JP2021169907A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱歪みに基づくヘッダタンクの変形に起因するチューブの応力集中を緩和することが可能な熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器１は風下側熱交換部１０及び風上側熱交換部２０を備える。風下側熱交換部１０は、熱媒体が流入する流入部１１０を有する風下側第１タンク１１を備える。風上側熱交換部２０は、熱媒体を流出させる流出部２１０を有する風上側第１タンク２１を備える。風下側第１タンク１１及び風上側熱交換部２０は連結部３０を介して互いに連結されている。連結部３０には、当該連結部３０を貫通するようにスリット３１が形成されている。【選択図】図４

Description

本開示は、熱交換器に関する。

従来、下記の特許文献１に記載の熱交換器がある。特許文献１に記載の熱交換器は、その内部を流れる冷媒と、その外部を流れる空気との間で熱交換を行う。この熱交換器は、空気の流れ方向に対して直列に配置された第１熱交換部及び第２熱交換部を備えている。第１熱交換部及び第２熱交換部は、冷媒が流れる複数のチューブが積層されて構成されるコア部と、複数のチューブの端部に接続されるヘッダタンクとをそれぞれ有している。各熱交換部のヘッダタンクは、複数のチューブが接合されるチューブ接合部と、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とを有している。各熱交換部のチューブ接合部は一体的に構成されている。したがって、特許文献１に記載の熱交換器では、各熱交換部のヘッダタンクは互いに連結されている。

特開２０１９−２６０９号公報

特許文献１に記載の熱交換器を例えばヒートポンプサイクルのコンデンサとして用いる場合、第１熱交換部のヘッダタンクに高温の気相の熱媒体が流入することとなる。第１熱交換部のヘッダタンクに流入した気相の熱媒体は、第１熱交換部のコア部及び第２熱交換部のコア部を流れる際に空気と熱交換を行う。これにより熱媒体の熱が空気に吸収されて空気が加熱される。ヒートポンプサイクルでは、この加熱された空気を例えば車室内に送風することで車室内の暖房が可能となる。気相の熱媒体は、空気との熱交換によりその温度が徐々に低下して液相の熱媒体へと遷移する。低温の液相の熱媒体は、第２熱交換部のヘッダタンクで集められた後、外部に排出される。

このように特許文献１に記載の熱交換器がコンデンサとして用いられる場合、高温の気相の熱媒体が流れる第１熱交換部のヘッダタンクは延びる方向に熱変形する一方、低温の液相の熱媒体が流れる第２熱交換部のヘッダタンクは縮む方向に熱変形する。結果として、第１ヘッダタンク及び第２ヘッダタンクの全体が弓状に熱変形する可能性がある。このように各ヘッダタンクが熱歪みにより変形すると、ヘッダタンクに接続されているチューブに応力が発生する。このような応力は、特にヘッダタンクの内側の部分に位置するチューブの端部に集中し易いことが発明者らのシミュレーション解析等により確認されている。チューブの端部に応力が集中することにより、チューブが変形したり、悪くするとチューブが破損に至ったりするおそれがある。

本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱歪みに基づくヘッダタンクの変形に起因するチューブの応力集中を緩和することが可能な熱交換器を提供することにある。

上記課題を解決する熱交換器は、内部を流れる熱媒体と、外部を流れる空気との間で熱交換を行う熱交換器である。熱交換器は、空気の流れ方向において互いに対向して配置され、熱媒体が相互に流通可能に接続される第１熱交換部（１０）及び第２熱交換部（２０）を備える。第１熱交換部は、熱媒体が流れる複数のチューブの積層構造からなる第１コア部（１２）と、複数の第１コア部の端部に接続され、熱媒体が流入する流入部（１１０）を有する第１ヘッダタンク（１１）と、を備える。第２熱交換部は、熱媒体が流れる複数のチューブの積層構造からなる第２コア部（２２）と、複数の第２コア部の端部に接続され、熱媒体を流出させる流出部（２１０）を有する第２ヘッダタンク（２１）と、を備える。第１ヘッダタンクには、気相の熱媒体が流れ、第２ヘッダタンクには、第１ヘッダタンクを流れる気相の熱媒体よりも低温の液相の熱媒体が流れる。第１ヘッダタンク及び第２ヘッダタンクは連結部（３０）を介して互いに連結されている。連結部には、当該連結部を貫通するようにスリット（３１）が形成されている。

この構成によれば、流入部から第１ヘッダタンクに流入した熱媒体が第１コア部及び第２コア部において空気と熱交換を行った後に第２ヘッダタンクに流入するため、各ヘッダタンクを流れる熱媒体の温度が異なる。したがって、第１ヘッダタンク及び第２ヘッダタンクには上述した熱歪みが生じる。このとき、上記構成では、各ヘッダタンクが熱歪みにより変形した際に、空気の流れ方向においては各ヘッダタンクの変形量の差異を連結部のスリットにより吸収することができる。また、連結部にスリットが設けられることにより、チューブの長手方向における各ヘッダタンクの変形が許容されるため、チューブの長手方向においてチューブが各ヘッダタンクに拘束され難くなる。このように各ヘッダタンクの変形量の差異が連結部のスリットにより吸収され、且つチューブが各ヘッダタンクに拘束され難くなることにより、熱歪みに起因して各ヘッダタンクが変形した場合であってもチューブに応力が発生し難くなる。よって、チューブの応力集中を緩和することができる。

なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、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一例である。

本開示の熱交換器によれば、熱歪みに基づくヘッダタンクの変形に起因するチューブの応力集中を緩和することができる。

図１は、第１実施形態の熱交換器の構成を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態の熱交換器の正面構造を示す正面図である。 図３は、第１実施形態の熱交換器の背面構造を示す背面図である。 図４は、第１実施形態の熱交換器の上面構造を示す上面図である。 図５は、第１実施形態の熱交換器の風下側第１タンク及び風上側第１タンクの断面構造を示す断面図である。 図６は、第１実施形態の熱交換器の熱歪みによる上面構造の変形態様を模式的に示す上面図である。 図７は、第２実施形態の熱交換器の上面構造を示す上面図である。 図８は、第３実施形態の熱交換器の上面構造を示す上面図である。 図９は、第４実施形態の熱交換器の上面構造を示す上面図である。 図１０は、他の実施形態の熱交換器の上面構造を示す上面図である。 図１１は、他の実施形態の熱交換器の構成を模式的に示す図である。 図１２は、他の実施形態の熱交換器の上面構造を示す上面図である。 図１３は、他の実施形態の熱交換器の構成を模式的に示す図である。 図１４は、他の実施形態の熱交換器の構成を模式的に示す図である。 図１５（Ａ），（Ｂ）は、他の実施形態の熱交換器の断面構造を示す断面図である。

以下、熱交換器の一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
＜第１実施形態＞
はじめに、図１を参照して第１実施形態の熱交換器１について説明する。

図１に示される熱交換器１は、例えば車両に搭載される空調装置のヒートポンプサイクルの構成要素の一つである室内コンデンサとして用いることができる。空調装置は、空調ダクト内を流れる空調空気を冷却又は加熱して車室内に送風することにより車室内の冷房又は暖房を行う装置である。ヒートポンプサイクルは、室内コンデンサの他、膨張弁、室内エバポレータ、室外熱交換器、及び圧縮機により構成されている。室内コンデンサとしての熱交換器１は、空調ダクト内に配置されており、その内部を流れる熱媒体と、空調ダクト内を流れる空調空気との間で熱交換を行うことにより熱媒体の熱を空調空気に吸収させて空調空気を加熱する部分として用いられる。

次に、熱交換器１の具体的な構成について説明する。
図１に示されるように、熱交換器１は風下側熱交換部１０と風上側熱交換部２０とを備えている。熱交換器１はアルミニウム合金等により形成されている。風下側熱交換部１０及び風上側熱交換部２０は空気流れ方向Ｙにおいて対向するように配置されている。風下側熱交換部１０は風上側熱交換部２０よりも空気流れ方向Ｙの下流側に配置されている。本実施形態では、風下側熱交換部１０が第１熱交換部に相当し、風上側熱交換部２０が第２熱交換部に相当する。

なお、図１に示される空気流れ方向Ｙに直交するＺ軸方向は鉛直方向である。以下では、鉛直方向Ｚのうちの上方を「鉛直方向上方Ｚ１」と称し、その下方を「鉛直方向下方Ｚ２」と称する。また、空気流れ方向Ｙ及び鉛直方向Ｚの両方に直交する方向をＸ軸方向と称する。

風下側熱交換部１０は風下側第１タンク１１と風下側コア部１２と風下側第２タンク１３とを有している。風下側第１タンク１１、風下側コア部１２、及び風下側第２タンク１３は、この順で鉛直方向下方Ｚ２に向かって順に配置されている。
図２に示されるように、風下側コア部１２は複数のチューブ１２０と複数のフィン１２１とが交互に配置された積層構造を有している。本実施形態では、風下側コア部１２が第１コア部に相当する。

チューブ１２０は、鉛直方向Ｚに直交する断面形状が偏平状に形成された部材からなる。複数のチューブ１２０は、Ｘ軸方向に所定の間隔を空けて積層して配置されている。各チューブ１２０は鉛直方向Ｚに延びるように形成されている。各チューブ１２０の内部空間は、熱媒体が流れる流路を構成している。隣り合うチューブ１２０，１２０の間に形成される隙間には、矢印Ｙで示される方向に空気が流れる。

フィン１２１は、隣り合うチューブ１２０，１２０の間の隙間に配置されている。フィン１２１は、薄い金属版を波状に折り曲げることにより形成される、いわゆるコルゲートフィンである。フィン１２１の折り曲げ部分の先端部は、チューブ１２０の外面にろう付けにより接合されている。フィン１２１は、チューブ１２０の外部を流れる空気に対する伝熱面積を増加させるために設けられている。

風下側第１タンク１１は風下側コア部１２の上端部に設けられている。風下側第１タンク１１は軸線ｍ１を中心に筒状に形成されている。軸線ｍ１はＸ軸方向に平行な方向である。風下側第１タンク１１はＸ軸方向に延びるように形成されている。風下側第１タンク１１には、風下側コア部１２の各チューブ１２０の上端部が接続されている。Ｘ軸方向における風下側第１タンク１１の一端部には流入部１１０が設けられている。流入部１１０は、配管等を接続可能なコネクタ部としての機能を有しており、配管等を通じて供給される熱媒体を風下側第１タンク１１の内部に流入させる部分である。本実施形態では、風下側第１タンク１１が第１ヘッダタンクに相当する。

風下側第２タンク１３は風下側コア部１２の下端部に設けられている。風下側第２タンク１３は風下側第１タンク１１と同様に筒状に形成されている。風下側第２タンク１３には、風下側コア部１２の各チューブ１２０の下端部が接続されている。
図１に示されるように、風上側熱交換部２０は風上側第１タンク２１と風上側コア部２２と風上側第２タンク２３とを有している。風上側第１タンク２１、風上側コア部２２、及び風上側第２タンク２３は、この順で鉛直方向下方Ｚ２に向かって順に配置されている。図３に示されるように、風上側コア部２２はチューブ２２０及びフィン２２１により構成されている。本実施形態では、風上側コア部２２が第２コア部に相当する。

風上側熱交換部２０を構成する各要素の構造は、基本的には風下側第２タンク１３の対応する要素の構造と同一であるため、それらの詳細な説明は割愛する。但し、Ｘ軸方向における風上側第１タンク２１の一端部には、流入部１１０に代えて流出部２１０が設けられている。流出部２１０は、配管等を接続可能なコネクタ部としての機能を有しており、風上側第１タンク２１の内部に集められる熱媒体を、配管等を通じて外部に流出させる部分である。本実施形態では、風上側第１タンク２１が第２ヘッダタンクに相当する。なお、図３に示される符号ｍ２は風上側第１タンク２１の中心軸を示している。

風下側第２タンク１３の内部空間及び風上側第２タンク２３の内部空間は、直接的に、又は配管や別のタンク等を介して間接的に連通されている。よって、風下側第２タンク１３の内部空間を流れる熱媒体は風上側第２タンク２３の内部空間に流通可能となっている。このように、本実施形態の熱交換器１では、風下側熱交換部１０及び風上側熱交換部２０が、熱媒体が相互に流通可能に接続されている。

図４に示されるように、風下側第１タンク１１の中心軸ｍ１及び風上側第１タンク２１の中心軸ｍ２は互いに平行な方向となっている。以下では、それぞれの中心軸ｍ１，ｍ２に共に平行な方向であるＸ軸方向を「タンク長手方向Ｘ」と称する。
図４に示されるように、風下側第１タンク１１及び風上側第１タンク２１は連結部３０を介して互いに連結されている。詳しくは、図５に示されるように、風下側第１タンク１１及び風上側第１タンク２１は第１プレート部材４１と第２プレート部材４２とにより構成されている。

第１プレート部材４１は平板状のアルミニウム合金により形成されている。第１プレート部材４１には、Ｙ軸方向に離間して第１挿入孔４１１及び第２挿入孔４１２が形成されている。第１挿入孔４１１及び第２挿入孔４１２は第１プレート部材４１を厚さ方向に貫通するように形成されている。第１挿入孔４１１はタンク長手方向Ｘに所定の間隔を空けて複数配置されている。第１挿入孔４１１には風下側コア部１２のチューブ１２０の上端部が挿入されて接合される。第２挿入孔４１２も同様にタンク長手方向Ｘに所定の間隔を空けて複数配置されている。第２挿入孔４１２には風上側コア部２２のチューブ２２０の上端部が挿入されて接合される。

第２プレート部材４２は、２つの山部４２０，４２１が形成されるように平板状のアルミニウム合金が折り曲げられることで構成されている。２つの山部４２０，４２１は、鉛直方向上方Ｚ１に突出し、且つ互いに平行にタンク長手方向Ｘに延びるように形成されている。

第１プレート部材４１は第２プレート部材４２の底面にろう付け等により接合されている。空気流れ方向Ｙにおける第２プレート部材４２の両端部には第１プレート部材４１の複数の爪部４１０がかしめられている。なお、図４では、爪部４１０の図示が省略されている。

本実施形態の熱交換器１では、図５に示される第１プレート部材４１と第２プレート部材４２の山部４２０とにより風下側第１タンク１１が構成されている。また、第１プレート部材４１と第２プレート部材４２の山部４２１とにより風上側第１タンク２１が構成されている。風下側第１タンク１１及び風上側第１タンク２１は、それらの間に配置される第１プレート部材４１及び第２プレート部材４２のそれぞれの接合部分３０を介して互いに連結されている。本実施形態では、接合部分３０が、風下側第１タンク１１及び風上側第１タンク２１を連結する連結部に相当するため、以下では接合部分３０を「連結部３０」と称する。風下側第１タンク１１、風上側第１タンク２１、及び連結部３０は風下側コア部１２及び風上側コア部２２に対して鉛直方向上方Ｚ１に設けられている。

図４に示されるように、連結部３０には複数のスリット３１が形成されている。各スリット３１は連結部３０を鉛直方向Ｚに貫通するように形成されている。各スリット３１は、タンク長手方向Ｘに長手方向を有する矩形状の貫通孔からなる。複数のスリット３１はタンク長手方向Ｘに所定のスリット間隔Ｗ１を空けて並べて配置されている。各スリット３１は、空気流れ方向Ｙにおいて風下側コア部１２のチューブ１２０及び風上側コア部２２のチューブ２２０と重なる位置に配置されている。各スリット３１のタンク長手方向Ｘの長さＷ２はスリット間隔Ｗ１よりも長くなっている。

また、空気流れ方向Ｙにおける風下側第１タンク１１の連結部３０に連結されている部分とは反対側の端面をタンク端面１１１とするとき、風下側コア部１２のチューブ１２０は、空気流れ方向Ｙにおいてタンク端面１１１よりも連結部３０に寄せて配置されている。これにより、空気流れ方向Ｙにおける風下側第１タンク１１のタンク端面１１１からチューブ１２０の外縁までの最短距離Ｈ１２が、空気流れ方向Ｙにおけるスリット３１からチューブ１２０の外縁までの最短距離Ｈ１１よりも長くなっている。同様に、空気流れ方向Ｙにおける風上側第１タンク２１のタンク端面２１１からチューブ２２０の外縁までの最短距離Ｈ２２が、空気流れ方向Ｙにおけるスリット３１からチューブ２２０の外縁までの最短距離Ｈ２１よりも長くなっている。

次に、本実施形態の熱交換器１の動作例について説明する。
本実施形態の熱交換器１では、図１に矢印で示されるように熱媒体が流れる。すなわち、熱交換器１では、流入部１１０から風下側第１タンク１１の内部空間に熱媒体が流入すると、その熱媒体が風下側第１タンク１１から風下側コア部１２の各チューブ１２０に分配される。風下側コア部１２の各チューブ１２０を流れた熱媒体は風下側第２タンク１３の内部空間に集められた後、風上側第２タンク２３の内部空間に流入する。風上側第２タンク２３の内部空間に流入した熱媒体は風上側コア部２２の各チューブ２２０に分配された後、風上側第１タンク２１に集められる。風上側第１タンク２１に集められた熱媒体は流出部２１０から外部に流出する。

この熱交換器１では、高温の気相の熱媒体、又は気相及び液相が混合した高温の２相の熱媒体が流入部１１０を介して風下側第１タンク１１に流入する。流入部１１０に流入した高温の熱媒体は、風下側コア部１２の各チューブ１２０及び風上側コア部２２の各チューブ２２０を流れる際に空気と熱交換を行うことにより、その熱を空気に放出する。これにより空気が加熱される。これに対して、高温の気相の熱媒体は冷却されて液相の熱媒体へと遷移する。したがって、風下側第１タンク１１から風上側第１タンク２１に向かうほど、気相の熱媒体が存在する割合よりも、液相の熱媒体が存在する割合の方が多くなる。そして、風上側第１タンク２１の内部空間を流れる熱媒体のほとんどが低温の液相となっている。

このように、熱交換器１では、互いに連結された風下側第１タンク１１及び風上側第１タンク２１に温度差の大きい熱媒体がそれぞれ流れている。このような構造の場合、タンク１１，２１に熱歪みが生じる結果、各チューブ１２０，２２０が変形するおそれがある。
詳しくは、高温の熱媒体が流れる風下側第１タンク１１はタンク長手方向Ｘに延びるように熱変形する一方、低温の熱媒体が流れる風上側第１タンク２１はタンク長手方向Ｘに縮むように熱変形する。これにより、図６に示されるように、風下側第１タンク１１及び風上側第１タンク２１は弓状に変形する。このようにタンク１１，２１が変形することにより、特に図４に示される各チューブ１２０，２２０の内側の領域Ａ１，Ａ２に応力が集中し易いことが発明者らのシミュレーション解析等により確認されている。この領域に発生する応力集中により各チューブ１２０，２２０が変形する懸念がある。

この点、図４及び図５に示されるように、本実施形態の熱交換器１では、連結部３０に複数のスリット３１が形成されているため、タンク１１，２１が熱歪みにより弓状に変形した際に、空気流れ方向Ｙにおいてはタンク１１，２１の変形量の差異を連結部３０のスリット３１により吸収することができる。また、連結部３０にスリット３１が設けられることにより、鉛直方向Ｚにおける、換言すれば各チューブ１２０，２２０の長手方向におけるタンク１１，２１の変形が許容されるため、チューブ１２０，２２０はその長手方向においてタンク１１，２１に拘束され難くなる。このようにタンク１１，２１の変形量の差異が連結部３０のスリット３１に吸収され、且つチューブ１２０，２２０がタンク１１，２１に拘束され難くなることにより、熱歪みに起因してタンク１１，２１が変形した場合であってもチューブ１２０，２２０に応力が発生し難くなる。よって、チューブ１２０，２２０の応力集中を緩和することができる。

以上説明した本実施形態の熱交換器１によれば、以下の（１）〜（５）に示される作用及び効果を得ることができる。
（１）風下側第１タンク１１及び風上側第１タンク２１を互いに連結する連結部３０には、当該連結部３０を貫通するようにスリット３１が形成されている。この構成によれば、熱歪みによるタンク１１，２１の変形量の差異をスリット３１により吸収できるため、チューブ１２０，２２０の応力集中を緩和することができる。

（２）図４に示されるようにスリット３１のタンク長手方向Ｘの長さＷ２はスリット間隔のタンク長手方向Ｘの長さＷ１よりも長くなっている。この構成によれば、スリット３１の長さＷ２がスリット間隔Ｗ１よりも短い場合と比較すると、熱歪みによるタンク１１，２１の変形量の差異がスリット３１に更に吸収され易くなるため、より的確にチューブ１２０，２２０の応力集中を緩和することができる。

（３）図６に示されるようにタンク１１，２１が熱歪みにより弓状に変形した場合、風下側第１タンク１１では、連結部３０に近い部分の変形量よりもタンク端面１１１に近い部分の変形量の方が大きくなる。また、風上側第１タンク２１でも、同様に、連結部３０に近い部分の変形量よりもタンク端面２１１に近い部分の変形量の方が大きくなる。この点、本実施形態の熱交換器１では、図４に示されるように、空気流れ方向Ｙにおける風下側第１タンク１１のタンク端面１１１からチューブ１２０の外縁までの最短距離Ｈ１２が、空気流れ方向Ｙにおけるスリット３１からチューブ１２０の外縁までの最短距離Ｈ１１よりも長くなっている。同様に、空気流れ方向Ｙにおける風上側第１タンク２１のタンク端面２１１からチューブ２２０の外縁までの最短距離Ｈ２２が、空気流れ方向Ｙにおけるスリット３１からチューブ２２０の外縁までの最短距離Ｈ２１よりも長くなっている。この構成によれば、タンク１１，２１が熱歪みにより弓状に変形した場合に変形量が大きくなりやすい部分にチューブ１２０，２２０が配置されることを回避できるため、より的確にチューブ１２０，２２０の応力集中を緩和することができる。

（４）スリット３１は、空気流れ方向Ｙにおいて風下側コア部１２のチューブ１２０及び風上側コア部２２のチューブ２２０と重なる位置に配置されている。この構成によれば、各チューブ１２０，２２０の近くにスリット３１が配置されることとなるため、各チューブ１２０，２２０の応力集中をスリット３１により更に緩和することができる。

（５）風下側第１タンク１１及び風上側第１タンク２１は、各コア部１２，２２のチューブ１２０，２２０が接続される第１プレート部材４１と、第１プレート部材４１に組み付けられる第２プレート部材４２とにより構成されている。第２プレート部材４２は、第１プレート部材４１と共に風下側第１タンク１１の内部空間及び風上側第１タンク２１の内部空間を形成する。連結部３０は、第１プレート部材４１及び第２プレート部材４２において風下側第１タンク１１の内部空間と風上側第１タンク２１の内部空間との間に設けられる部位からなる。この構成によれば、連結部３０を介して風下側第１タンク１１及び風上側第１タンク２１が連結される構造を容易に実現することができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の熱交換器１について説明する。以下、第１実施形態の熱交換器１との相違点を中心に説明する。
図７に示されるように、本実施形態の熱交換器１では、端部スリット３１ａと中央スリット３１ｂとで長さが異なっている。具体的には、端部スリット３１ａは、複数のスリット３１のうち、タンク長手方向Ｘにおいて連結部３０の端部に設けられるスリットである。中央スリット３１ｂは、複数のスリット３１のうち、端部スリット３１ａよりも連結部３０の中央部の近くに設けられるスリットである。端部スリット３１ａのタンク長手方向Ｘの長さは中央スリット３１ｂのタンク長手方向Ｘの長さよりも長くなっている。

以上説明した本実施形態の熱交換器１によれば、以下の（６）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
（６）タンク１１，２１が熱歪みにより弓状に変形した場合、タンク１１，２１の中央部の変形量よりも端部の変形量の方が大きくなる。この点、本実施形態の熱交換器１のように、端部スリット３１ａのタンク長手方向Ｘの長さが中央スリット３１ｂのタンク長手方向Ｘの長さよりも長くなっていれば、タンク１１，２１が熱歪みにより弓状に変形した場合に変形量が大きくなり易い部分に、より長い端部スリット３１ａが配置されることとなるため、より的確にタンク１１，２１の変形量の差異を端部スリット３１ａにより吸収することができる。よって、チューブ１２０，２２０の応力集中を更に緩和することができる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態の熱交換器１について説明する。以下、第２実施形態の熱交換器１との相違点を中心に説明する。
図８に示されるように、本実施形態の熱交換器１では、端部スリット３１ａのタンク長手方向Ｘの両端部３１０ａ，３１０ｂのそれぞれの幅が異なっている。具体的には、一端部３１０ａは、タンク長手方向Ｘにおける端部スリット３１ａの両端部のうち、より連結部３０の端部の近くに配置される部分である。他端部３１０ｂは、タンク長手方向Ｘにおける端部スリット３１ａの両端部のうち、より連結部３０の中央部の近くに配置される部分である。空気流れ方向Ｙにおける一端部３１０ａの幅は、空気流れ方向Ｙにおける他端部３１０ｂの幅よりも長くなっている。

以上説明した本実施形態の熱交換器１によれば、以下の（７）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
（７）タンク１１，２１が熱歪みにより弓状に変形した場合、タンク１１，２１の中央部の変形量よりも端部の変形量の方が大きくなる。この点、本実施形態の熱交換器１のように、端部スリット３１ａの一端部３１０ａの幅が他端部３１０ｂの幅よりも長くなっていれば、タンク１１，２１が熱歪みにより弓状に変形した場合に変形量が大きくなり易い部分に、より幅の広いスリットが配置されることとなるため、より的確にタンク１１，２１の変形量の差異を端部スリット３１ａにより吸収することができる。よって、チューブ１２０，２２０の応力集中を更に緩和することができる。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態の熱交換器１について説明する。以下、第１実施形態の熱交換器１との相違点を中心に説明する。
図９に示されるように、本実施形態の熱交換器１では、スリット３１が、楕円状に形成されるとともに、タンク長手方向Ｘにおいて、風下側コア部１２の隣り合う２つのチューブ１２０ａ，１２０ｂの間に配置されている。チューブ１２０ａは、隣り合う２つのチューブのうち、タンク長手方向Ｘにおいて、より風下側第１タンク１１の端部１１ａの近くに配置されるチューブである。チューブ１２０ｂは、隣り合う２つのチューブのうち、タンク長手方向Ｘにおいて、より風下側第１タンク１１の中央部の近くに配置されるチューブである。チューブ１２０ａからスリット３１までの最短距離Ｂ１１は、チューブ１２０ｂからスリット３１までの最短距離Ｂ１２よりも長くなっている。

また、スリット３１は、タンク長手方向Ｘにおいて、風上側コア部２２の隣り合う２つのチューブ２２０ａ，２２０ｂの間に配置されている。チューブ２２０ａは、隣り合う２つのチューブのうち、タンク長手方向Ｘにおいて、より風上側第１タンク２１の端部２１ａの近くに配置されるチューブである。チューブ２２０ｂは、隣り合う２つのチューブのうち、タンク長手方向Ｘにおいて、より風上側第１タンク２１の中央部の近くに配置されるチューブである。チューブ２２０ａからスリット３１までの最短距離Ｂ２１は、チューブ２２０ｂからスリット３１までの最短距離Ｂ２２よりも長くなっている。

なお、本実施形態では、チューブ１２０ａ，２２０ａが第１チューブに相当し、チューブ１２０ｂ，２２０ｂが第２チューブに相当する。
以上説明した本実施形態の熱交換器１によれば、以下の（８）に示される作用及び効果を更に得ることができる。

（８）タンク１１，２１が熱歪みにより弓状に変形した場合、連結部３０の近くに配置されるチューブ１２０の内側の部分では、図９に示される部位Ｐ１２の変形量よりも部位Ｐ１１の変形量の方が大きくなる。部位Ｐ１１は、チューブ１２０の内側の部分において、より風下側第１タンク１１の端部１１ａの近くに位置している部位である。部位Ｐ１２は、チューブ１２０の内側の部分において、より風下側第１タンク１１の中央部の近くに位置している部分である。本実施形態の熱交換器１のように、チューブ１２０ａからスリット３１までの最短距離Ｂ１１がチューブ１２０ｂからスリット３１までの最短距離Ｂ１２よりも長くなっていれば、より変形量の大きいチューブ１２０の部位Ｐ１１の近くにスリット３１が配置されることとなる。よって、チューブ１２０の応力集中を更に緩和することができる。チューブ２２０に関しても同様の作用及び効果を得ることができる。

＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・図１０に示されるように、風下側第１タンク１１の流入部１１０と風上側第１タンク２１の流出部２１０とが一体的に形成されていてもよい。熱交換器１では、高温の熱媒体が流入する流入部１１０と、低温の熱媒体が流出する流出部２１０との間で最も温度差が大きくなる。そのため、流入部１１０及び流出部２１０が隣接して配置されていると、それらに発生する熱歪みが最も大きくなる可能性がある。この点、図１０に示されるように流入部１１０及び流出部２１０が一体的に形成されていれば、それらの剛性を高めることができるため、熱歪みに起因する流入部１１０及び流出部２１０の変形を抑制することが可能となる。結果として、熱歪みに起因する各タンク１１，２１の変形を抑制できるため、チューブ１２０の応力集中を更に緩和することができる。

・各実施形態の熱交換器１では、熱媒体の流れ方を適宜変更してもよい。例えば図１１に示される熱交換器１のように、風下側第１タンク１１及び風上側第１タンク２１のそれぞれの内部に仕切壁１４，２４を設けた上で、熱媒体が風下側熱交換部１０及び風上側熱交換部２０をＵ字状に流れるように構成されていてもよい。この熱交換器１では、風下側第１タンク１１において仕切壁１４により仕切られる２つの内部空間Ｓ１１，Ｓ１２のうち、一方の内部空間Ｓ１１に流入部１１０から高温の熱媒体が流入する。また、風上側第１タンク２１において仕切壁２４により仕切られる２つの内部空間Ｓ２１，Ｓ２２のうち、一方の内部空間Ｓ２１から流出部２１０を通じて低温の熱媒体が流出する。このような構成の場合、風下側第１タンク１１において内部空間Ｓ１１が設けられる部分と、風上側第１タンク２１において内部空間Ｓ２１が設けられる部分との間で特に熱歪みが発生し易い。そのため、図１２に示されるように、連結部３０のうち、風下側第１タンク１１の内部空間Ｓ１１と風上側第１タンク２１の内部空間Ｓ２１との間に挟まれる部分にのみスリット３１を設けてもよい。

・各実施形態のタンク１１，２１の構造は、図５に示される構造に限らず、適宜変更可能である。例えば、風下側第１タンク１１及び風上側第１タンク２１が異なる部材により形成され、且つそれらとは別の部材からなる連結部３０がタンク１１，２１にろう付けによりそれぞれ接合されていてもよい。あるいは、風下側第１タンク１１と風上側第１タンク２１とを直接ろう付けにより接合した上で、そのろう付け接合されている部分により連通部３０を形成してもよい。いずれの構造であっても、連結部３０を介してタンク１１，２１が互いに連結される熱交換器を実現することは可能である。

・風下側コア部１２のチューブ１２０及び風上側コア部２２のチューブ２２０の少なくとも一方には、空気流れ方向Ｙにおいてスリット３１と重ならない位置に配置されるチューブが含まれていてもよい。
・各実施形態の風下側熱交換部１０及び風上側熱交換部２０のそれぞれの構造は適宜変更可能である。例えば図１３及び図１４に示されるように、風下側熱交換部１０は、風下側コア部１２のＸ軸方向の両端にタンク１１，１３をそれぞれ有するものであってもよい。また、風上側熱交換部２０は、風上側コア部２２のＸ軸方向の両端にタンク２１，２３をそれぞれ有するものであってもよい。

・図１５（Ａ），（Ｂ）に示されるように、風上側コア部２２のチューブ２２０と風下側コア部１２のチューブ１２０とがフィン４０を介して互いに連結されていてもよい。また、図１５（Ａ）に示されるように、フィン４０にはスリット４１が形成されていてもよい。この構成によれば、チューブ１２０，２２０の伸び及び縮みを拘束することができるため、タンク１１，２１の熱歪みを抑制することができる。

・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１：熱交換器
１０：風下側熱交換部（第１熱交換部）
１１：風下側第１タンク（第１ヘッダタンク）
１２：風下側コア部（第１コア部）
２０：風上側熱交換部（第２熱交換部）
２１：風上側第１タンク（第２ヘッダタンク）
２２：風上側コア部（第２コア部）
３０：連結部
３１：スリット
３１ａ：端部スリット
３１ｂ：中央スリット
４１：第１プレート部材
４２：第２プレート部材
１１０：流入部
１２０ａ，２２０ａ：第１チューブ
１２０ｂ，２２０ｂ：第２チューブ
２１０：流出部

Claims (15)

1. 内部を流れる熱媒体と、外部を流れる空気との間で熱交換を行う熱交換器であって、
   空気の流れ方向において互いに対向して配置され、前記熱媒体が相互に流通可能に接続される第１熱交換部（１０）及び第２熱交換部（２０）を備え、
   前記第１熱交換部は、
   前記熱媒体が流れる複数のチューブの積層構造からなる第１コア部（１２）と、
   複数の前記第１コア部の端部に接続され、前記熱媒体が流入する流入部（１１０）を有する第１ヘッダタンク（１１）と、を備え、
   前記第２熱交換部は、
   前記熱媒体が流れる複数のチューブの積層構造からなる第２コア部（２２）と、
   複数の前記第２コア部の端部に接続され、前記熱媒体を流出させる流出部（２１０）を有する第２ヘッダタンク（２１）と、を備え、
   前記第１ヘッダタンクには、気相の熱媒体が流れ、
   前記第２ヘッダタンクには、前記第１ヘッダタンクを流れる気相の熱媒体よりも低温の液相の熱媒体が流れ、
   前記第１ヘッダタンク及び前記第２ヘッダタンクは連結部（３０）を介して互いに連結されており、
   前記連結部には、当該連結部を貫通するようにスリット（３１）が形成されている
   熱交換器。
2. 前記第１ヘッダタンクの中心軸及び前記第２ヘッダタンクの中心軸に平行な方向をタンク長手方向とするとき、
   前記連結部には、前記タンク長手方向に所定のスリット間隔を空けて複数の前記スリットが並べて設けられており、
   前記スリットの前記タンク長手方向の長さは、前記スリット間隔の前記タンク長手方向の長さよりも長い
   請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第１ヘッダタンク及び前記第２ヘッダタンクの各部位のうち、気相の熱媒体が流れる前記第１ヘッダタンクの内部空間と、液相の熱媒体が流れる前記第２ヘッダタンクの内部空間とが空気の流れ方向において重なる位置に設けられる各部位が前記連結部により２箇所以上連結されている
   請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 前記第１コア部と前記第２コア部とを連結させるフィン（４０）を更に備える
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換器。
5. 空気の流れ方向において前記第１ヘッダタンクの前記連結部に連結されている部分とは反対側の端面をタンク端面とするとき、
   空気の流れ方向における前記第１ヘッダタンクのタンク端面から前記第１コア部のチューブの外縁までの最短距離は、空気の流れ方向における前記スリットから前記第１コア部のチューブの外縁までの最短距離よりも長い
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器。
6. 前記スリットは、空気の流れ方向において前記第１コア部のチューブ及び前記第２コア部のチューブと重なる位置に配置されている
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱交換器。
7. 前記第１コア部のチューブ及び前記第２コア部のチューブの少なくとも一方には、空気の流れ方向において前記スリットと重ならない位置に配置されるチューブが含まれている
   請求項６に記載の熱交換器。
8. 空気の流れ方向において前記第２ヘッダタンクの前記連結部に連結されている部分とは反対側の端面をタンク端面とするとき、
   空気の流れ方向における前記第２ヘッダタンクのタンク端面から前記第２コア部のチューブの外縁までの最短距離は、空気の流れ方向における前記スリットから前記第２コア部のチューブの外縁までの最短距離よりも長い
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器。
9. 前記第１ヘッダタンクの中心軸及び前記第２ヘッダタンクの中心軸に平行な方向をタンク長手方向とするとき、
   前記タンク長手方向における前記スリットの両端部のうち、より前記連結部の端部の近くに配置される端部を一端部とし、より前記連結部の中央部の近くに配置される端部を他端部とするとき、
   空気の流れ方向における前記一端部の幅は、空気の流れ方向における前記他端部の幅よりも長い
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱交換器。
10. 前記第１ヘッダタンクの中心軸及び前記第２ヘッダタンクの中心軸に平行な方向をタンク長手方向とするとき、
    前記連結部には、前記タンク長手方向に複数の前記スリットが並べて設けられており、
    前記タンク長手方向において前記連結部の端部に設けられるスリットを端部スリット（３１ａ）とし、前記端部スリットよりも前記連結部の中央部の近くに設けられるスリットを中央スリット（３１ｂ）とするとき、
    前記端部スリットの前記タンク長手方向の長さは、前記中央スリットの前記タンク長手方向の長さよりも長い
    請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱交換器。
11. 前記第１ヘッダタンクの中心軸及び前記第２ヘッダタンクの中心軸に平行な方向をタンク長手方向とするとき、
    前記スリットは、前記タンク長手方向において、前記第１コア部の隣り合う２つのチューブの間に配置されており、
    前記２つのチューブのうち、前記タンク長手方向において、より前記第１ヘッダタンクの端部の近くに配置されるチューブを第１チューブ（１２０ａ）とし、より前記第１ヘッダタンクの中央部の近くに配置されるチューブを第２チューブ（１２０ｂ）とするとき、
    前記第１チューブから前記スリットまでの最短距離は、前記第２チューブから前記スリットまでの最短距離よりも長い
    請求項１に記載の熱交換器。
12. 前記第１ヘッダタンクの中心軸及び前記第２ヘッダタンクの中心軸に平行な方向をタンク長手方向とするとき、
    前記スリットは、前記タンク長手方向において、前記第２コア部の隣り合う２つのチューブの間に配置されており、
    前記２つのチューブのうち、前記タンク長手方向において、より前記第２ヘッダタンクの端部の近くに配置されるチューブを第１チューブ（２２０ａ）とし、より前記第２ヘッダタンクの中央部の近くに配置されるチューブを第２チューブ（２２０ｂ）とするとき、
    前記第１チューブから前記スリットまでの最短距離は、前記第２チューブから前記スリットまでの最短距離よりも長い
    請求項１に記載の熱交換器。
13. 前記第１ヘッダタンク、前記第２ヘッダタンク、及び前記連結部は、前記第１コア部及び前記第２コア部に対して鉛直方向上方に設けられている
    請求項１〜１２のいずれか一項に記載の熱交換器。
14. 前記第１ヘッダタンク及び第２ヘッダタンクは、
    前記第１コア部のチューブ及び前記第２コア部のチューブが接続される第１プレート部材（４１）と、
    前記第１プレート部材に組み付けられ、前記第１プレート部材と共に前記第１ヘッダタンクの内部空間及び前記第２ヘッダタンクの内部空間を形成する第２プレート部材（４２）と、により構成され、
    前記連結部は、前記第１プレート部材及び前記第２プレート部材において前記第１ヘッダタンクの内部空間と前記第２ヘッダタンクの内部空間との間に設けられる部位からなる
    請求項１〜１３のいずれか一項に記載の熱交換器。
15. 前記流入部及び前記流出部は一体的に形成されている
    請求項１〜１４のいずれか一項に記載の熱交換器。

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