート(36A)(36B)および管接続用プレート(37)における第３および第４外方膨出部(39A)(39B)と対応する部分により、２つの中間ヘッダ部(3)(4)が形成されている。タンク本体(36)の第１プレート(36A)の第１および第２外方膨出部(39A)(39B)の内部空間(39a)(39b)と第２プレート(36B)の冷媒流通部(40A)(40B)とによって、下方に開口するとともに当該開口が管接続用プレート(37)により塞がれた入口ヘッダ部(1)および出口ヘッダ部(2)の中空部(1A)(2A)が形成されている。また、タンク本体(36)の第１プレート(36A)の第３および第４外方膨出部(39C)(39D)の内部空間(39c)(39d)と、第２プレート(36B)の連通穴(44)および冷媒ターン用連通部(45)の一部分とによって、下方に開口するとともに当該開口が管接続用プレート(37)により塞がれた両中間ヘッダ部(3)(4)の中空部(3A)(4A)が形成されている。２つの中間ヘッダ部(3)(4)の中空部(3A)(4A)どうしは、冷媒ターン用連通部(45)を介して相互に連通させられている。

図１〜図４および図７に示すように、下ヘッダタンク(32)は、上ヘッダタンク(31)とほぼ同様な構成であり、同一物および同一部分に同一符号を付す。両ヘッダタンク(31)(32)は、管接続用プレート(37)どうしが対向するように配置されており、上ヘッダタンク(31)の下面被覆部(38)は下ヘッダタンク(32)では上面被覆部(38)となっている。下ヘッダタンク(32)の上ヘッダタンク(31)との相違点は以下に述べるとおりである。

下ヘッダタンク(32)の第１プレート(36A)に、左右方向に伸びる２つの外方膨出部(54A)(54B)が前後方向に間隔をおいて形成されている。両外方膨出部(54A)(54B)は、それぞれ上ヘッダタンク(31)の第１プレート(36A)の第１外方膨出部(39A)と第３外方膨出部(39C)、および第２外方膨出部(39B)と第４外方膨出部(39D)とにそれぞれまたがるように第１プレート(36A)の右端部から左端部にかけて形成されている。前後両外方膨出部(54A)(54B)の膨出高さおよび幅は、上ヘッダタンク(31)の第１プレート(36A)の外方膨出部(39A)〜(39D)の膨出高さおよび幅と等しくなっている。前後両外方膨出部(54A)(54B)の内部空間(54a)(54b)は、それぞれＣＯ_２を左右方向に流すようになっており、ＣＯ_２は、前側外方膨出部(54A)の内部空間(54a)を右から左に流れ、後側外方膨出部(54B)の内部空間(54b)を左から右に流れるようになっている。なお、両外方膨出部(54A)(54B)は連通させられていない。

管接続用プレート(37)の前後両側部分に、それぞれ前後方向に長い複数の貫通状管挿入穴(41)が、左右方向に間隔をおいて形成され、これにより前後２つの管挿入穴群(58A)(58B)が前後方向に間隔をおいて設けられている。前後の管挿入穴群(58A)(58B)の管挿入穴(41)の左右方向の位置は同一となっている。前側管挿入穴群(58A)の全管挿入穴(41)は、第１プレート(36A)の前側外方膨出部(54A)の左右方向の範囲内に形成され、後側管挿入穴群(58B)の全管挿入穴(41)は、後側外方膨出部(54B)の左右方向の範囲内に形成されている。

下ヘッダタンク(32)の管接続用プレート(37)における両管挿入穴群(58A)(58B)の左右方向に隣り合う管挿入穴(41)間、すなわち左右方向に隣り合う熱交換管(33)の間に、前後方向にのびるとともに上方に突出した排水促進用凸部(59)が設けられている。排水促進用凸部(59)は、管接続用プレート(37)を上方に膨出させることにより形成されている。また、両管挿入穴群(58A)(58B)の各管挿入穴(41)、すなわち各熱交換管(33)と対応する位置において、下ヘッダタンク(32)の管接続用プレート(37)の各側面被覆部(42)に、上下方向にのびる排水溝(61)が形成され、同じく上面被覆部(38)の上面における前後両側縁部に、排水溝(61)に連なりかつ熱交換管(33)側（前後方向内側）にのびる排水補助溝(62)が形成されている。

タンク本体(36)の第２プレート(36B)における管接続用プレート(37)の管挿入穴(41)と対応する位置に形成され、かつ管挿入穴(41)を各外方膨出部(54A)(54B)の内部空間(54a)(54b)に通じさせるすべての連通穴(44)は、第２プレート(36B)における左右方向に隣り合う連通穴(44)間の部分を切除することによって形成された連通部(46)により連通させられている。そして、第１プレート(36A)の前後両外方膨出部(54A)(54B)の内部空間(54a)(54b)に通じるすべての連通穴(44)を連通させる連通部(46)、および連通穴(44)の前後方向中央部によって、第２プレート(36B)に、第１プレート(36A)の前後両外方膨出部(54A)(54B)の内部空間(54a)(54b)に通じかつ冷媒が左右方向に流れる冷媒流通部(55A)(55B)が形成されている（図７参照）。

なお、下ヘッダタンク(32)には冷媒入口(48)および冷媒出口(49)は形成されていない。

そして、下ヘッダタンク(31)のタンク本体(36)を構成する２つのプレート(36A)(36B)および管接続用プレート(37)における前後両外方膨出部(54A)(54B)と対応する部分により、前後２つの中間ヘッダ部(5)(6)が形成されている。タンク本体(36)の第１プレート(36A)の前後両外方膨出部(54A)(54B)の内部空間(54a)(54b)と第２プレート(36B)の冷媒流通部(55A)(55B)とによって、上方に開口するとともに当該開口が管接続用プレート(37)により塞がれた両中間ヘッダ部(5)(6)の中空部(5A)(6A)が形成されている。

熱交換管(33)は、金属のベア材、ここではアルミニウム製押出形材からなり、前後方向に幅広の扁平状で、その内部に長さ方向に伸びる複数の冷媒通路(33a)が並列状に形成されている。熱交換管(33)の両端部は、それぞれ両ヘッダタンク(31)(32)の管挿入穴(41)に挿入され、かつヘッダ部(1)〜(6)の中空部(1A)〜(6A)内に突出した状態で、管接続用プレート(37)のろう材層を利用して管接続用プレート(37)にろう付されている。すなわち、熱交換管(33)の両端は第２プレート(36B)の厚さ方向の中間部まで連通穴(44)内に入り込んでいる（図４参照）。全熱交換管(33)は、左右方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の熱交換管(33)からなる複数列、ここでは前後２列の熱交換管群(56A)(56B)に分けられている。前側熱交換管群(56A)の右半部に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は、上ヘッダタンク(31)の入口ヘッダ部(1)の中空部(1A)内および下ヘッダタンク(32)の前側中間ヘッダ部(5)の中空部(5A)内の右側部分に通じるように両ヘッダタンク(31)(32)に接続され、同じく左半部に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は、上ヘッダタンク(31)の前側の左側に位置する中間ヘッダ部(3)の中空部(3A)内および下ヘッダタンク(32)の前側中間ヘッダ部(5)の中空部(5A)内の左側部分に通じるように両ヘッダタンク(31)(32)に接続されている。また、後側熱交換管群(56B)の右半部に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は、上ヘッダタンク(31)の出口ヘッダ部(2)の中空部(2A)内および下ヘッダタンク(32)の後側中間ヘッダ部(6)の中空部(6A)内の右側部分に通じるように両ヘッダタンク(31)(32)に接続され、同じく左半部に位置する複数の熱交換管(33)の上下両端部は、上ヘッダタンク(31)の後側の左側に位置する中間ヘッダ部(4)の中空部(4A)内および下ヘッダタンク(32)の後側中間ヘッダ部(6)の中空部(6A)内の左側部分に通じるように両ヘッダタンク(31)(32)に接続されている。前後両熱交換管群(56A)(56B)の左右方向に隣り合う熱交換管(33)間に、排水促進用凸部(59)が設けられている。

なお、熱交換管(33)としては、アルミニウム押出形材製のものに代えて、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートに圧延加工を施すことにより形成され、かつ連結部を介して連なった２つの平坦壁形成部と、各平坦壁形成部における連結部とは反対側の側縁より***状に一体成形された側壁形成部と、平坦壁形成部の幅方向に所定間隔をおいて両平坦壁形成部よりそれぞれ***状に一体成形された複数の仕切壁形成部とを備えた板を、連結部においてヘアピン状に曲げて側壁形成部どうしを突き合わせて相互にろう付し、仕切壁形成部により仕切壁を形成したものを用いてもよい。

コルゲートフィン(34)は両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートを用いて波状に形成されたものであり、その波頭部と波底部を連結する連結部に、前後方向に並列状に複数のルーバが形成されている。コルゲートフィン(34)は前後両熱交換管群(56A)(56B)に共有されており、その前後方向の幅は前側熱交換管群(56A)の熱交換管(33)(33)の前側縁と後側熱交換管群(56B)の熱交換管(33)(33)の後側縁との間隔をほぼ等しくなっている。なお、１つのコルゲートフィン(34)が前後両熱交換管群(56A)(56B)に共有される代わりに、両熱交換管群(56A)(56B)の隣り合う熱交換管(33)どうしの間にそれぞれコルゲートフィンが配置されていてもよい。

両ヘッダタンク(31)(32)は、図８および図９に示すようにして製造されている。

まず、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより、外方膨出部(39A)(39B)(39C)(39D)(54A)(54B)を有する第１プレート(36A)を形成する。また、アルミニウムベア材にプレス加工を施すことにより、連通穴(44)、連通部(45)(46)および冷媒流通部(40A)(40B)(55A)(55B)を有する第２プレート(36B)を形成する。さらに、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより、下面被覆部(38)、管挿入穴(41)、側面被覆部(42)および側面被覆部(42)に真っ直ぐに連なった係合部形成用突片(43A)を有する上ヘッダタンク(31)用の管接続用プレート(37)を形成する。また、上面被覆部(38)、管挿入穴(41)、側面被覆部(42)、側面被覆部(42)に真っ直ぐに連なった係合部形成用突片(43A)、排水促進用凸部(59)、排水溝(61)および排水補助溝(62)を有する下ヘッダタンク(32)用の管接続用プレート(37)を形成する。なお、上ヘッダタンク(31)の第１プレート(36A)、第２プレート(36B)および管接続用プレート(37)には、それぞれ右方突出部(36a)(36b)(37a)を形成し、さらに第２プレート(36B)には切り欠き(47)を形成しておく。

ついで、３つのプレート(36A)(36B)(37)を積層状に組み合わせた後、突片(43A)を曲げて係合部(43)を形成し、係合部(43)を第１プレート(36A)に係合させて仮止め体をつくる。その後、第１プレート(36A)のろう材層および管接続用プレート(37)のろう材層を利用して第１プレート(36A)と第２プレート(36B)、第２プレート(36B)と管接続用プレート(37)の下面被覆部(38)または上面被覆部(38)とを相互にろう付するとともに、側面被覆部(42)を第２プレート(36B)および第１プレート(36A)の前後両側面にろう付し、さらに係合部(43)を第１プレート(36A)にろう付する。こうして、両ヘッダタンク(31)(32)が製造されている。

エバポレータ(30)は、ヘッダタンク(31)(32)を製造する際の上述した２つの仮止め体と、複数の熱交換管(33)およびコルゲートフィン(34)とを用意すること、２つの仮止め体を、管接続用プレート(37)どうしが対向するように間隔をおいて配置すること、複数の熱交換管(33)とコルゲートフィン(34)とを交互に配置すること、熱交換管(33)の両端部をそれぞれ両仮止め体の管接続用プレート(37)の管挿入穴(41)内に挿入すること、両端のコルゲートフィン(34)の外側にサイドプレート(35)を配置すること、３つのプレート(36A)(36B)(37)にまたがるように、ブレージングシート(57)を介して冷媒入出部材(51)を配置すること、ならびに仮止め体の３つのプレート(36A)(36B)(37)を相互にろう付してヘッダタンク(31)(32)を形成すると同時に、熱交換管(33)をヘッダタンク(31)(32)に、フィン(34)を熱交換管(33)に、サイドプレート(35)をフィン(34)に、入出部材(51)を上ヘッダタンク(31)にそれぞれろう付することによって製造される。

エバポレータ(30)は、圧縮機、ガスクーラ、減圧器およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器とともに超臨界冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして車両、たとえば自動車に搭載される。

上述したエバポレータ(30)において、図１０に示すように、減圧器としての膨張弁を通過して減圧された液相のＣＯ_２が、入出部材(51)の冷媒流入路(52)を通って冷媒入口(48)から上ヘッダタンク(31)の入口ヘッダ部(1)の中空部(1A)内に入り、中空部(1A)内を左方に流れながら分流して、中空部(1A)内に通じているすべての冷媒流入側熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入する。

入口ヘッダ部(1)の中空部(1A)内に通じているすべての冷媒流入側熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入したＣＯ_２は、冷媒通路(33a)内を下方に流れて下ヘッダタンク(32)の前側中間ヘッダ部(5)の中空部(5A)内の右側部分に流入し、中空部(5A)内を左方に流れ、分流してすべての冷媒流入側熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入する。

下ヘッダタンク(32)の前側中間ヘッダ部(5)の中空部(5A)内に通じているすべての冷媒流入側熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入したＣＯ_２は、流れ方向を変えて冷媒通路(33a)内を上方に流れて上ヘッダタンク(31)の前側中間ヘッダ部(3)の中空部(3A)内に入り、第２プレート(36B)の冷媒ターン用連通部(45)を通って後側中間ヘッダ部(4)の中空部(4A)内に入る。後側中間ヘッダ部(4)の中空部(4A)内に流入したＣＯ_２は、中空部(4A)内に通じているすべての熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入し、流れ方向を変えて冷媒通路(33a)内を下方に流れて下ヘッダタンク(32)の後側中間ヘッダ部(6)の中空部(6A)内の左側部分に流入し、中空部(6A)内を右方に流れ、分流してすべての冷媒流入側熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入する。

下ヘッダタンク(32)の後側中間ヘッダ部(6)の中空部(6A)内に通じているすべての熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内に流入したＣＯ_２は、流れ方向を変えて冷媒通路(33a)内を上方に流れて上ヘッダタンク(31)の出口ヘッダ部(2)の中空部(2A)内に入り、中空部(2A)内を右方に流れ、冷媒出口(49)および入出部材(51)の冷媒流出路(53)を通って流出する。そして、ＣＯ_２が熱交換管(33)の冷媒通路(33a)内を流れる間に、通風間隙を図１および図１０に矢印Ｘで示す方向に流れる空気と熱交換をし、気相となって流出する。

このとき、コルゲートフィン(34)の表面に凝縮水が発生し、この凝縮水が、コルゲートフィン(34)および熱交換管(33)を伝って下ヘッダタンク(32)の上面に流下する。後側（風上側）において下ヘッダタンク(32)の上面に流下してきた凝縮水は、管接続用プレート(37)の上面被覆部(38)上における後側熱交換管群(56B)の熱交換管(33)と排水促進用凸部(59)との間の部分を通って前側に流れ、さらに前側熱交換管群(56A)の熱交換管(33)と排水促進用凸部(59)との間の部分を通って前側に流れ、下ヘッダタンク(32)の下方に流下する。前側において下ヘッダタンク(32)の上面に流下してきた凝縮水は、管接続用プレート(37)の上面被覆部(38)上における後側熱交換管群(56B)の熱交換管(33)と排水促進用凸部(59)との間の部分を通って前側に流れ、下ヘッダタンク(32)の下方に流下する。そして、排水補助溝(62)および排水溝(61)の働きにより、凝縮水の下ヘッダタンク(32)から下方への流下がスムーズに行われる。また、後側（風上側）において下ヘッダタンク(32)の上面に流下してきた凝縮水は、後側の排水補助溝(62)および排水溝(61)の働きにより、下ヘッダタンク(32)の下方に流下することもある。

したがって、下ヘッダタンク(32)の上面とコルゲートフィン(34)の下端との間に多くの凝縮水が溜まることに起因する空気側圧力損失の増大が防止され、その結果エバポレータ(30)の性能低下が防止される。しかも、下ヘッダタンク(32)の上面とコルゲートフィン(34)端との間に比較的多くの凝縮水が溜まる前に、熱交換管(33)と排水促進用凸部(59)との間に少量の凝縮水が溜まった時点で、凝縮水は風により前方に押し流されて下ヘッダタンク(32)の下方に流下するので、下ヘッダタンク(32)からの凝縮水の飛散が効果的に防止される。

上記実施形態では、タンク本体(36)の第２プレート(36B)の数は１であるが、これに限定されるものではなく、第１プレート(36A)と管接続用プレート(37)との間に、複数の第２プレート(36B)が積層状に介在させられていてもよい。この場合、各第２プレート(36B)に連通穴(44)、連通部(45)(46)などが形成される。

また、上記実施形態においては、この発明による熱交換器が超臨界冷凍サイクルのエバポレータに適用されているが、これに限るものではなく、この発明による熱交換器は、他の用途に供されることもある。

さらに、上記実施形態においては、超臨界冷凍サイクルの超臨界冷媒として、ＣＯ_２が使用されているが、これに限定されるものではなく、エチレン、エタン、酸化窒素などが使用される。

この発明による熱交換器を適用したエバポレータの全体構成を示す一部切り欠き斜視図である。図１のガスクーラの後方から前方を見た一部省略垂直断面図である。図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。図２のＢ−Ｂ線拡大断面図である。図２のＣ−Ｃ線断面図である。図１のエバポレータにおける上ヘッダタンクの右端部を示す分解斜視図である。図２のＤ−Ｄ線断面図である。図１のエバポレータの上ヘッダタンクの部分を示す分解斜視図である。図１のエバポレータの下ヘッダタンクの部分を示す分解斜視図である。図１のエバポレータにおける冷媒の流れを示す図である。

符号の説明

(30)：エバポレータ
(31)：上ヘッダタンク
(32)：下ヘッダタンク
(33)：熱交換管
(34)：コルゲートフィン
(36)：タンク本体
(36A)：第１プレート
(36B)：第２プレート
(37)：管接続用プレート
(38)：上面被覆部
(39A)(39B)(39C)(39D)：外方膨出部
(41)：管挿入穴
(42)：側面被覆部
(44)：連通穴
(59)：排水促進用凸部
(56A)(56B)：熱交換管群
(61)：排水溝
(62)：排水補助溝

Claims

上下方向に間隔をおいて配置された左右方向に長い１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に左右方向に間隔をおいて配置された複数の熱交換管と、左右方向に隣り合う熱交換管間に配置されたフィンとを備えており、下ヘッダタンクが、タンク本体と、タンク本体の上面を覆う上面被覆部を有する管接続用プレートとからなるエバポレータであって、
管接続用プレートの上面被覆部外面における左右方向に隣り合う熱交換管間に、前後方向にのびるとともに上方に突出した排水促進用凸部が設けられているエバポレータ。
左右方向に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、前後方向に間隔をおいて複数設けられており、前端部の熱交換管群の左右方向に隣り合う熱交換管間に排水促進用凸部が設けられている請求項１記載のエバポレータ。
左右方向に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、前後方向に間隔をおいて複数設けられており、各熱交換管群の左右方向に隣り合う熱交換管間に排水促進用凸部が設けられている請求項１記載のエバポレータ。
排水促進用凸部が、管接続用プレートを上方に膨出させること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。
下ヘッダタンクの前側面における各熱交換管と対応する部分に、上下方向にのびる排水溝が形成されている請求項１〜４のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
下ヘッダタンクの上面に、排水溝の上端に連なりかつ熱交換管側にのびる排水補助溝が形成されている請求項５記載のエバポレータ。
下ヘッダタンクの管接続用プレートが、上面被覆部の前後両側縁部に連なりかつタンク本体の前後両側面を覆う側面被覆部を有しており、側面被覆部に排水溝が形成されているとともに、上面被覆部に排水補助溝が形成されている請求項６記載のエバポレータ。
下ヘッダタンクのタンク本体が、左右方向に伸びる少なくとも１つの外方膨出部を有する第１プレートと、管接続用プレートと第１プレートとの間に、第１プレートの外方膨出部の開口を塞ぐように介在させられるとともに両プレートに接合された第２プレートとよりなり、管接続用プレートにおける外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が管接続用プレートの長さ方向に間隔をおいて貫通状に形成され、タンク本体の第２プレートに、管接続用プレートの各管挿入穴を第１プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、熱交換管の両端部が両ヘッダタンクの管接続用プレートの管挿入穴内に挿入されて管接続用プレートにろう付されている請求項１〜７のうちのいずれかに記載のエバポレータ。