JP2016200312A - 熱交換器、および熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接によりヘッダタンクに対してコネクタを接合しても、コネクタとヘッダタンクとの安定した接合状態を確保すると共に、ヘッダタンクの気密性を確保することが可能な熱交換器、およびその製造方法を提供する。【解決手段】各コネクタ６、７におけるタンク外殻部材４１との当接部位６３、７３のうち、その厚みが小さい部位であって、プレート部材４２の外縁部４２２に結合されるタンク外殻部材４１の外周端部４１２から離れた部位を溶接によりタンク外殻部材４１に接合する。【選択図】図８

Description

本発明は、熱交換器、およびその製造方法に関する。

従来、熱交換器として、ヘッダタンクに設けられた貫通穴に、配管接続用のコネクタの突出部を挿入して変形させることで、ヘッダタンクに対してコネクタを仮固定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、ヘッダタンクに対してコネクタを仮固定する工程において、ヘッダタンクの内側に成形用治具を配置し、当該成形用治具により、コネクタの突出部を変形させることで、ヘッダタンクに対してコネクタを仮固定している。また、特許文献１では、ヘッダタンクとして、外殻を形成するタンク外殻部とチューブを接続するプレート部材とを嵌合により結合する分割タイプのヘッダタンクが採用されている。

特開２００７−２０５６２１号公報

しかしながら、特許文献１の如く、成形用治具によりヘッダタンクの内側からコネクタの突出部を変形させる方法は、当該成形用治具の複雑な操作が必要となり、熱交換器の製造工数が複雑となることから好ましくない。

そこで、本発明者らは、溶接によってヘッダタンクの外表面にコネクタを接合することで、ヘッダタンクに対してコネクタを仮固定することを検討している。

ところが、コネクタは耐圧性等を考慮してブロック状に構成されており、ヘッダタンクにおける外表面を構成する部位に比べて厚肉で熱容量が大きいことから、溶接時にコネクタ側がヘッダタンク側よりも温度が上がり難い傾向がある。このため、溶接によってヘッダタンクの外表面にコネクタを接合する場合、コネクタ側が溶けなかったり、ヘッダタンク側が損傷したりすることで接合状態が安定しないという問題がある。

また、特許文献１では、ヘッダタンクをタンク外殻部とプレート部材とで構成する分割タイプのヘッダタンクを採用すると共に、タンク外殻部とプレート部材との結合部付近にコネクタを接続するようにしている。

このような構成において、溶接によりヘッダタンクに対してコネクタを仮固定すると、溶接時に生ずる熱歪みがヘッダタンクにおけるタンク外殻部とプレート部材との結合状態に影響する可能性がある。このことは、ヘッダタンクの気密性が低下する要因となることから好ましくない。

本発明は上記点に鑑みて、溶接によりヘッダタンクに対してコネクタを接合しても、コネクタとヘッダタンクとの安定した接合状態を確保すると共に、ヘッダタンクの気密性を確保することが可能な熱交換器、およびその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、熱交換対象流体を流通させる複数のチューブ（２１）が積層された積層体（２）と、積層体の積層方向に延びると共に、複数のチューブそれぞれの長手方向端部に接続されて、複数のチューブの内部と連通する内部空間を有するヘッダタンク（４）と、熱交換対象流体が流れる配管（９）をヘッダタンクに接続して、配管における熱交換対象流体の流通路（９１）とヘッダタンクの内部空間を連通させるコネクタ（６、７）と、を備える熱交換器を対象としている。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ヘッダタンクは、複数のチューブそれぞれの長手方向端部が接合されるプレート部材（４２）、およびプレート部材に結合されてプレート部材との間に内部空間を形成すると共に、外表面にコネクタが接合されるタンク外殻部材（４１）を有し、タンク外殻部材は、プレート部材の周縁を構成する外縁部（４２２）に対向すると共に、外縁部に結合される外周端部（４１２）を有しており、コネクタは、タンク外殻部材の外表面に当接する当接部位（６３、７３）を有し、当接部位における積層方向の端部側が、溶接によってタンク外殻部材の外表面に接合されており、当接部位におけるタンク外殻部材との溶接位置（６３２、６３４、７３２、７３４）は、コネクタとタンク外殻部材との対向方向における厚み（Ｔｈ１）が、当接部位における最も厚みが大きい部位に比べて薄く、且つ、外周端部からの距離（Ｌ１）が、当接部位における最も距離が短い部位に比べて長くなる位置であることを特徴としている。

これによれば、コネクタにおけるタンク外殻部材との当接部位のうち、厚みが小さい部位を溶接によりタンク外殻部に接合しているので、コネクタとタンク外殻部との熱容量の差に起因してコネクタとタンク外殻部との接合状態が不安定となることを抑制できる。

さらに、コネクタにおけるタンク外殻部との当接部位のうち、プレート部の外縁部に結合されるタンク外殻部の外周端部から離れた部位を溶接によりタンク外殻部に接合している。これにより、コネクタをタンク外殻部の外表面に溶接する際に生ずる熱歪み等が、プレート部とタンク外殻部との接合状態に影響することを抑えることができる。

従って、本発明の熱交換器によれば、溶接によりヘッダタンクに対してコネクタを接合しても、コネクタとヘッダタンクとの安定した接合状態を確保すると共に、ヘッダタンクの気密性を確保することが可能となる。

ここで、コネクタをタンク外殻部材におけるプレート部材との結合部付近に接合すると、溶接時の肉だれによってタンク外殻部材とプレート部材とのろう付け接合前にタンク外殻部材とプレート部材とが接合されてしまう可能性がある。この場合、ろう付け接合前に、タンク外殻部材とプレート部材との相対的な位置関係が決まってしまうことになり、ろう付け接合した際に、タンク外殻部材とプレート部材との間に隙間が生じ易くなってしまう。

そこで、請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の熱交換器の製造方法であって、プレート部材における外縁部の一部をタンク外殻部材の外周端部の外周に沿って折り曲げることでタンク外殻部材とプレート部材とを結合するかしめ工程と、プレート部材に結合されたタンク外殻部材の外表面に対してコネクタを溶接により接合する溶接工程と、コネクタが接合されたタンク外殻部材、およびプレート部材をろう付けにより接合するろう付け工程と、を有することを特徴としている。

本発明では、コネクタにおけるタンク外殻部材との当接部位のうち、プレート部材の外周縁に結合されるタンク外殻部材の外周端部から離れた部位を溶接によりタンク外殻部材に接合している。これによれば、コネクタとタンク外殻部材との溶接時の肉だれによってタンク外殻部材とプレート部材とのろう付け接合前にタンク外殻部材とプレート部材とが接合されてしまうことを抑えることができる。

従って、本実施形態によれば、タンク外殻部材とプレート部材とのろう付け接合した際に、タンク外殻部材とプレート部材との間に隙間が生じることが抑えることができ、ヘッダタンクの気密性を充分に確保することが可能となる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係る熱交換器の全体構成図である。 第１実施形態に係る熱交換器のヘッダタンク付近を示す斜視図である。 第１実施形態に係る熱交換器のヘッダタンクの分解斜視図である。 第１実施形態に係る熱交換器のヘッダタンクを示す斜視図である。 図１におけるV−V断面図である。 第１実施形態に係るヘッダタンクのタンク外殻部の模式的な断面図である。 図１におけるVII−VII断面図である。 第１実施形態に係るコネクタが接合されたヘッダタンクの模式的な断面図である。 図８における矢印IX方向から見た矢視図である。 第１実施形態に係る熱交換器の製造工程を示すブロック図である。 第１実施形態の変形例１に係るコネクタが接合されたヘッダタンクの模式的な断面図である。 第１実施形態の変形例２に係るコネクタが接合されたヘッダタンクの模式的な断面図である。 第２実施形態に係るコネクタを示す斜視図である。 第２実施形態に係るコネクタが接合されたヘッダタンクの模式的な断面図である。 第２実施形態に係る熱交換器のヘッダタンク付近を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、各実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。

（第１実施形態）
本実施形態では、本発明の熱交換器を、車室内の空調を行う車両用空調装置において冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を放熱させる放熱器（ガスクーラ）１に適用した例について説明する。本実施形態の熱交換対象流体は冷媒である。

放熱器１は、図示しない圧縮機、減圧機構、および蒸発器と共に蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成する。本実施形態の冷凍サイクルは、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上（超臨界状態）となる超臨界冷凍サイクルで構成されている。冷凍サイクルは、冷媒として二酸化炭素が採用されている。勿論、冷媒としては、エチレン、エタン、酸化窒素等が採用されていてもよい。なお、図１の上下・左右各矢印の方向は車両搭載状態において、車両前方から見た方向を示している。

図１に示すように、本実施形態の放熱器１は、主たる構成要素として、熱交換コア部２、サイドプレート３、一対のヘッダタンク４、タンクキャップ５、および一対のコネクタ６、７を備える。

放熱器１を構成する各部材は、アルミニウムやアルミニウム合金等のアルミニウム製の金属材料で構成されている。放熱器１は、各部材が組み付けられた状態で、各部材の必要な部位に予め設けられたろう材によりろう付け接合されている。

熱交換コア部２は、放熱器１における冷媒と空気とを熱交換させる熱交換部を構成する。熱交換コア部２は、内部を冷媒が流れる複数のチューブ２１、および隣接するチューブ２１間に配置されて冷媒と空気との熱交換を促進するフィン２２を有する。本実施形態では、熱交換コア部２が複数のチューブ２１が積層された積層体を構成している。

本実施形態の各チューブ２１は、扁平な断面を有する単穴あるいは多穴の管で構成されている。各チューブ２１は、その扁平面が平行に並ぶように、互いに所定間隔を設けて配列されている。

サイドプレート３は、熱交換コア部２を補強する補強部材である。本実施形態のサイドプレート３は、熱交換コア部２におけるチューブ２１の積層方向（図１の上下方向）の両端側に配置されている。

一対のヘッダタンク４は、チューブ２１の長手方向両端側に接続されて、チューブ２１を流れる冷媒の集合・分配を行うタンクとして機能する。各ヘッダタンク４は、チューブ２１の積層方向に沿って延びる筒状の中空部材で構成されている。各ヘッダタンク４は、その内部に各チューブ２１の内部と連通する内部空間が形成されている。

図２〜図７に示すように、本実施形態では、ヘッダタンク４として、分割タイプのヘッダタンクが採用されている。本実施形態のヘッダタンク４は、タンク外殻部材４１、プレート部材４２、および中間層材４３を有する。

プレート部材４２は、複数のチューブ２１それぞれの長手方向端部が接合される部材である。プレート部材４２は、ろう材がクラッドされた細長板状のアルミニウム製の部材を変形させて形成された部材である。

本実施形態のプレート部材４２は、チューブ２１の扁平断面に適合する形状の複数のスリット穴４２１ａが形成された板状部４２１と、長手方向に垂直な幅方向の両端部をタンク外殻部材４１、および中間層材４３側に折り曲げて構成した外縁部４２２とを有している。

板状部４２１に形成された各スリット穴４２１ａは、チューブ２１と同数設けられている。図７に示すように、各チューブ２１の長手方向端部は、スリット穴４２１ａに挿入された状態でプレート部材４２に接合されている。

外縁部４２２は、タンク外殻部材４１の周縁に形成された外周端部４１２に対向すると共に、外周端部４１２に結合する部位である。外縁部４２２には、タンク外殻部材４１とプレート部材４２とをろう付けにより接合する前に、タンク外殻部材４１、プレート部材４２、および中間層材４３を仮固定するための爪部４２３が設けられている。

具体的には、図３、図４に示すように、ヘッダタンク４は、タンク外殻部材４１とプレート部材４２との間に中間層材４３を挟み込んだ状態で、外縁部４２２の爪部４２３をタンク外殻部材４１の外周に沿って折り曲げて、かしめることで仮固定がなされる。

タンク外殻部材４１は、プレート部材４２と共に、各チューブ２１の内部と連通する内部空間を形成する部材である。タンク外殻部材４１は、ろう材がクラッドされた細長板状のアルミニウム製の部材を変形させて形成された部材である。タンク外殻部材４１は、長手方向に垂直な幅方向の中央部分を断面Ｕ字状に変形させて構成した冷媒流通部４１１と、冷媒流通部４１１の根元側からプレート部材４２側に向かって幅方向に延びる外周端部４１２とを有している。

冷媒流通部４１１は、中間層材４３の反対側に膨らんで、その内側空間においてヘッダタンク４の長手方向に冷媒を流通させる部位である。なお、冷媒流通部４１１の外周端部４１２に対する冷媒流通部４１１の深さ寸法は、冷媒流通部４１１の幅寸法以上の値になっている。このように、冷媒流通部４１１の幅寸法を縮小することで、ヘッダタンク４の内部空間を流通する冷媒の圧力による荷重がタンク外殻部材４１とプレート部材４２が離れようとする方向に集中することを回避することができる。

外周端部４１２は、図４、図５に示すように、プレート部材４２における外縁部４２２の爪部４２３と中間層材４３とによって狭持される部位である。すなわち、外周端部４１２は、一面側が外縁部４２２の爪部４２３に対向し、他面側が中間層材４３に対向している。

本実施形態のタンク外殻部材４１は、図６に示すように、その外表面側にタンク外殻部材４１を構成する材料よりも電位的に卑なる金属からなる犠牲防食層４１３が形成されている。本実施形態では、タンク外殻部材４１を構成するアルミニウムやアルミニウム合金よりも電位的に卑なる金属である亜鉛を、タンク外殻部材４１の外表面に溶射（Ｚｎ溶射）することにより犠牲防食層４１３が形成されている。タンク外殻部材４１は、犠牲防食層４１３の犠牲腐食作用によって耐食性が確保されている。

また、タンク外殻部材４１には、図２に示すように、その外表面に配管接続用の各コネクタ６、７が接合されている。タンク外殻部材４１と各コネクタ６、７との接合形態については後述する。

続いて、中間層材４３は、タンク外殻部材４１およびプレート部材４２とは別体の構成部材として構成されている。具体的には、中間層材４３は、ろう材がクラッドされていない細長板状のアルミニウム合金のベア材で形成されている。中間層材４３は、長手方向の長さがタンク外殻部材４１と同等になっている。

本実施形態の中間層材４３は、表裏を貫通する複数の貫通穴４３１が形成されている。各貫通穴４３１は、プレート部材４２のスリット穴４２１ａに対応する部位に形成されている。貫通穴４３１の長手方向の端部には、チューブ２１の先端位置を規制する位置規制部として段部４３１ａが形成されている（図５、図７参照）。このように、ろう材がクラッドされていない中間層材４３によりチューブ２１の先端位置を規制する構成では、ヘッダタンク４と熱交換コア部２とのろう付け接合時に、ろう材によりチューブ２１の先端側が閉塞されてしまうことを抑制することができる。

一対のヘッダタンク４のうち、一方の内部には、図１に示すように、セパレータ４ａが配置されている。セパレータ４ａは、ヘッダタンク４の内部空間を上下に分割する部材である。

また、各ヘッダタンク４には、その長手方向（チューブ２１の積層方向）の端部に、ヘッダタンク４の上下端部の閉塞を行うタンクキャップ５が接合されている。なお、図２〜図４では、便宜上、タンクキャップ５の図示を省略している。

続いて、一対のコネクタ６、７は、冷媒が流通する外部配管９内の流通路９１とヘッダタンク４の内部空間とを連通させる接続器である。各コネクタ６、７は、図２に示すように、一対のヘッダタンク４のうち、セパレータ４ａが配置されたヘッダタンク４に接合されている。各コネクタ６、７は、一方のコネクタがヘッダタンク４へ冷媒を導入する入口側コネクタ６を構成し、他方のコネクタがヘッダタンク４から冷媒を導出する出口側コネクタ７を構成している。

ここで、各コネクタ６、７は、実質的に同様に構成されている。このため、本実施形態では入口側コネクタ６の構成を説明し、出口側コネクタ７についての構成の説明を省略する。なお、各図における括弧内の符号は、出口側コネクタ７における入口側コネクタ６に対応する構成を示している。

入口側コネクタ６は、図８、図９に示すように、ブロック状のアルミニウム製の部材で構成されている。入口側コネクタ６には、タンク外殻部材４１の外表面に形成された開口部４１ａを介して、ヘッダタンク４の内部空間に連通する連通穴６１（７１）が形成されている。

本実施形態の入口側コネクタ６は、外部配管９を接続する側の接続部位６２（７２）、およびタンク外殻部材４１の外表面に当接する当接部位６３（７３）を有する。接続部位６２（７２）は、当接部位６３（７３）よりも外形状が大きくなっている。

また、本実施形態では、入口側コネクタ６の当接部位６３（７３）におけるヘッダタンク４の長手方向の端部側（当接部位６３の端面）に、内側に凹む凹部６３１（７３１）が形成されている。凹部６３１（７３１）は、当接部位６３（７３）におけるタンク外殻部材４１との対向方向における厚みＴｈ１を、タンク外殻部材４１の冷媒流通部４１１の厚みＴｈ２に近づけるために設けられている。本実施形態の凹部６３１（７３１）は、ざぐり加工により形成された有底の丸穴により構成されている。

本実施形態の凹部６３１（７３１）は、当接部位６３（７３）における凹部６３１（７３１）が形成された部位の厚みＴｈ１が、タンク外殻部材４１の冷媒流通部４１１の厚みＴｈ２と同程度になるように当接部位６３（７３）に形成されている。具体的には、本実施形態の凹部６３１（７３１）は、当接部位６３（７３）におけるタンク外殻部材４１の外表面から距離が、冷媒流通部４１１の厚みＴｈ２程度離れた位置に形成されている。

また、本実施形態の凹部６３１（７３１）は、当接部位６３（７３）の端面の幅方向端部よりも中央部寄りの位置に形成されている。さらに、凹部６３１（７３１）は、入口側コネクタ６（７）における連通穴６１（７１）周囲の部位の耐圧性が充分に確保されるように、その深さＤ１が凹部６３１（７３１）の底面から連通穴６１（７１）までの長さＤ２よりも短くなるように形成されている（Ｄ１＜Ｄ２）。

このように構成される各コネクタ６、７は、タンク外殻部材４１の外周面に対してＭＩＧ溶接（Metal Inert Gas welding）により仮固定された後、ろう付けによりタンク外殻部材４１の外表面に接合されている。なお、本実施形態における「溶接」は、母材を溶融させて接合する技術（融接）であり、ろう材やはんだを用いて母材を融解させないように接合するろう付け接合とは異なる。

各コネクタ６、７は、図２に示すように、当接部位６３（７３）におけるヘッダタンク４の長手方向（チューブ２１の積層方向）の端部側が、溶接によってタンク外殻部材４１の外表面に接合されている。

ここで、各コネクタ６、７におけるタンク外殻部材４１に対して溶接により接合する溶接位置６３２（７３２）の詳細について図８を用いて説明する。なお、図８では、入口側コネクタ６とタンク外殻部材４１との対向方向が紙面左右方向となり、入口側コネクタ６とタンク外殻部材４１との対向方向に直交する方向が紙面上下方向となっている。

溶接位置６３２（７３２）は、各コネクタ６、７とタンク外殻部材４１との対向方向において、当接部位６３（７３）における厚みＴｈ１が、当接部位６３（７３）における最も厚みの大きい部位よりも薄くなる位置となっている（Ｔｈ１＜Ｔｈｍａｘ）。

本実施形態の溶接位置６３２（７３２）は、当接部位６３（７３）における厚みＴｈ１が、当接部位６３（７３）における他の部位よりも薄くなる部位となっている。具体的には、溶接位置６３２（７３２）は、凹部６３１（７３１）とタンク外殻部材４１との間であって、タンク外殻部材４１に近接する位置となっている。

また、溶接位置６３２（７３２）は、各コネクタ６、７とタンク外殻部材４１との対向方向に直交する方向において、外周端部４１２からの距離Ｌ１が、当接部位６３（７３）における最も外周端部４１２からの距離が短い部位に比べて長くなる位置となっている（Ｌ１＞Ｌｍｉｎ）。

本実施形態の溶接位置６３２（７３２）は、タンク外殻部材４１の外周端部４１２からの距離Ｌ１が、当接部位６３（７３）における他の部位よりも長くなる部位となっている。具体的には、溶接位置６３２（７３２）は、タンク外殻部材４１における冷媒流通部４１１の中央部に近接する位置となっている。

次に、本実施形態における放熱器１の製造方法の概要について、図１０を用いて説明する。図１０は、放熱器１の概略的な製造手順を示している。本実施形態の放熱器１は、図１０に示すように、その製造手順の前半部分が、熱交換コア部２側とヘッダタンク４側とが分かれている。このため、製造手順の前半部分については、個別に説明する。

ヘッダタンク４側では、まず、プレス成型等により所望の形状に形成されると共に、必要な箇所にろう材がクラッドされたタンク外殻部材４１、プレート部材４２、および中間層材４３、タンクキャップ５、各コネクタ６、７を用意する（準備工程）。なお、準備工程には、Ｚｎ溶射によりタンク外殻部材４１の外表面に犠牲防食層４１３を形成する工程が含まれる。

続いて、タンク外殻部材４１とプレート部材４２との間に中間層材４３を挟み込んだ状態で、外縁部４２２の爪部４２３をタンク外殻部材４１の外周に沿って折り曲げてかしめることで、ヘッダタンク４を構成する各部材４１〜４３を結合する（かしめ工程）。このかしめ工程では、ヘッダタンク４を構成する各部材４１〜４３を結合した後、ヘッダタンク４の長手方向両端部にタンクキャップ５を結合する。

続いて、各コネクタ６、７を、プレート部材４２に結合されたタンク外殻部材４１の外表面に対してＭＩＧ溶接により接合する（コネクタ溶接工程）。この溶接工程では、前述した溶接位置で各コネクタ６、７をタンク外殻部材４１の外表面に接合する。

一方、熱交換コア部２側では、まず、プレス成型等により所望の形状に形成されると共に、必要な箇所にろう材がクラッドされたチューブ２１、フィン２２、サイドプレート３を用意する（準備工程）。そして、各チューブ２１間にフィン２２を配置すると共に、各チューブ２１の積層方向の端部にサイドプレート３を配置した状態でワイヤ等の治具により各チューブ２１、フィン２２、サイドプレート３を組付ける（熱交換コア部の仮組み工程）。

続いて、各コネクタ６、７が接合されたヘッダタンク４とサイドプレート３が組付けられた熱交換コア部２とを組付ける（ヘッダタンクと熱交換コア部の組付け工程）。この工程では、ヘッダタンク４のプレート部材４２のスリット穴４２１ａおよび中間層材４３の貫通穴４３１に熱交換コア部２の各チューブ２１の長手方向両端部を挿入する。

続いて、ヘッダタンク４と熱交換コア部２とを組付けた組付体を、炉内で加熱することで、ヘッダタンク４と熱交換コア部２とが一体となるようにろう付け接合する（ろう付け工程）。最後に、ヘッダタンク４と熱交換コア部２とを組付けた際に利用した治具があれば、当該治具を取り外す。

以上説明した本実施形態の放熱器１によれば、各コネクタ６、７におけるタンク外殻部材４１との当接部位６３、７３のうち、厚みが小さい部位を溶接によりタンク外殻部材４１に接合している。このため、各コネクタ６、７とタンク外殻部材４１との熱容量の差に起因して各コネクタ６、７とタンク外殻部材４１との接合状態が不安定となることを抑制できる。

さらに、各コネクタ６、７におけるタンク外殻部材４１との当接部位６３、７３のうち、プレート部材４２の外縁部４２２に結合されるタンク外殻部材４１の外周端部４１２から離れた部位を溶接によりタンク外殻部材４１に接合している。これにより、各コネクタ６、７をタンク外殻部材４１の外表面に溶接する際に生ずる熱歪み等が、プレート部材４２とタンク外殻部材４１との接合状態に影響することを抑えることができる。

従って、本実施形態の放熱器１によれば、溶接によりヘッダタンク４に対して各コネクタ６、７を接合しても、各コネクタ６、７とヘッダタンク４との安定した接合状態を確保すると共に、ヘッダタンク４の気密性を確保することが可能となる。

このように、ヘッダタンク４の気密性を充分に確保することが可能な構成は、放熱器１に流入する冷媒の圧力が高圧（具体的には、７ＭＰａ以上）になる超臨界冷凍サイクルに特に好適である。

また、本実施形態の如く、各コネクタ６、７における積層方向の端部側に凹部６３１、７３１を形成し、当該凹部６３１、７３１により厚みが薄くなる位置を溶接位置６３２、７３２としている。これによれば、座ぐり加工等の簡易な加工により、各コネクタ６、７とタンク外殻部材４１との熱容量の差を縮小することができる。

ここで、本実施形態の如く、タンク外殻部材４１の表面側に犠牲防食層４１３を形成することで、ヘッダタンク４の耐食性の向上を図ることができる。

ところが、タンク外殻部材４１の外表面に各コネクタ６、７を溶接により接合する場合、溶接時に各部材の母材が溶出することで、犠牲防食層４１３による耐食効果が薄くなってしまうことが懸念される。

これに対して、本実施形態では、各コネクタ６、７におけるタンク外殻部材４１との当接部位６３、７３のうち、厚みが小さい部位を溶接によりタンク外殻部材４１に接合している。これによれば、溶接時に形成される溶接ビードを小さくすることができるので、溶接に伴うタンク外殻部材４１における犠牲防食層４１３への影響を緩和させることができる。この結果、犠牲防食層４１３によって各コネクタ６、７とタンク外殻部材４１との界面における腐食を抑えることが可能となる。

また、各コネクタ６、７をタンク外殻部材４１におけるプレート部材４２との結合部付近に接合すると、溶接時の肉だれによってタンク外殻部材４１とプレート部材４２とのろう付け接合前にタンク外殻部材４１がプレート部材４２に接合されてしまう可能性がある。この場合、ろう付け接合前に、タンク外殻部材４１とプレート部材４２との相対的な位置関係が決まってしまうことから、ろう付け接合した際に、タンク外殻部材４１とプレート部材４２との間に隙間が生じ易くなってしまう。

これに対して、本実施形態では、各コネクタ６、７におけるタンク外殻部材４１との当接部位６３、７３のうち、プレート部材４２の外縁部４２２に結合されるタンク外殻部材４１の外周端部４１２から離れた部位を溶接によりタンク外殻部材４１に接合している。これによれば、各コネクタ６、７とタンク外殻部材４１との溶接時の肉だれによってタンク外殻部材４１とプレート部材４２とのろう付け接合前にタンク外殻部材４１とプレート部材４２とが接合されてしまうことを抑えることができる。

従って、本実施形態によれば、タンク外殻部材４１とプレート部材４２とのろう付け接合した際に、タンク外殻部材４１とプレート部材４２との間に隙間が生じることが抑えることができ、ヘッダタンク４の気密性を充分に確保することが可能となる。

ここで、本実施形態では、各コネクタ６、７に形成する凹部６３１、７３１を有底の丸穴で構成する例について説明したが、本実施形態の凹部６３１、７３１を以下の態様で構成することも可能である。

（第１実施形態の変形例１）
図１１に示すように、各コネクタ６、７の当接部位６３（７３）に対して、各コネクタ６、７とヘッダタンク４との対向方向に直交する方向に延びる有底の楕円穴を形成し、当該楕円穴により凹部６３１Ａ（７３１Ａ）を構成するようにしてもよい。

（第１実施形態の変形例２）
図１２に示すように、各コネクタ６、７の当接部位６３（７３）に対して、各コネクタ６、７とヘッダタンク４との対向方向に直交する方向に延びる溝を形成し、当該溝により凹部６３１Ｂ（７３１Ｂ）を構成するようにしてもよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

本実施形態では、図１３〜図１５に示すように、各コネクタ６、７における当接部位６３（７３）に、ヘッダタンク４の長手方向（チューブ２１の積層方向）に突出する突起部６３３（７３３）を設けている。

突起部６３３（７３３）は、入口側コネクタ６の当接部位６３（７３）におけるヘッダタンク４の長手方向の端部側（当接部位６３の端面）から突出するように形成されている。突起部６３３（７３３）は、当接部位６３（７３）におけるタンク外殻部材４１との対向方向における厚みＴｈ１を、タンク外殻部材４１の冷媒流通部４１１の厚みＴｈ２に近づけるために設けられている。

本実施形態の突起部６３３（７３３）は、当接部位６３（７３）における突起部６３３（７３３）が形成された部位の厚みＴｈ１が、冷媒流通部４１１の厚みＴｈ２と同等の厚みとなるように形成されている。また、本実施形態の突起部６３３（７３３）は、当接部位６３（７３）の端面の幅方向端部よりも中央部寄りの位置に形成されている。なお、本実施形態では、突起部６３３（７３３）が当接部位６３（７３）における厚みＴｈ１が、当接部位６３（７３）における他の部位よりも薄くなる部位となっている。

本実施形態の溶接位置６３４（７３４）の詳細について図１４を用いて説明する。本実施形態では、突起部６３３（７３３）におけるヘッダタンク４の長手方向（チューブ２１の積層方向）の端部を溶接位置６３４（７３４）としている。

また、溶接位置６３４（７３４）は、各コネクタ６、７とタンク外殻部材４１との対向方向に直交する方向において、外周端部４１２からの距離Ｌ１が、当接部位６３（７３）における最も外周端部４１２からの距離が短い部位に比べて長くなる位置となっている（Ｌ１＞Ｌｍｉｎ）。具体的には、溶接位置６３４（７３４）は、タンク外殻部材４１における冷媒流通部４１１の中央部に近接する位置となっている。

その他の構成は第１実施形態と同様である。本実施形態の構成によれば、各コネクタ６、７におけるタンク外殻部材４１との当接部位６３、７３のうち、厚みが小さい部位を溶接によりタンク外殻部材４１に接合している。さらに、各コネクタ６、７におけるタンク外殻部材４１との当接部位６３、７３のうち、プレート部材４２の外縁部４２２に結合されるタンク外殻部材４１の外周端部４１２から離れた部位を溶接によりタンク外殻部材４１に接合している。

従って、本実施形態の放熱器１によっても、溶接によりヘッダタンク４に対して各コネクタ６、７を接合しても、各コネクタ６、７とヘッダタンク４との安定した接合状態を確保すると共に、ヘッダタンク４の気密性を確保することが可能となる。

ここで、第１実施形態の如く、各コネクタ６、７に凹部６３１、７３１を設けることは、簡易な加工で行うことが可能である点で有利となる。

しかしながら、各コネクタ６、７に凹部６３１、７３１を設ける場合は、凹部６３１、７３１をコネクタ６、７における外部配管９とヘッダタンク４とを連通させる連通穴６１（７１）との干渉が懸念される。このことは、各コネクタ６、７の設計に制約が増える要因となってしまう。

これに対して、本実施形態では、各コネクタ６、７における積層方向の端部側に突起部６３３（７３３）を形成し、当該突起部６３３（７３３）の積層方向の端部を溶接位置６３４（７３４）としている。これによれば、突起部６３３（７３３）と各コネクタ６、７に形成された連通穴６１（７１）との干渉が生じないので、各コネクタ６、７の設計の自由度を高めることができるといった利点がある。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。例えば、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、本発明の熱交換器（放熱器、蒸発器）を、超臨界冷凍サイクルを構成する車両用空調装置に適用した例を説明したが、これに限定されない。本発明の熱交換器は、通常の亜臨界冷凍サイクルを構成する空調装置用の熱交換器（凝縮器、蒸発器）や、車両エンジン冷却用等に用いられる熱交換器（ラジエータ）に適用してもよい。もちろん、車両用に限定されずその他の用途の熱交換器に適用してもよい。

（２）上述の各実施形態の如く、ヘッダタンク４の耐食性を向上させる観点で、ヘッダタンク４の外表面に犠牲防食層４１３を形成することが望ましいが、これに限定されず、犠牲防食層４１３を廃してもよい。

（３）上述の各実施形態で説明した放熱器１の製造手順は一例であり、他の製造手順により放熱器１を製造するようにしてもよい。

（４）上述の各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。なお、上述の各実施形態は、可能な範囲で組合せることができる。

（５）上述の各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

（６）上述の各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。

１ 放熱器（熱交換器）
２ 熱交換コア部（積層体）
４ ヘッダタンク
４１ タンク外殻部材
４１２ 外周端部
４２ プレート部材
４２２ 外縁部
６ 入口側コネクタ（コネクタ）
６３ 当接部位
７ 出口側コネクタ（コネクタ）
７３ 当接部位

Claims (6)

1. 熱交換対象流体を流通させる複数のチューブ（２１）が積層された積層体（２）と、
   前記積層体の積層方向に延びると共に、前記複数のチューブそれぞれの長手方向端部に接続されて、前記複数のチューブの内部と連通する内部空間を有するヘッダタンク（４）と、
   前記熱交換対象流体が流れる配管（９）を前記ヘッダタンクに接続して、前記配管における前記熱交換対象流体の流通路（９１）と前記ヘッダタンクの内部空間を連通させるコネクタ（６、７）と、を備え、
   前記ヘッダタンクは、前記複数のチューブそれぞれの長手方向端部が接合されるプレート部材（４２）、および前記プレート部材に結合されて前記プレート部材との間に前記内部空間を形成すると共に、外表面に前記コネクタが接合されるタンク外殻部材（４１）を有し、
   前記タンク外殻部材は、前記プレート部材の周縁を構成する外縁部（４２２）に対向すると共に、前記外縁部に結合される外周端部（４１２）を有しており、
   前記コネクタは、前記タンク外殻部材の外表面に当接する当接部位（６３、７３）を有し、前記当接部位における前記積層方向の端部側が、溶接によって前記タンク外殻部材の外表面に接合されており、
   前記当接部位における前記タンク外殻部材との溶接位置（６３２、６３４、７３２、７３４）は、前記コネクタと前記タンク外殻部材との対向方向における厚み（Ｔｈ１）が、前記当接部位における最も前記厚みが大きい部位に比べて薄く、且つ、前記外周端部からの距離（Ｌ１）が、前記当接部位における最も前記距離が短い部位に比べて長くなる位置であることを特徴とする熱交換器。
2. 前記コネクタには、前記当接部位における前記積層方向の端部側に凹部（６３１、７３１）が形成されており、
   前記当接部位は、前記凹部によって、前記溶接位置（６３２、７３２）の前記厚みが、前記当接部位における他の部位に比べて薄くなっていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記コネクタにおける前記当接部位には、前記積層方向に突出すると共に、前記当接部位における他の部位に比べて前記厚みが薄い突起部（６３３、７３３）が設けられており、
   前記溶接位置（６３４、７３４）は、前記突起部における前記積層方向の端部であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
4. 前記タンク外殻部材の表面側には、前記タンク外殻部材を構成する材料より電位的に卑なる金属からなる犠牲防食層（４１３）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱交換器。
5. 前記タンク外殻部材は、前記外周端部が前記外縁部に結合されると共に、外表面に前記コネクタが溶接により接合された状態で、前記プレート部材に対してろう付けにより接合されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱交換器。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の熱交換器の製造方法であって、
   前記プレート部材における前記外縁部の一部を前記タンク外殻部材の前記外周端部の外周に沿って折り曲げることで前記タンク外殻部材と前記プレート部材とを結合するかしめ工程と、
   前記プレート部材に結合された前記タンク外殻部材の外表面に対して前記コネクタを溶接により接合する溶接工程と、
   前記コネクタが接合された前記タンク外殻部材、および前記プレート部材をろう付けにより接合するろう付け工程と、
   を有することを特徴とする熱交換器の製造方法。

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