JP2019002609A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】外部流体の流れ方向に対して直列に配置された複数のコア部を備える熱交換器において、小型化を図る。【解決手段】風上側タンク３１および風下側タンク３２は、それぞれ、チューブ接合部３１ａ、３２ａと、チューブ接合部３１ａ、３２ａとともにタンク内空間を構成するタンク本体部３１ｂ、３２ｂと、を有しており、風上側チューブ接合部３１ａおよび風下側チューブ接合部３２ａは１つのコアプレート４０により一体に構成されており、風上側タンク本体部３１ｂおよび風下側タンク本体部３２ｂは、それぞれ、コア部１７ａ、１８ａ側に向けて突出した爪部３１ｃ、３２ｃを有しており、コアプレート４０には、爪部３１ｃ、３２ｃと嵌合する孔部４２が設けられており、爪部３１ｃ、３２ｃが孔部４２に嵌合された状態で、風上側タンク本体部３１ｂおよび風下側タンク本体部３２ｂがコアプレート４０に対して固定されている。【選択図】図８

Description

本発明は、熱交換器に関するものである。

従来、複数のチューブを積層して構成されたコア部を、外部流体である空気の流れ方向に対して２つ直列に配置するとともに、各コア部におけるチューブの端部に、コア部毎に独立したヘッダタンクを設けた熱交換器が、特許文献１に開示されている。

この特許文献１の熱交換器では、各ヘッダタンクは、チューブの端部が挿入されるチューブ挿入穴が形成されたコアプレートと、コアプレートとともにタンク内空間を構成するタンク本体部とを備えている。コアプレートは、チューブ挿入穴が形成されたチューブ接合面と、チューブ接合面の両端部からコア部と反対側に向けて延びる２つの壁部を有している。そして、タンク本体部とコアプレートとの組み付け時に、コアプレートの２つの壁部の内面とタンク本体部の外面とを互いに接触させることで、タンク本体部とコアプレートとが位置決めされる。

さらに、特許文献１の熱交換器では、空気流れ上流側および下流側のコアプレートの対向面に突起部がそれぞれ設けられている。そして、両コアプレートの組み付け時に、両コアプレートの突起部の先端面を互いに接触させることで両コアプレートが位置決めされる。これにより、チューブを組み付け位置で保持することができる。

特開２００１−５０６８６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の熱交換器では、両コアプレート間に突起部が設けられているため、熱交換器の大型化を招くおそれがある。

本発明は上記点に鑑みて、外部流体の流れ方向に対して直列に配置された複数のコア部を備える熱交換器において、小型化を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１流体と第２流体との間で熱交換を行う熱交換器において、第１流体の流れ方向に対して直列に配置された複数の熱交換部（１７、１８）を備え、複数の熱交換部は、それぞれ、第２流体が流れる複数のチューブ（１７１、１８１）を積層して構成されたコア部（１７ａ、１８ａ）と、複数のチューブの端部に接続されるとともに、複数のチューブに対して冷媒の分配または集合を行うヘッダタンク（３１、３２）と、を有しており、ヘッダタンクは、複数のチューブが挿入した状態で接合されるチューブ接合部（３１ａ、３２ａ）と、チューブ接合部とともにタンク内空間を構成するタンク本体部（３１ｂ、３２ｂ）と、を有しており、複数の熱交換部のチューブ接合部は、１つのコアプレート（４０）により一体に構成されており、複数の熱交換部のタンク本体部は、それぞれ、コア部側に向けて突出した爪部（３１ｃ、３２ｃ）を有しており、コアプレートには、爪部と嵌合する孔部（４２）が設けられており、爪部が孔部に嵌合された状態で、タンク本体部がコアプレートに対して固定されている。

これによれば、タンク本体部（３１ｂ、３２ｂ）の爪部（３１ｃ、３２ｃ）がコアプレート（４０）の孔部（４２）に嵌合された状態で、タンク本体部（３１ｂ、３２ｂ）をコアプレート（４０）に対して固定することで、タンク本体部（３１ｂ、３２ｂ）をコアプレート（４０）の所望の位置に正確に位置決めすることができる。このとき、コアプレート（４０）にタンク本体部（３１ｂ、３２ｂ）を位置決めする構造を別途設ける必要がないため、熱交換器（１２）の小型化を図ることができる。

また、請求項５に記載の発明では、第１流体と第２流体との間で熱交換を行う熱交換器において、第１流体の流れ方向に対して直列に配置された２つの熱交換部（１７、１８）を備え、２つの熱交換部は、それぞれ、第２流体が流れる複数のチューブ（１７１、１８１）を積層して構成されたコア部（１７ａ、１８ａ）と、複数のチューブの端部に接続されるとともに、複数のチューブに対して冷媒の分配または集合を行うヘッダタンク（３１、３２）と、を有しており、２つの熱交換部のヘッダタンクは、１枚の板状部材（４０）により一体に形成されており、板状部材における第１流体の流れ方向の両端部には、爪部（３１ｃ、３２ｃ）が形成されており、板状部材における第１流体の流れ方向の中央側には、爪部と嵌合する孔部（４２）が形成されており、板状部材が第１流体の流れ方向の両端部から内側に向けて折り曲げられて、爪部が孔部に嵌合された状態で、２つの熱交換部のヘッダタンクが形成されている。

これによれば、板状部材（４０）の両端部の爪部（３１ｃ、３２ｃ）が孔部（４２）に嵌合されるように１つの板状部材（４０）を折り曲げることで、２つの熱交換部（１７、１８）のヘッダタンク（３１、３２）を形成することができる。このとき、２つのヘッダタンク（３１、３２）同士を位置決めする構造を別途設ける必要がないため、熱交換器（１２）の小型化を図ることができる。

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を示すものである。

第１実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第１実施形態に係る放熱器を示す正面図である。 図２の放熱器における熱交換部の拡大斜視図である。 図２のＩＶ矢視図である。 図２のＶ矢視図である。 図２の放熱器における冷媒流れ経路を説明する説明図である。 図２のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 図２の放熱器における風上側タンクおよび風下側タンク周辺を示す断面図である。 第１実施形態における風上側タンク本体部を示す拡大正面図である。 図９のＸ部拡大図である。 第１実施形態における風上側タンク本体部および風下側タンク本体部をコア部側から見た平面図である。 第１実施形態におけるコアプレートを示す平面図である。 第１実施形態におけるコアプレートの孔部周辺を示す拡大平面図である。 図１２のコアプレートの要部拡大図である。 比較例の放熱器における風上側タンクおよび風下側タンク周辺を示す断面図である。 第１実施形態における放熱器の接合検査時のコアプレート周辺を示す模式的な断面図である。 第２実施形態の放熱器における風上側タンクおよび風下側タンク周辺を示す断面図である。 第３実施形態の放熱器における風上側タンクおよび風下側タンク周辺を示す断面図である。 第４実施形態の放熱器における風上側タンクおよび風下側タンク周辺を示す断面図である。 第５実施形態に係る放熱器を示す正面図である。 図２０の放熱器における冷媒流れ経路を説明する説明図である。 他の実施形態（１）の放熱器における風上側爪部周辺を示す拡大正面図である。 他の実施形態（２）におけるコアプレートの孔部周辺を示す拡大平面図である。 他の実施形態（２）におけるコアプレートの孔部周辺を示す拡大平面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に示す冷凍サイクル装置１０は、車両用空調装置に適用されており、冷却対象空間である車室内へ送風される空気を冷却する機能を果たす。車室内へ送風される空気は、冷凍サイクル装置１０の冷却対象流体である。

冷凍サイクル装置１０では、冷媒としてフルオロカーボン系冷媒（具体的にはＲ１２３４ｙｆ）を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。さらに、冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されている。冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。

冷凍サイクル装置１０の構成機器のうち、圧縮機１１は、冷媒を吸入して高圧冷媒となるまで圧縮して吐出するものである。より具体的には、本実施形態の圧縮機１１は、プーリ、ベルト等を介して車両走行用エンジンから伝達される回転駆動力によって駆動されるエンジン駆動式の圧縮機である。エンジン駆動式の圧縮機としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整可能な可変容量型圧縮機、あるいは電磁クラッチの断続により圧縮機の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整可能な固定容量型圧縮機を採用することができる。

圧縮機１１の吐出口には、放熱器１２の冷媒入口側が接続されている。放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧側冷媒と冷却ファン１３から送風された車室外空気（すなわち外気）を熱交換させることによって、高圧冷媒を放熱させて冷却する放熱用熱交換器である。

放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧気相冷媒と冷却ファン１３から送風された外気とを熱交換させ、高圧気相冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮器である。なお、本実施形態の外気が本発明の第１流体に相当し、本実施形態の冷媒が本発明の第２流体に相当している。

冷却ファン１３は、空調制御装置から出力される制御電圧によって回転数（すなわち送風空気量）が制御される電動送風機である。

放熱器１２の冷媒出口には、温度式膨張弁１４の入口側が接続されている。温度式膨張弁１４は、放熱器１２から流出した冷媒を減圧させるとともに、サイクルを循環する冷媒の循環冷媒流量を調整する冷媒流量調整機構である。本実施形態の温度式膨張弁１４は、蒸発器１５出口側冷媒の過熱度が予め定めた基準過熱度に近づくように循環冷媒流量を調整する。

このような温度式膨張弁１４としては、蒸発器１５から流出した冷媒の温度と圧力とに応じて変位する変位部材（すなわちダイヤフラム）を有する感温部を備え、この変位部材の変位に応じて蒸発器１５出口側冷媒の過熱度が基準過熱度に近づくように弁開度を調整する機械的機構を採用することができる。

温度式膨張弁１４の出口には、蒸発器１５が接続されている。蒸発器１５は、送風ファン１６から車室内へ向けて送風された空気と温度式膨張弁１４から流出した低圧冷媒とを熱交換させ、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって空気を冷却する吸熱用熱交換器である。

送風ファン１６は、空調制御装置から出力される制御電圧によって回転数（すなわち送風空気量）が制御される電動送風機である。蒸発器１５の冷媒出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。

蒸発器１５および送風ファン１６は、車両用空調装置の図示しない室内空調ユニットケース内に配置されている。

図２に示すように、放熱器１２は、複数の熱交換部としての風上側放熱器１７および風下側放熱器１８を有している。風上側放熱器１７および風下側放熱器１８は、いわゆるタンクアンドチューブ型の熱交換器で構成されている。風上側放熱器１７および風下側放熱器１８の基本構成は互いに同等である。

風上側放熱器１７は、複数本の風上側チューブ１７１、風上側上部タンク１７２および風上側下部タンク１７３を有している。図２では、図示の都合上、風上側チューブ１７１、風上側上部タンク１７２および風上側下部タンク１７３については、風下側放熱器１８の風下側チューブ１８１、風下側上部タンク１８２および風下側下部タンク１８３に括弧付きの符号を付して示している。

複数本の風上側チューブ１７１は、冷媒を流通させる管状部材である。風上側上部タンク１７２は、複数本の風上側チューブ１７１の一端部に接続されている。風上側上部タンク１７２は、複数本の風上側チューブ１７１に対して冷媒の分配および集合を行うヘッダタンクである。

風上側下部タンク１７３は、複数本の風上側チューブ１７１の他端部に接続されている。風上側下部タンク１７３は、複数本の風上側チューブ１７１に対して冷媒の分配および集合を行うヘッダタンクである。

風上側チューブ１７１は、伝熱性に優れる金属（例えばアルミニウム合金）で形成されている。風上側チューブ１７１は、その長手方向に垂直な断面形状が扁平形状に形成された扁平チューブで構成されている。

本実施形態の風上側チューブ１７１は、１枚の平板を折り曲げることにより形成されている。この平板は、伝熱性に優れる金属（例えばアルミニウム合金）で形成されている。また、風上側チューブ１７１の内部には、図１６に示すようなインナーフィン１９０が設けられている。インナーフィン１９０は、風上側チューブ１７１と同じ材質の薄板材を波状に曲げ成形することによって形成されたコルゲートフィンである。インナーフィン１９０は、その頂部が風上側チューブ１７１の平坦面の内側にろう付け接合されている。

風上側放熱器１７の各風上側チューブ１７１は、外表面の平坦面（すなわち扁平面）同士が互いに平行となるように、一定の間隔を開けて積層配置されている。これにより、隣り合う風上側チューブ１７１同士の間に、送風空気が流通する空気通路が形成される。つまり、風上側放熱器１７では、複数本の風上側チューブ１７１が積層配置されることによって、冷媒と送風空気とを熱交換させる熱交換部が形成されている。

隣り合う風上側チューブ１７１同士の間に形成される空気通路には、フィン１９が配置されている。フィン１９は、冷媒と送風空気との熱交換を促進する熱交換促進部材である。

図３に示すように、フィン１９は、風上側チューブ１７１と同じ材質の薄板材を波状に曲げ成形することによって形成されたコルゲートフィンである。フィン１９は、その頂部が風上側チューブ１７１の平坦面の外側にろう付け接合されている。

図２では、フィン１９を風下側放熱器１８の一部にのみ図示しているが、フィン１９は、風上側放熱器１７においては隣り合う風上側チューブ１７１間の略全域に渡って配置されている。さらに、フィン１９は、風下側放熱器１８においては隣り合う風下側チューブ１８１間の略全域に渡って配置されている。風上側チューブ１７１およびフィン１９は、風上側コア部１７ａを構成している。

風上側放熱器１７の風上側上部タンク１７２および風上側下部タンク１７３は、風上側チューブ１７１と同じ材質にて、筒状に形成されている。風上側上部タンク１７２および風上側下部タンク１７３は、風上側チューブ１７１の積層方向に延びる形状に形成されている。

風上側上部タンク１７２および風上側下部タンク１７３の内部には、各風上側チューブ１７１に対して冷媒を分配するための分配空間、および各風上側チューブ１７１から流出した冷媒を集合させるための集合空間が形成されている。

風下側放熱器１８は、風上側放熱器１７と同様に、冷媒を流通させる複数本の風下側チューブ１８１、風下側上部タンク１８２および風下側下部タンク１８３を有している。

風下側チューブ１８１は、風上側チューブ１７１と同じ扁平チューブが採用されている。隣り合う風下側チューブ１８１同士の間に形成される空気通路には、フィン１９が配置されている。

風下側チューブ１８１およびフィン１９は、風下側コア部１８ａを構成している。風下側コア部１８ａは、風上側コア部１７ａを通過した空気と冷媒とを熱交換させる。

風下側上部タンク１８２は、複数本の風下側チューブ１８１に対して冷媒の分配を行うヘッダタンクである。風下側下部タンク１８３は、複数本の風下側チューブ１８１に対して冷媒の集合を行うヘッダタンクである。

図２および図４に示すように、放熱器１２は第１ジョイント２１１および第２ジョイント２１２を有している。

第１ジョイント２１１は、冷媒流入口２１ａが設けられた接続用部材である。冷媒流入口２１ａは、圧縮機１１の吐出口側に接続されている。第１ジョイント２１１は、風下側上部タンク１８２の一端側の側面にろう付け接合されている。第１ジョイント２１１の内部には、図示しない冷媒流入通路が形成されている。冷媒流入通路は、冷媒流入口２１ａから風下側上部タンク１８２の内部空間へ冷媒を導く冷媒通路である。

第２ジョイント２１２は、冷媒流出口２１ｂが設けられた接続用部材である。冷媒流出口２１ｂは、温度式膨張弁１４の入口側に接続されている。第２ジョイント２１２は、風上側下部タンク１７３の一端側の側面にろう付け接合されている。第２ジョイント２１２の内部には、図示しない冷媒流出通路が形成されている。冷媒流出通路は、風上側下部タンク１７３から冷媒流出口２１ｂへ冷媒を導く冷媒通路である。

図５および図６に示すように、風上側下部タンク１７３の内部には仕切部材１７４が配置されている。仕切部材１７４は、風上側下部タンク１７３の内部のうち、風上側チューブ１７１の積層方向における略中央部に配置されている。

仕切部材１７４は、風上側下部タンク１７３を、風上側チューブ１７１の積層方向（図５および図６では左右方向）に２つに仕切る仕切部である。仕切部材１７４により、風上側下部タンク１７３は、分配タンク部１７３ａと集合タンク部１７３ｂとに仕切られている。

分配タンク部１７３ａは、複数本の風上側チューブ１７１のうち風上側第１チューブ群１７１Ａに冷媒を分配する。集合タンク部１７３ｂは、複数本の風上側チューブ１７１のうち風上側第２チューブ群１７１Ｂから冷媒を集合させる。集合タンク部１７３ｂの内部空間は、第２ジョイント２１２の冷媒流出口２１ｂと連通している。

図６に示すように、風上側上部タンク１７２は、風上側第１チューブ群１７１Ａで熱交換された冷媒を風上側第２チューブ群１７１Ｂに流入させる。

図５、図６および図７に示すように、風上側下部タンク１７３と風下側下部タンク１８３との間には、内部に冷媒流路が形成された連通部材２０が設けられている。連通部材２０は、風上側下部タンク１７３の分配タンク部１７３ａと風下側下部タンク１８３とを連通させる連通路である。

風下側下部タンク１８３には、風下側連通孔１８３ｄが形成されている。風下側連通孔１８３ｄは、連通部材２０の一端部と連通している。これにより、風下側下部タンク１８３内の冷媒は、風下側連通孔１８３ｄを介して連通部材２０に流入する。

風上側下部タンク１７３には、風上側連通孔１７３ｄが形成されている。風上側連通孔１７３ｄは、連通部材２０の他端部と連通している。これにより、連通部材２０内の冷媒は、風上側連通孔１７３ｄを介して風上側下部タンク１７３に流入する。

風上側チューブ１７１、風上側上部タンク１７２、風上側下部タンク１７３、仕切部材１７４、風下側チューブ１８１、風下側上部タンク１８２、風下側下部タンク１８３、フィン１９、連通部材２０、第１ジョイント２１１および第２ジョイント２１２等をろう付け接合することによって、風上側放熱器１７および風下側放熱器１８が一体化されている。

ここで、放熱器１２内に形成される冷媒流路を、図６を用いて説明する。第１ジョイント２１１の冷媒流入口２１ａから流入した冷媒は、図６の矢印Ｒ１に示すように、風下側上部タンク１８２へ流入する。

風下側上部タンク１８２の内部空間へ流入した冷媒は、矢印Ｒ２に示すように、風下側コア部１８ａの風下側チューブ１８１を上方側から下方側へ流れて風下側下部タンク１８３へ流入する。風下側下部タンク１８３へ流入した冷媒は、矢印Ｒ３に示すように、連通部材２０を流れ、風上側下部タンク１７３の分配タンク部１７３ａへ流入する。

風上側下部タンク１７３の分配タンク部１７３ａへ流入した冷媒は、矢印Ｒ４に示すように、風上側第１チューブ群１７１Ａを下方側から上方側へ流れて風上側上部タンク１７２へ流入する。風上側上部タンク１７２へ流入した冷媒は、矢印Ｒ５に示すように、風上側上部タンク１７２の長手方向一端側から他端側へ流れ、風上側第２チューブ群１７１Ｂ
へ流入する。

風上側第２チューブ群１７１Ｂへ流入した冷媒は、矢印Ｒ６に示すように、風上側第２チューブ群１７１Ｂを上方側から下方側へ流れて風上側下部タンク１７３の集合タンク部１７３ｂへ流入する。集合タンク部１７３ｂへ流入した冷媒は、矢印Ｒ７に示すように、冷媒流出口２１ｂから流出する。

続いて、本実施形態の風上側上部タンク１７２、風上側下部タンク１７３、風下側上部タンク１８２および風下側下部タンク１８３の詳細な構成について説明する。

風上側上部タンク１７２および風上側下部タンク１７３は同様の構成であるため、以下の説明では、風上側上部タンク１７２および風上側下部タンク１７３をあわせて風上側タンク３１と称する。また、風下側上部タンク１８２および風下側下部タンク１８３は同様の構成であるため、以下の説明では、風下側上部タンク１８２および風下側下部タンク１８３をあわせて風下側タンク３２と称する。

図８に示すように、風上側タンク３１は、複数の風上側チューブ１７１が挿入した状態で接合される風上側チューブ接合部３１ａと、風上側チューブ接合部３１ａとともにタンク内空間を構成する風上側タンク本体部３１ｂと、を有している。風下側タンク３２は、複数の風下側チューブ１８１が挿入した状態で接合される風下側チューブ接合部３２ａと、風下側チューブ接合部３２ａとともにタンク内空間を構成する風下側タンク本体部３２ｂと、を有している。

風上側チューブ接合部３１ａおよび風下側チューブ接合部３２ａは、１つのコアプレート４０により一体に構成されている。すなわち、コアプレート４０は、風上側チューブ接合部３１ａと、風下側チューブ接合部３２ａとを有している。

風上側タンク本体部３１ｂおよび風下側タンク本体部３２ｂは、それぞれ、チューブ１７１、１８１の積層方向から見た断面が略Ｕ字状に形成されている。

図８および図９に示すように、風上側タンク本体部３１ｂは、コアプレート４０側（すなわち風上側コア部１７ａ側）に向けて突出した風上側爪部３１ｃを有している。風下側タンク本体部３２ｂは、コアプレート４０側（すなわち風下側コア部１８ａ側）に向けて突出した風下側爪部３２ｃを有している。

なお、図９および後述する図１０では、図示の都合上、風下側タンク本体部３２ｂの風下側爪部３２ｃ等の構成部品については、風上側タンク本体部３１ｂの風上側爪部３１ｃ等の構成部品に括弧付きの符号を付して示している。

ここで、風上側タンク本体部３１ｂおよび風下側タンク本体部３２ｂにおけるコアプレート４０側の端面、すなわちコアプレート４０と接触する端面を、先端面３１ｄ、３１ｅ、３２ｅ、３２ｄという。また、先端面３１ｄ、３１ｅ、３２ｅ、３２ｄのうち、チューブ１７１、１８１に対して空気流れ上流側の先端面を上流側先端面３１ｄ、３２ｄといい、チューブ１７１、１８１に対して空気流れ下流側の面を下流側先端面３１ｅ、３２ｅという。

続いて、本実施形態における爪部（すなわち風上側爪部３１ｃおよび風下側爪部３２ｃ）の詳細な構成について説明する。なお、風下側爪部３２ｃは風上側爪部３１ｃと同様の構成であるため、風下側爪部３２ｃ等に関する説明は省略する。

風上側爪部３１ｃは、風上側タンク本体部３１ｂの上流側先端面３１ｄおよび下流側先端面３１ｅにそれぞれ複数設けられている。上流側先端面３１ｄおよび下流側先端面３１ｅにおいて、複数の風上側爪部３１ｃは、互いに間隔を空けて配置されている。

また、風上側タンク本体部３１ｂにおいて、上流側先端面３１ｄに形成される風上側爪部３１ｃと、下流側先端面３１ｅに形成される風上側爪部３１ｃとは、空気流れ方向Ａ１から見たときに非重合となる位置に配置されている。つまり、上流側先端面３１ｄに形成される風上側爪部３１ｃと、下流側先端面３１ｅに形成される風上側爪部３１ｃとは、空気流れ方向Ａ１から見たときにずれて配置されている。

図１０に示すように、風上側爪部３１ｃにおけるコアプレート４０側の先端部には、コアプレート４０と反対側に向けて窪んだ溝部３１ｆが形成されている。溝部３１ｆは、風上側爪部３１ｃにおけるコアプレート４０側の先端部のうち、風上側チューブ１７１の積層方向の中央部に設けられている。この溝部３１ｆにより、風上側爪部３１ｃにおけるコアプレート４０側の先端部は、２つの先端爪部３１ｇに分割されている。

本実施形態の先端爪部３１ｇは、それぞれ、側面にテーパ面を有する四角錐台形状に形成されている。すなわち、本実施形態の先端爪部３１ｇは、それぞれ、先端面３１ｄ、３１ｅ側からコアプレート４０側に向けて先細りとなる四角錐台形状に形成されている。

なお、風上側爪部３１ｃにおける先端爪部３１ｇを除く部位（以下、根本部という）の外形は、長方形状に形成されている。すなわち、風上側爪部３１ｃの根本部は、風上側チューブ１７１の長手方向から見た断面が長方形状に形成されている。

図１１に示すように、風上側タンク本体部３１ｂにおける下流側先端面３１ｅに設けられた風上側爪部３１ｃと、風下側タンク本体部３２ｂにおける上流側先端面３２ｄに設けられた風下側爪部３２ｃとは、空気流れ方向Ａ１から見た時に非重合となる位置に配置されている。つまり、風上側タンク本体部３１ｂにおける風下側タンク本体部３２ｂ側の風上側爪部３１ｃと、風下側タンク本体部３２ｂにおける風上側タンク本体部３１ｂ側の風下側爪部３２ｃとは、空気流れ方向Ａ１から見た時に非重合となる位置に配置されている。すなわち、空気流れ方向Ａ１に隣り合うタンク本体部３１ｂ、３２ｂのうち、一方のタンク本体部３１ｂにおける他方のタンク本体部３２ｂ側の爪部３１ｃと、他方のタンク本体部３２ｂにおける一方のタンク本体部３１ｂ側の爪部３２ｃとは、空気流れ方向Ａ１から見たときに非重合となる位置に配置されている。

図１２に示すように、コアプレート４０において、風下側チューブ接合部３２ａと、風上側チューブ接合部３１ａとは、空気流れ方向Ａ１に直列に配置されている。風下側チューブ接合部３２ａおよび風上側チューブ接合部３１ａには、それぞれ、チューブ１７１、１８１の長手方向端部が挿入されるチューブ挿入穴４１が複数形成されている。

コアプレート４０には、風上側爪部３１ｃおよび風下側爪部３２ｃのそれぞれと嵌合する孔部４２が設けられている。そして、風上側爪部３１ｃおよび風下側爪部３２ｃのそれぞれが孔部４２に嵌合された状態で、風上側タンク本体部３１ｂおよび風下側タンク本体部３２ｂがコアプレート４０に対して固定されている。

より詳細には、風上側爪部３１ｃおよび風下側爪部３２ｃを孔部４２に嵌合した後、風上側爪部３１ｃおよび風下側爪部３２ｃをコア部１７ａ、１８ａ側から割ることにより、風上側爪部３１ｃおよび風下側爪部３２ｃはコアプレート４０に対してかしめ固定されている。これによれば、タンク本体部３１ｂ、３２ｂとコアプレート４０との密着性を増加させて、タンク本体部３１ｂ、３２ｂとコアプレート４０との間の未ろう付けを抑制できる。

ところで、孔部４２は、コアプレート４０において、風上側チューブ接合部３１ａよりも空気流れ上流側の部位、風下側チューブ接合部３２ａよりも空気流れ下流側の部位、および風上側チューブ接合部３１ａと風下側チューブ接合部３２ａとの間の部位に配置されている。以下、コアプレート４０における風上側チューブ接合部３１ａと風下側チューブ接合部３２ａとの間の部位を、境界部４３という。

境界部４３には、コアプレート４０の表裏を貫通するスリット４４が形成されている。スリット４４は、境界部４３における孔部４２を除く部位に複数設けられている。スリット４４は、チューブ１７１、１８１の積層方向に延びるように形成されている。

図１２および図１３に示すように、境界部４３に設けられる孔部４２は、接合部４２ａおよび非接合部４２ｂを有している。

接合部４２ａは、爪部３１ｃ、３２ｃが接合される接合面４２０を有している。具体的には、接合部４２ａは、爪部３１ｃ、３２ｃの根本部の外形に応じた長方形状に形成されている。接合部４２ａの長方形状のうち、後述する３辺に爪部３１ｃ、３２ｃが接合されている。すなわち、接合部４２ａの長方形状のうち、３辺が接合面４２０を形成している。

ここで、上述した３辺とは、接合部４２ａの長方形状において、空気流れ方向Ａ１に延びる２つの辺と、チューブ１７１、１８１の積層方向に延びる２辺のうち境界部４３における空気流れ方向Ａ１の外側の１辺ある。したがって、接合部４２ａの長方形状において、チューブ１７１、１８１の積層方向に延びる２辺のうち境界部４３における空気流れ方向Ａ１の内側の１辺には、爪部３１ｃ、３２ｃは接合されていない。

非接合部４２ｂは、接合面４２０を有していない。すなわち、非接合部４２ｂには、爪部３１ｃ、３２ｃが接合されていない。

非接合部４２ｂは、接合部４２ａに対して、境界部４３における空気流れ方向Ａ１の内側に配置されている。つまり、非接合部４２ｂは、接合部４２ａに対して、境界部４３における空気流れ方向Ａ１の中央側に配置されている。換言すると、非接合部４２ｂは、接合部４２ａに対して、コアプレート４０における空気流れ方向Ａ１の中央側（すなわち内側）に配置されている。

非接合部４２ｂは、接合部４２ａから遠ざかるにつれて、チューブ１７１、１８１の積層方向の長さが短くなるような形状に形成されている。本実施形態では、非接合部４２ｂは、半円状に形成されている。

また、非接合部４２ｂの接合部４２ａ側の端部におけるチューブ１７１、１８１の積層方向の長さＬ１０は、爪部３１ｃ、３２ｃの非接合部４２ｂ側の端部におけるチューブ１７１、１８１の積層方向の長さＬ２０よりも短い。これにより、爪部３１ｃ、３２ｃを孔部４２に挿入した際に、爪部３１ｃ、３２ｃが接合部４２ａから非接合部４２ｂ側にずれることを抑制している。

ここで、図１４に示すように、コアプレート４０において、孔部４２とスリット４４との間の最短距離をＬ１、Ｌ２といい、孔部４２とチューブ挿入穴４１との間の最短距離をＬ３という。本実施形態では、孔部４２、スリット４４およびチューブ挿入穴４１は、Ｌ１＜Ｌ３かつＬ２＜Ｌ３の関係を満たすように配置されている。

以上説明したように、本実施形態では、タンク本体部３１ｂ、３２ｂの爪部３１ｃ、３２ｃをコアプレート４０の孔部４２に嵌合させることにより、タンク本体部３１ｂ、３２ｂをコアプレート４０に対して固定している。これにより、タンク本体部３１ｂ、３２ｂをコアプレート４０の所望の位置に正確に位置決めすることができる。このとき、コアプレート４０にタンク本体部３１ｂ、３２ｂを位置決めするための構造を別途設ける必要がないため、放熱器１２の小型化を図ることができる。

ここで、比較例として、図１５に示すように、本実施形態の放熱器１２に対して、爪部３１ｃ、３２ｃおよび孔部４２が設けられていない構成が考えられる。このような構成では、タンク本体部３１ｂ、３２ｂをコアプレート４０に対して位置決めするために、コアプレート４０の境界部４３に、コア部１７ａ、１８ａと反対側に向けて突出した凸部４９が設けられている。このため、凸部４９の空気流れ方向Ａ１の長さ分だけ、放熱器が大型化してしまう。

これに対し、本実施形態では、上述したように、爪部３１ｃ、３２ｃを孔部４２に嵌合させた状態で、タンク本体部３１ｂ、３２ｂをコアプレート４０に対して固定しているので、凸部４９を廃止することができる。このため、放熱器１２を小型化することが可能となる。

また、本実施形態では、風上側チューブ接合部３１ａおよび風下側チューブ接合部３２ａを１つのコアプレート４０により一体に構成している。このため、放熱器１２の組み付け時に、風上側チューブ１７１および風下側チューブ１８１の全てを所定の間隔で配置した後、コアプレート４０をこれらのチューブ１７１、１８１に容易に組み付けることができる。

また、本実施形態では、風上側タンク本体部３１ｂと風下側タンク本体部３２ｂとを別体として構成している。これにより、風上側タンク３１と風下側タンク３２との間の熱移動を抑制できる。このため、風上側タンク３１内の冷媒および風下側タンク３２内の冷媒のうち、一方の高温冷媒の熱により他方の低温冷媒が加熱されるという熱害が発生することを抑制できる。

また、本実施形態では、風上側タンク本体部３１ｂにおける下流側先端面３１ｅに設けられた風上側爪部３１ｃと、風下側タンク本体部３２ｂにおける上流側先端面３２ｄに設けられた風下側爪部３２ｃとを、空気流れ方向Ａ１から見た時に非重合となる位置に配置している。これによれば、コアプレート４０における境界部４３の空気流れ方向Ａ１の長さを短くすることができる。このため、放熱器１２をより小型化することが可能となる。

また、本実施形態では、コアプレート４０の境界部４３にスリット４４を設けている。これによれば、風上側タンク３１と風下側タンク３２との間の熱移動を抑制できるので、上述した熱害が発生することを抑制できる。

また、本実施形態では、境界部４３に設けられる孔部４２に、接合部４２ａおよび非接合部４２ｂを設けている。これによれば、接合部４２ａにおいて、孔部４２と爪部３１ｃ、３２ｃとを接合することができるので、風上側タンク３１および風下側タンク３２のシール性を確保できる。さらに、非接合部４２ｂを設けることで、境界部４３の板面積を低減できる。これにより、風上側タンク３１と風下側タンク３２との間の熱移動を抑制できるので、上述した熱害が発生することをより抑制できる。

また、本実施形態では、爪部３１ｃ、３２ｃにおけるコアプレート４０側の先端部に溝部３１ｆ、３２ｆを設けている。これによれば、風上側爪部３１ｃおよび風下側爪部３２ｃをコアプレート４０に対してかしめ固定する際に、風上側爪部３１ｃおよび風下側爪部３２ｃを割りやすくすることができる。

また、本実施形態では、爪部３１ｃ、３２ｃの先端爪部３１ｇ、３２ｇを四角錐台形状に形成している。これによれば、爪部３１ｃ、３２ｃの孔部４２に対する挿入性を良好にできる。

また、本実施形態では、図１４に示すように、孔部４２、スリット４４およびチューブ挿入穴４１は、Ｌ１＜Ｌ３かつＬ２＜Ｌ３の関係を満たすように配置されている。これによれば、爪部３１ｃ、３２ｃをコアプレート４０にかしめ固定した際に、Ｌ１部（すなわち、孔部４２とスリット４４との間が最短距離となる部分）が優先的に変形することで、チューブ挿入穴４１が変形することを抑制できる。このため、ろう付け性を向上させることができる。

ところで、本実施形態のチューブ１７１、１８１は、１枚の平板を折り曲げることにより形成されている。このように形成されたチューブ１７１、１８１の接合検査方法として、図１６に示すように、チューブ１７１、１８１、インナーフィン１９０およびコアプレート４０等を一体ろう付けにより接合した後、チューブ１７１、１８１の未ろう付け部を膨らませ、膨らんだ部位を視覚的に検査する方法がある。

このような検査を行う際に、風上側チューブ接合部３１ａおよび風下側チューブ接合部３２ａが異なる部材により構成されている場合、風上側チューブ１７１と風下側チューブ１８１との間で位置ずれが生じ、未ろう付け部の誤検出が起こるおそれがある。

これに対し、本実施形態では、風上側チューブ接合部３１ａおよび風下側チューブ接合部３２ａが１つのコアプレート４０により一体に構成されているので、風上側チューブ１７１および風下側チューブ１８１の位置ずれを抑制できる。これにより、チューブ１７１、１８１の接合検査において、未ろう付け部の誤検出を抑制できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図１７に基づいて説明する。本実施形態は、上記第１実施形態と比較して、風上側タンク３１および風下側タンク３２の構成が異なるものである。

図１７に示すように、風上側タンク本体部３１ｂの風上側爪部３１ｃは、上流側先端面３１ｄおよび下流側先端面３１ｅのうち、下流側先端面３１ｅに設けられている。すなわち、風上側爪部３１ｃは、風上側タンク本体部３１ｂの上流側先端面３１ｄには設けられていない。

同様に、風下側タンク本体部３２ｂの風下側爪部３２ｃは、上流側先端面３２ｄおよび下流側先端面３２ｅのうち、下流側先端面３２ｅに設けられている。すなわち、風下側爪部３２ｃは、風下側タンク本体部３２ｂの上流側先端面３２ｄには設けられていない。

本実施形態によれば、コアプレート４０の境界部４３に、風下側爪部３２ｃが嵌合する孔部４２を設ける必要はなく、風上側爪部３１ｃが嵌合する孔部４２を設けるだけでよい。このため、境界部４３の空気流れ方向Ａ１の長さを短くすることができるので、放熱器１２を確実に小型化することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図１８に基づいて説明する。本実施形態は、上記第１実施形態と比較して、風上側タンク３１および風下側タンク３２の構成が異なるものである。

図１８に示すように、風上側タンク３１および風下側タンク３２は、１枚の板状部材である１つのコアプレート４０により一体に形成されている。すなわち、風上側チューブ接合部３１ａ、風上側タンク本体部３１ｂ、風下側チューブ接合部３２ａおよび風下側タンク本体部３２ｂは、１つのコアプレート４０により一体に構成されている。

具体的には、コアプレート４０における空気流れ方向Ａ１の上流側端部４５には、風上側爪部３１ｃが形成されている。コアプレート４０における空気流れ方向Ａ１の下流側端部４６には、風下側爪部３２ｃが形成されている。コアプレート４０における空気流れ方向Ａ１の略中央側（すなわち境界部４３）には、風上側爪部３１ｃまたは風下側爪部３２ｃと嵌合する孔部４２が形成されている。

そして、コアプレート４０が空気流れ方向Ａ１の両端部４５、４６から内側に向けて折り曲げられて、風上側爪部３１ｃおよび風下側爪部３２ｃが孔部４２に嵌合されることにより、風上側タンク３１および風下側タンク３２が形成されている。このとき、本実施形態では、風上側チューブ接合部３１ａおよび風下側チューブ接合部３２ａは、略平板状に形成されている。また、風上側タンク本体部３１ｂおよび風下側タンク本体部３２ｂは、チューブ１７１、１８１の積層方向から見た断面がコア部１７ａ、１８ａと反対側に向けて突出する円弧状に形成されている。

その他の放熱器１２の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態によれば、板状部材であるコアプレート４０の両端部の爪部３１ｃ、３２ｃが孔部４２に嵌合されるように１つのコアプレート４０を折り曲げることで、風上側タンク３１および風下側タンク３２を形成することができる。このとき、風上側タンク３１および風下側タンク３２を位置決めする構造を別途設ける必要がないため、放熱器１２の小型化を図ることができる。

さらに、本実施形態では、風上側チューブ接合部３１ａ、風上側タンク本体部３１ｂ、風下側チューブ接合部３２ａおよび風下側タンク本体部３２ｂを、１つの部品であるコアプレート４０により形成しているので、部品点数を削減することが可能となる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図１９に基づいて説明する。本実施形態は、上記第３実施形態と比較して、風上側タンク３１および風下側タンク３２の構成が異なるものである。

図１９に示すように、本実施形態では、風上側チューブ接合部３１ａおよび風下側チューブ接合部３２ａは、チューブ１７１、１８１の積層方向から見た断面がコア部１７ａ、１８ａ側に向けて突出する円弧状に形成されている。また、風上側タンク本体部３１ｂおよび風下側タンク本体部３２ｂは、略平板状に形成されている。

その他の放熱器１２の構成は、第３実施形態と同様である。したがって、本実施形態の放熱器１２においても第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図２０および図２１に基づいて説明する。本実施形態は、上記第１実施形態と比較して、放熱器１２内の冷媒の流れ方が異なるものである。なお、図２０では、図示の都合上、風上側チューブ１７１、風上側上部タンク１７２、風上側下部タンク１７３および風上側コア部１７ａについては、風下側放熱器１８の風下側チューブ１８１、風下側上部タンク１８２、風下側下部タンク１８３および風下側コア部１８ａに括弧付きの符号を付して示している。

図２０に示すように、本実施形態の放熱器１２は、ジョイント２１３を有している。ジョイント２１３は、冷媒流入口２１ａおよび冷媒流出口２１ｂが設けられた接続用部材である。ジョイント２１３は、風下側上部タンク１８２および風上側上部タンク１７２の一端側の側面にろう付け接合されている。

ジョイント２１３の内部には、図示しない冷媒流入通路および冷媒流出通路が形成されている。冷媒流入通路は、冷媒流入口２１ａから風下側上部タンク１８２の内部空間へ冷媒を導く冷媒通路である。冷媒流出通路は、風上側上部タンク１７２から冷媒流出口２１ｂへ冷媒を導く冷媒通路である。

図２１に示すように、本実施形態における風上側下部タンク１７３の内部には、仕切部材は設けられていない。また、本実施形態の連通部材２０は、風上側下部タンク１７３と風下側下部タンク１８３とを連通させる。

続いて、本実施形態の放熱器１２内に形成される冷媒流路を、図２０を用いて説明する。風下側下部タンク１８３へ流入した冷媒は、図２０の矢印Ｒ３０に示すように、連通部材２０を流れ、風上側下部タンク１７３へ流入する。

風上側下部タンク１７３のへ流入した冷媒は、矢印Ｒ４０に示すように、風上側コア部１７ａの風上側チューブ１７１を下方側から上方側へ流れて風上側上部タンク１７２へ流入する。風上側上部タンク１７２へ流入した冷媒は、矢印Ｒ５０に示すように、冷媒流出口２１ｂから流出する。

その他の放熱器１２の構成は、第１実施形態と同様である。したがって、本実施形態の放熱器１２においても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、例えば以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。

（１）上記実施形態では、風上側爪部３１ｃにおけるコアプレート４０側の先端部に、コアプレート４０と反対側に向けて窪んだ溝部３１ｆを設けた例について説明したが、風上側爪部３１ｃの形状はこれに限定されない。例えば、図２２に示すように、風上側爪部３１ｃに溝部３１ｆを設けなくてもよい。この場合、風上側爪部３１ｃにおけるコアプレート４０側の先端部３１ｈは、側面にテーパ面を有する四角錐台形状に形成されていてもよい。なお、風下側爪部３２ｃについても同様である。

（２）上記実施形態では、コアプレート４０の境界部４３に設けられる孔部４２における非接合部４２ｂを、半円状に形成した例について説明したが、非接合部４２ｂの形状はこれに限定されない。例えば、図２３に示すように、非接合部４２ｂを、接合部４２ａよりも面積の小さい長方形状に形成してもよい。すなわち、非接合部４２ｂを、爪部３１ｃ、３２ｃの根本部におけるチューブ１７１、１８１の長手方向から見た断面の断面積より小さい長方形状に形成してもよい。

また、例えば、図２４に示すように、非接合部４２ｂを四角形状に形成するとともに、非接合部４２ｂにおける接合部４２ａ側の端部に、非接合部４２の内方側（すなわちチューブ１７１、１８１の積層方向の内側）に向けて突出する突起部４２ｃを設けてもよい。この場合、突起部４２ｃは、コアプレート４０と一体に形成されていてもよい。

（３）上記実施形態では、本発明に係る熱交換器を冷凍サイクル装置１０の放熱器１２に適用した例について説明したが、熱交換器の適用はこれに限定されない。例えば、本発明の熱交換器を、冷凍サイクル装置１０の蒸発器１５に適用してもよいし、外気によってエンジン冷却水を冷却するラジエータに適用してもよい。

３１、３２ タンク（ヘッダタンク）
３１ａ、３２ａ チューブ接合部
３１ｂ、３２ｂ タンク本体部
３１ｃ、３２ｃ 爪部
４０ コアプレート
４２ 孔部
１７１、１８１ チューブ

Claims (5)

1. 第１流体と第２流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、
   前記第１流体の流れ方向に対して直列に配置された複数の熱交換部（１７、１８）を備え、
   前記複数の熱交換部は、それぞれ、
   前記第２流体が流れる複数のチューブ（１７１、１８１）を積層して構成されたコア部（１７ａ、１８ａ）と、
   前記複数のチューブの端部に接続されるとともに、前記複数のチューブに対して冷媒の分配または集合を行うヘッダタンク（３１、３２）と、を有しており、
   前記ヘッダタンクは、
   前記複数のチューブが挿入した状態で接合されるチューブ接合部（３１ａ、３２ａ）と、
   前記チューブ接合部とともにタンク内空間を構成するタンク本体部（３１ｂ、３２ｂ）と、を有しており、
   前記複数の熱交換部の前記チューブ接合部は、１つのコアプレート（４０）により一体に構成されており、
   前記複数の熱交換部の前記タンク本体部は、それぞれ、前記コア部側に向けて突出した爪部（３１ｃ、３２ｃ）を有しており、
   前記コアプレートには、前記爪部と嵌合する孔部（４２）が設けられており、
   前記爪部が前記孔部に嵌合された状態で、前記タンク本体部が前記コアプレートに対して固定されている熱交換器。
2. 前記コアプレートのうち、前記複数の熱交換部における前記チューブ接合部同士の間には、スリット（４３）が形成されている請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第１流体の流れ方向に隣り合う前記タンク本体部のうち、一方の前記タンク本体部における他方の前記タンク本体部側の前記爪部と、前記他方のタンク本体部における前記一方のタンク本体部側の前記爪部とは、前記第１流体の流れ方向から見たときに非重合となる位置に配置されている請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記コアプレートのうち、前記複数の熱交換部における前記チューブ接合部同士の間を、境界部（４３）としたとき、
   前記孔部のうち、前記境界部に設けられる孔部は、
   前記爪部が接合される接合面（４２０）を有する接合部（４２ａ）と、
   前記接合面を有しない非接合部（４２ｂ）とを備えており、
   前記非接合部は、前記接合部に対して、前記境界部における前記第１流体の流れ方向の中央側に配置されており、
   前記非接合部の前記接合部側の端部における前記チューブの積層方向の長さは、前記爪部の前記非接合部側の端部における前記チューブの積層方向の長さよりも短い請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱交換器。
5. 第１流体と第２流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、
   前記第１流体の流れ方向に対して直列に配置された２つの熱交換部（１７、１８）を備え、
   前記２つの熱交換部は、それぞれ、
   前記第２流体が流れる複数のチューブ（１７１、１８１）を積層して構成されたコア部（１７ａ、１８ａ）と、
   前記複数のチューブの端部に接続されるとともに、前記複数のチューブに対して冷媒の分配または集合を行うヘッダタンク（３１、３２）と、を有しており、
   前記２つの熱交換部の前記ヘッダタンクは、１枚の板状部材（４０）により一体に形成されており、
   前記板状部材における前記第１流体の流れ方向の両端部には、爪部（３１ｃ、３２ｃ）が形成されており、
   前記板状部材における前記第１流体の流れ方向の中央側には、前記爪部と嵌合する孔部（４２）が形成されており、
   前記板状部材が前記第１流体の流れ方向の両端部から内側に向けて折り曲げられて、前記爪部が前記孔部に嵌合された状態で、前記２つの熱交換部の前記ヘッダタンクが形成されている熱交換器。

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