JP2007017133A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 水と冷媒との流路を容易に組み合わせる。
【解決手段】 複数の第２扁平チューブ２２の幅方向に対し、第１扁平チューブ２１のヘッダータンク部２３、２４を同じ側に配設した。
これにより、複数の第２扁平チューブ２２の両端側に、ヘッダータンク２５、２６の長孔２７ａを嵌め合せて冷媒の流路を作っておき、これに第1扁平チューブ２１を積層した水の流路の各流体流通部２１Ａを、第２扁平チューブ２２の幅方向片側面から各第２扁平チューブ２２の間に差し込むことにより、水と冷媒との流路を容易に組み合わせることができる。また、水と冷媒との流路を分けて組み立てることは、第２扁平チューブ２２の両端側に、ヘッダータンク２５、２６の長孔２７ａを嵌め合せる際も、第1扁平チューブ２１の代わりに各第２扁平チューブ２２を位置決めする位置決め治具を挿入できることことから嵌め合せ易くすることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、水、ブライン（熱交換媒体）、低圧冷媒などの第1流体と、高圧冷媒などの第２流体とを熱交換させる熱交換器に関するものである。

従来技術として、下記特許文献１の第５実施形態（図７、８）に示されるような熱交換器がある。これは、タンク部と流体流通部とを形成した一対の扁平プレートで形成され、内部に第１流体を流通させる第１扁平チューブを複数本厚み方向に積層し、複数本の第１扁平チューブの一端側に形成され、各第1扁平チューブの流体流通部と連通して第１流体を分配供給する第１ヘッダタンク部と、複数本の第1扁平チューブの他端側に形成され、各第1扁平チューブの流体流通部と連通して流出する第１流体を集合回収する第２ヘッダタンク部とを有している。

また、内部に第２流体が流通する複数の流路が一体に形成された第２扁平チューブを複数本と、複数本の第２扁平チューブの一端側に設けられ、各第２扁平チューブの複数の流路と連通して第２流体を分配供給する第３ヘッダタンク部と、複数本の第２扁平チューブの他端側に設けられ、各第２扁平チューブの複数の流路と連通して流出する第２流体を集合回収する第４ヘッダタンク部とを有している。そして、第１扁平チューブと第２扁平チューブとを交互に積層して接触させ、第1流体と第２流体とを熱交換させるようにした熱交換器である。
特開２００３−３２９３７８号公報

上記特許文献１の第５実施形態（図７、８）に示されるような熱交換器では、複数の第１扁平チューブと複数の第２扁平チューブとを交互に積層した後、複数本の第２扁平チューブの両端と第３、第４ヘッダータンクの複数の長孔とを両側から嵌め合せる構造となっている。

よって、片側づつ嵌め合せるとしても、同時に複数箇所のチューブ端と長孔とを同時に嵌め合せなければならない。しかしながら、第１、第２扁平チューブの各厚み寸法の積み重ねで各第２扁平チューブの積層位置が決まるため、第３、第４ヘッダータンクに設けたスリットと各第２扁平チューブのチューブ端とが嵌め合せにくいという問題点がある。

また、別の問題点として、第２流体が第１流体の流路に混入するおそれがある。例えば、本熱交換器を水−冷媒熱交換器に用いて第１流体に水、第２流体に高圧冷媒を流した場合、侵食によって高圧冷媒の第２扁平チューブに孔が開いて貫通した時には高圧冷媒が水の流れる第１扁平チューブに洩れ、第１扁平チューブに高圧が掛かって熱交換器が破壊してしまう。

これを防ぐには第２扁平チューブの外周部全体に耐食性処理を施す必要があるが、コストアップとなってしまう。そもそも、熱交換器の設計においては安全を考慮したフェールセーフの考え方として、万が一高圧側の流体が洩れたとしても低圧側の流体流路に混入させずに外気へ逃がすなどの設計としておく必要がある。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その第１の目的は、第１流体の流路と第２流体の流路とを容易に組み合わせることのできる熱交換器を提供することにあり、その第２の目的は、万が一高圧側の流体が洩れたとしても低圧側の流体流路に混入させずに外気へ逃がすことのできる熱交換器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、請求項１ないし請求項９に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、タンク部（２３、２４）と流体流通部（２１Ａ）とを形成した一対の扁平プレート（２１ａ、２１ｂ）で形成され、内部に第１流体を流通させる第１扁平チューブ（２１）を複数本厚み方向に積層し、
複数本の第１扁平チューブ（２１）の一端側に形成され、各第1扁平チューブ（２１）の流体流通部（２１Ａ）と連通して第１流体を分配供給する第１ヘッダタンク部（２３）と、
複数本の第1扁平チューブ（２１）の他端側に形成され、各第1扁平チューブ（２１）の流体流通部（２１Ａ）と連通して流出する第１流体を集合回収する第２ヘッダタンク部（２４）と、
内部に第２流体が流通する複数の流路が一体に形成された第２扁平チューブ（２２）を複数本と、
複数本の第２扁平チューブ（２２）の一端側に設けられ、各第２扁平チューブ（２２）の複数の流路と連通して第２流体を分配供給する第３ヘッダタンク部（２５）と、
複数本の第２扁平チューブ（２２）の他端側に設けられ、各第２扁平チューブ（２２）の複数の流路と連通して流出する第２流体を集合回収する第４ヘッダタンク部（２６）とを有し、
第１扁平チューブ（２１）と第２扁平チューブ（２２）とを交互に積層して接触させ、第1流体と第２流体とを熱交換させる熱交換器において、
複数本の第２扁平チューブ（２２）の幅方向に対し、第１扁平チューブ（２１）の第１、第２ヘッダタンク部（２３、２４）を同じ側に配設したことを特徴としている。

この請求項１に記載の発明によれば、複数本の第２扁平チューブ（２２）の両端側に、第３、第４ヘッダータンク（２５、２６）の長孔（２７ａ）を嵌め合せて第２流体の流路を作っておき、これに第1扁平チューブ（２１）を積層した第１流体の流路の各流体流通部（２１Ａ）を、第２扁平チューブ（２２）の幅方向片側面から各第２扁平チューブ（２２）の間に差し込むことにより、第１流体の流路と第２流体の流路とを容易に組み合わせることができるようになる。

また、このように第１流体の流路と第２流体の流路とを分けて組み立てることは、第２扁平チューブ（２２）の両端側に、第３、第４ヘッダータンク（２５、２６）の長孔（２７ａ）を嵌め合せる際も、第1扁平チューブ（２１）の代わりに各第２扁平チューブ（２２）を位置決めする位置決め治具を挿入できることことから嵌め合せ易くすることができる。

これらは、第１扁平チューブ（２１）を一対の扁平プレート（２１ａ、２１ｂ）で形成しているため、タンク位置などはプレス形状次第で形状の自由度が大きいことにもよる。また、一対の扁平プレート（２１ａ、２１ｂ）で形成していることによりチューブ内部に犠牲腐食層を設けることも可能である。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の熱交換器において、第１扁平チューブ（２１）と第２扁平チューブ（２２）とをロウ付けにより接合したことを特徴としている。これは、第１扁平チューブ（２１）と第２扁平チューブ（２２）とが接触しているだけでも熱交換器としての機能は果たすが、この請求項２に記載の発明によれば、ロウ付けで接合することにより熱伝達効率を良くすることができる。また、熱交換器としての剛性が高くなり、形状・寸法が安定するうえ、各チューブ間が密閉されることから耐食性も向上させることができる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の熱交換器において、第２扁平チューブ（２２）と接合する第１扁平チューブ（２１）のロウ付け面を波型形状に形成したことを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、平面同士のロウ付け性を向上させることができる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の熱交換器において、第２扁平チューブ（２２）のロウ付け面に、優先的に腐食する犠牲腐食層（Ｇ）を設けるとともに、第１扁平チューブ（２１）に形成した波型形状の端部が大気開放されるようにしたことを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、波加工の端部を大気開放することにより、万が一第１流路もしくは第２流路が腐食して孔が開いたとしても、フェールセーフとして両流体が混合する前に外気に漏洩させることができる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の熱交換器において、第１扁平チューブ（２１）を流通する第１流体の流れ方向と、第２扁平チューブ（２２）を流通する第２流体の流れ方向とが互いに対向することを特徴としている。この請求項５に記載の発明によれば、両流体間での熱交換効率を向上させることができる。

また、請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の熱交換器において、第１扁平チューブ（２１）による第１流路、もしくは第２扁平チューブ（２２）による第２流路、もしくは第１流路と第２流路との両方に、少なくとも１回以上のＵターンを設けたことを特徴としている。この請求項６に記載の発明によれば、流路長さが長く取れ、両流体間での熱交換効率を向上させることができる。

また、請求項７に記載の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の熱交換器において、第１流体として水、第２流体として冷媒を流通させることを特徴としている。この請求項７に記載の発明によれば、本熱交換器を車両用や家庭用の水−冷媒熱交換器に適用することができる。

例えば車両用ならば、空調用冷凍サイクルにおいて、放熱器にて大気中に放熱している熱を本熱交換器を用いてエンジン冷却水側に排出させることにより、エンジン起動直後で水温が充分に暖まっていない状況化で水温を上昇させ、エンジンの暖機を促進させてエミッション対応するとともに、冬季では暖房性能向上にも利用することができる。また家庭用ならば、給湯装置に利用することができる。

また、請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の熱交換器において、第１扁平チューブ（２１）の厚さを、第２扁平チューブ（２２）の厚さより大きくしたことを特徴としている。この請求項８に記載の発明によれば、水と冷媒との粘性の違いに対応して水の流れる第１扁平チューブ（２１）の厚さを大きくすることにより、流通抵抗を低減して圧力損失を小さくすることができる。

また、請求項９に記載の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の熱交換器において、第１流体として低圧冷媒、前記第２流体として高圧冷媒を流通させることを特徴としている。この請求項９に記載の発明によれば、本熱交換器を蒸気圧縮式冷凍サイクルの内部熱交換器（４）に適用することができる。例えば、二酸化炭素冷媒はＲ１３４ａなどのフロン系冷媒と比べて定圧比熱が大きいため、低圧側熱交換器の入口側の乾き度が大きくなる。

そのため、低圧側熱交換器の入口側と出口側でのエンタルピ差が小さくなり、低圧側熱交換器（６）の空気冷却能力が低下する。そこで、本発明の熱交換器を利用して高圧側熱交換器（３）で冷却された冷媒と低圧側熱交換器（６）で熱交換を終えた冷媒との間で熱交換をし、低圧側熱交換器（６）の入口側と出口側でのエンタルピ差を大きくして冷却能力を向上させるのに利用することができる。ちなみに、上記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一例である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態（請求項１〜５、７、８に対応）について、添付した図１〜７を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係わる水−冷媒熱交換器２と内部熱交換器４とを用いた冷凍サイクルの模式図である。まず、冷媒回路Ｒを説明する。

本冷凍サイクルは二酸化炭素（ＣＯ_２）を冷媒として用いており、圧縮機１で圧縮（本実施形態では、約１５ＭＰａ）された高温高圧のガス冷媒は、水−冷媒熱交換器２にて温水回路Ｗを流通するエンジン冷却水に放熱して冷却される。そして、冷媒回路Ｒを構成するガスクーラ３と内部熱交換器４とを通過して更に冷却される。ガスクーラ３は、冷媒回路Ｒの放熱器を構成するものである。

また、内部熱交換器４は、ガスクーラ３で冷却された冷媒と、エバポレータ６で熱交換を終えた低温の冷媒との間で熱交換をするものである。これは、ＣＯ_２冷媒が従来のＲ１３４ａ冷媒などと比べて定圧比熱が大きいため、エバポレータ６の入口側の乾き度が大きくなる。そのため、エバポレータ６の入口側と出口側でのエンタルピ差が小さくなり、エバポレータ６の空気冷却能力が低下する。

そこで、内部熱交換器４を用いてガスクーラ３で冷却された冷媒とエバポレータ６で熱交換を終えた冷媒との間で熱交換をし、エバポレータ６の入口側と出口側でのエンタルピ差を大きくして冷却能力の向上を図るものである。内部熱交換器４を流出した冷媒は、減圧器５で減圧（本実施形態では、約５ＭＰａ）された後エバポレータ６に流入する。

エバポレータ６は、冷媒回路Ｒの蒸発器を構成するものであり、空気と熱交換を行い、液冷媒が蒸発して低温のガス冷媒となる。エバポレータ６から流出した低温のガス冷媒は、一端アキュームレータ７に流入して気液分離し、ガス冷媒のみが内部熱交換器４にてガスクーラ３から流出された高温の冷媒から受熱して圧縮機１に送られる。

次に、温水回路Ｗを説明する。温水回路Ｗには、図示しないエンジンの発熱によって温められたエンジン冷却水と車室内の空気とを熱交換して暖房用熱交換器を構成するヒータコア８が設けられており、そのヒータコア８の手前に水−冷媒熱交換器２が接続されている。

水−冷媒熱交換器２は、エンジン側から供給されるエンジン冷却水と、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒との間で熱交換するものである。そして、エンジン冷却水が水−冷媒熱交換器２にて熱交換した後、ヒータコア８を通り、エンジン側に戻るように構成されている。

次に、熱交換器２について説明する。図２は、本発明の第１実施形態における熱交換器２の斜視図である。また、図３は図２中のＡ−Ａ断面図であり、熱交換器２の縦断面を示し、図４は図３中のＢ−Ｂ断面図であり、熱交換器２の横断面を示す。

図３に示すように、第１流体としてのエンジン冷却水を流通させる流路は、タンク部２３、２４と流体流通部２１Ａとをアルミニウム板をプレス成形にて形成した一対の扁平プレート２１ａ、２１ｂを対向させて重ね合わせて第１扁平チューブ２１を形成し、この第１扁平チューブ２１を複数本厚み方向に積層して形成されている。

そして、各第1扁平チューブ２１の流体流通部２１Ａと連通して水を分配供給する第１ヘッダタンク部２３と、各第1扁平チューブ２１の流体流通部２１Ａと連通して流出する水を集合回収する第２ヘッダタンク部２４とは、同じく扁平プレート２１ａ、２１ｂにプレス成形で形成されたタンク部２３、２４を重ね合わせることで複数本の第１扁平チューブ２１の両端部に形成される。なお、この第１扁平チューブ２１の第１、第２ヘッダタンク部２３、２４は、後述する複数本の第２扁平チューブ２２の幅方向に対して同じ側に配設している。

また、第２流体としての高圧冷媒を流通させる流路は、内部に高圧冷媒が流通する複数の流路を押し出し成形にて一体に形成した複数本の第２扁平チューブ２２と、各第２扁平チューブ２２の複数の流路と連通して高圧冷媒を分配供給する第３ヘッダタンク部２５と、各第２扁平チューブ２２の複数の流路と連通して流出する高圧冷媒を集合回収する第４ヘッダタンク部２６とが複数本の第２扁平チューブ２２の両端部に設けられている。

図５は、図３、図４の熱交換器２における第４ヘッダタンク部２６の構成を示す分解斜視図である。ヘッダータンク部２５、２６は図３、図５に示すように、ロウ材を被覆したアルミニウムの圧延材に複数本の第２扁平チューブ２２を差し込んで接合するための長孔２７ａを複数個開け、コの字状に成形した接合プレート２７と、その接合プレート２７の長孔２７ａに対応した連通孔２８ａを開けたアルミニウム材の連通プレート２８と、半円筒形状の冷媒通路２５Ａ、２６Ａを形成したアルミニウム材のタンクプレート２９とから構成されている。

そして、接合プレート２７のコの字状内に連通プレート２８とタンクプレート２９とを入れ、接合プレート２７の両端２７ｂを内側に折り込むことで一体としている。長孔２７ａに差し込まれた第２扁平チューブ２２の端面とタンクプレート２９との間に連通孔２８ａを介することにより、冷媒通路２５Ａ、２６Ａ両脇の平面部においても冷媒通路２５Ａ、２６Ａと第２扁平チューブ２２の全冷媒通路孔が連通するようになっている。

なお、冷媒通路２５Ａ、２６Ａの上下端はキャッププレート３０が差し入れられて閉じられるようになっている。そして、プレス成形した一対の扁平プレート２１ａ、２１ｂで形成する、いわゆるドロンカップチューブの第１扁平チューブ２１と、高圧冷媒が通る押し出しの第２扁平チューブ２２とを交互に複数枚積層し接触するように組み合わせてコア部を形成するとともに、全体を炉中でロウ付けすることによって一体に接合している。

次に、本実施形態の特徴部を説明する。図６は図３中のＣ部拡大詳細図である。また、図７は図４中のＤ−Ｄ断面図であり、熱交換器２の幅方向断面図である。図６に示すように、第２扁平チューブ２２と接合する第１扁平チューブ２１のロウ付け面、より具体的には一対の扁平プレート２１ａ、２１ｂの外方ロウ付け面を波型形状に形成している。

更には、第２扁平チューブ２２のロウ付け面に、優先的に腐食する犠牲腐食層Ｇを設けるとともに、図７に示すように、第１扁平チューブ２１に形成した先の波型形状の端部が大気開放されるようにしている。なお、第１扁平チューブ２１は図７に示すように、中間プレート２１ｃやインナーフィン２１ｄを設けて流路を微細化し、伝熱面積を増やすことによって熱伝達効率を向上させたり、一体ロウ付けして耐圧強度を向上させたりしても良い。

最後に全体での流体の流れ方を説明すると、水は第１ヘッダタンク部２３に設けられた流入口２３ａから第１ヘッダタンク部２３内に流入し、各第１扁平チューブ２１に分配供給され、各流体流通部２１Ａを並行して流れ、第２ヘッダタンク部２４で集合回収され、第２ヘッダタンク部２４に設けられた流出口２４ａから流出する流れとなる。

一方高圧冷媒は、第３ヘッダタンク部２５に設けられた流入口２５１から第３ヘッダタンク部２５内に流入し、各第２扁平チューブ２２に分配供給され、各複数の流路内を先の水とは対向する向きに並行して流れ、第４ヘッダタンク部２６で集合回収され、第４ヘッダタンク部２６に設けられた流出口２２６１から流出する流れとなる。

次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。まず、タンク部２３、２４と流体流通部２１Ａとを形成した一対の扁平プレート２１ａ、２１ｂで形成され、内部に水を流通させる第１扁平チューブ２１を複数本厚み方向に積層し、複数本の第１扁平チューブ２１の一端側に形成され、各第1扁平チューブ２１の流体流通部２１Ａと連通して水を分配供給する第１ヘッダタンク部２３と、複数本の第1扁平チューブ２１の他端側に形成され、各第1扁平チューブ２１の流体流通部２１Ａと連通して流出する水を集合回収する第２ヘッダタンク部２４と、内部に高圧冷媒が流通する複数の流路が一体に形成された第２扁平チューブ２２を複数本と、複数本の第２扁平チューブ２２の一端側に設けられ、各第２扁平チューブ２２の複数の流路と連通して高圧冷媒を分配供給する第３ヘッダタンク部２５と、複数本の第２扁平チューブ２２の他端側に設けられ、各第２扁平チューブ２２の複数の流路と連通して流出する高圧冷媒を集合回収する第４ヘッダタンク部２６とを有し、第１扁平チューブ２１と第２扁平チューブ２２とを交互に積層して接触させ、第1流体と第２流体とを熱交換させる熱交換器において、
複数本の第２扁平チューブ２２の幅方向に対し、第１扁平チューブ２１の第１、第２ヘッダタンク部２３、２４を同じ側に配設している。

これによれば、複数本の第２扁平チューブ２２の両端側に、第３、第４ヘッダータンク２５、２６の長孔２７ａを嵌め合せて第２流体の流路を作っておき、これに第1扁平チューブ２１を積層した水の流路の各流体流通部２１Ａを、第２扁平チューブ２２の幅方向片側面から各第２扁平チューブ２２の間に差し込むことにより、水の流路と高圧冷媒の流路とを容易に組み合わせることができるようになる。

また、このように水の流路と高圧冷媒の流路とを分けて組み立てることは、第２扁平チューブ２２の両端側に、第３、第４ヘッダータンク２５、２６の長孔２７ａを嵌め合せる際も、第1扁平チューブ２１の代わりに各第２扁平チューブ２２を位置決めする位置決め治具を挿入できることことから嵌め合せ易くすることができる。

これらは、第１扁平チューブ２１を一対の扁平プレート２１ａ、２１ｂで形成しているため、タンク位置などはプレス形状次第で形状の自由度が大きいことにもよる。また、一対の扁平プレート２１ａ、２１ｂで形成していることによりチューブ内部に犠牲腐食層を設けることも可能である。

また、第１扁平チューブ２１と第２扁平チューブ２２とをロウ付けにより接合している。これは、第１扁平チューブ２１と第２扁平チューブ２２とが接触しているだけでも熱交換器としての機能は果たすが、これによれば、ロウ付けで接合することにより熱伝達効率を良くすることができる。また、熱交換器としての剛性が高くなり、形状・寸法が安定するうえ、各チューブ間が密閉されることから耐食性も向上させることができる。

また、第２扁平チューブ２２と接合する第１扁平チューブ２１のロウ付け面を波型形状に形成している。これによれば、平面同士のロウ付け性を向上させることができる。また、第２扁平チューブ２２のロウ付け面に、優先的に腐食する犠牲腐食層Ｇを設けるとともに、第１扁平チューブ２１に形成した波型形状の端部が大気開放されるようにしている。

これによれば、波加工の端部を大気開放することにより、万が一水流路もしくは高圧冷媒流路が腐食して孔が開いたとしても、フェールセーフとして両流体が混合する前に外気に漏洩させることができる。また、第１扁平チューブ２１を流通する水の流れ方向と、第２扁平チューブ２２を流通する高圧冷媒の流れ方向とが互いに対向するようにしている。これによれば、両流体間での熱交換効率を向上させることができる。

また、第１流体として水、第２流体として高圧冷媒を流通させている。これによれば、本熱交換器を車両用や家庭用の水−冷媒熱交換器に適用することができる。例えば車両用ならば、空調用冷凍サイクルにおいて、放熱器にて大気中に放熱している熱を本熱交換器を用いてエンジン冷却水側に排出させることにより、エンジン起動直後で水温が充分に暖まっていない状況化で水温を上昇させ、エンジンの暖機を促進させてエミッション対応するとともに、冬季では暖房性能向上にも利用することができる。

また家庭用ならば、給湯装置に利用することができる。また、第１扁平チューブ２１の厚さを、第２扁平チューブ２２の厚さより大きくしている。これによれば、水と冷媒との粘性の違いに対応して水の流れる第１扁平チューブ２１の厚さを大きくすることにより、流通抵抗を低減して圧力損失を小さくすることができる。

（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態における熱交換器２の横断面図である。これは、第１扁平チューブ２１による第１流路にＵターンを設けたものである。第１ヘッダタンク部２３から流入した第１流体（水）は第１扁平チューブ２１内をＵターンして第２ヘッダタンク部２４から流出する。これに対し、第３ヘッダタンク部２５の２箇所の流体通路２５Ａから分配供給された第２流体（高圧冷媒）は第２扁平チューブ２２内を直進して第４ヘッダタンク部２６の２箇所の流体通路２６Ａで集合回収されて流出する。

（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態における熱交換器２の横断面図である。これは、第２扁平チューブ２２による第２流路にＵターンを設けたものである。第１ヘッダタンク部２３から流入した第１流体（水）は第１扁平チューブ２１内を直進して第２ヘッダタンク部２４から流出する。

これに対し、第３ヘッダタンク部２５の２箇所の流体通路のうち、一方の流体通路２５Ａから分配供給された第２流体（高圧冷媒）は、一方の第２扁平チューブ２２Ａ内を直進して第４ヘッダタンク部２６の２箇所の流体通路のうち、一方の流体通路２６Ａで一旦集合回収される。

第４ヘッダタンク部２６の２箇所の流体通路２６Ａ、２６Ｂは連通しており、第４ヘッダタンク部２６の２箇所の流体通路のうち、他方の流体通路２６Ｂから再度分配供給された第２流体（高圧冷媒）は、他方の第２扁平チューブ２２Ｂ内を直進して第３ヘッダタンク部２５の２箇所の流体通路のうち、他方の流体通路２５Ｂで集合回収されて流出する。

（第４実施形態）
図１０は、本発明の第４実施形態における熱交換器２の横断面図である。これは、第１扁平チューブ２１による第１流路、および第２扁平チューブ２２による第２流路のそれぞれにＵターンを設けたものである。第１ヘッダタンク部２３から流入した第１流体（水）は第１扁平チューブ２１内をＵターンして第２ヘッダタンク部２４から流出する。

これに対し、第３ヘッダタンク部２５の２箇所の流体通路のうち、一方の流体通路２５Ａから分配供給された第２流体（高圧冷媒）は、一方の第２扁平チューブ２２Ａ内を直進して第４ヘッダタンク部２６の２箇所の流体通路のうち、一方の流体通路２６Ａで一旦集合回収される。

第４ヘッダタンク部２６の２箇所の流体通路２６Ａ、２６Ｂは連通しており、第４ヘッダタンク部２６の２箇所の流体通路のうち、他方の流体通路２６Ｂから再度分配供給された第２流体（高圧冷媒）は、他方の第２扁平チューブ２２Ｂ内を直進して第３ヘッダタンク部２５の２箇所の流体通路のうち、他方の流体通路２５Ｂで集合回収されて流出する。

前述した第１実施形態と上述した第２〜第４実施形態との異なる特徴部分を説明する。第２〜第４実施形態（請求項６に対応）では、第１扁平チューブ２１による第１流路、もしくは第２扁平チューブ２２による第２流路、もしくは第１流路と第２流路との両方に、少なくとも１回以上のＵターンを設けている。これによれば、流路長さが長く取れ、両流体間での熱交換効率を向上させることができる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、水と冷媒とを熱交換する熱交換器に適用したが、本発明に係わる熱交換器はこれに限定されるものではなく、第1流体としては水以外に空気や不凍液・エチレングリコールなどのブライン（熱交換媒体）などと熱交換する熱交換器に適用することができる。また、第２流体として低圧冷媒を流通させても良い（請求項９に対応）。これによれば、本熱交換器を図１の蒸気圧縮式冷凍サイクルの内部熱交換器４に適用することができる。

例えば、二酸化炭素冷媒はＲ１３４ａなどのフロン系冷媒と比べて定圧比熱が大きいため、エバポレータ６の入口側の乾き度が大きくなる。そのため、エバポレータ６の入口側と出口側でのエンタルピ差が小さくなり、エバポレータ６の空気冷却能力が低下する。そこで、本発明の熱交換器を利用してガスクーラ３で冷却された冷媒とエバポレータ６で熱交換を終えた冷媒との間で熱交換をし、エバポレータ６の入口側と出口側でのエンタルピ差を大きくして冷却能力を向上させるのに利用することができる。

また図１１は、本発明の他の実施形態における熱交換器２の横断面図である。上述した各実施形態と異なる特徴点は、第２流体の流路である第２扁平チューブ２２にも曲げを施したものであり、このように構成しても良い。また図１２は、本発明の他の実施形態における熱交換器２の幅方向断面図である。このように第１流体の流路である第１扁平チューブ２１に丸パイプを用い、その丸パイプをつぶして第２扁平チューブ２２との接合面が平面になるように構成しても良い。

本発明の実施形態に係わる水−冷媒熱交換器２と内部熱交換器４とを用いた冷凍サイクルの模式図である。 本発明の第１実施形態における熱交換器２の斜視図である。 図２中のＡ−Ａ断面図であり、熱交換器２の縦断面を示す。 図３中のＢ−Ｂ断面図であり、熱交換器２の横断面を示す。 図３、図４の熱交換器２における第４ヘッダタンク部２６の構成を示す分解斜視図である。 図３中のＣ部拡大詳細図である。 図４中のＤ−Ｄ断面図であり、熱交換器２の幅方向断面図である。 本発明の第２実施形態における熱交換器２の横断面図である。 本発明の第３実施形態における熱交換器２の横断面図である。 本発明の第４実施形態における熱交換器２の横断面図である。 本発明の他の実施形態における熱交換器２の横断面図である。 本発明の他の実施形態における熱交換器２の幅方向断面図である。

符号の説明

２１…第１扁平チューブ
２１ａ…扁平プレート
２１ｂ…扁平プレート
２１Ａ…流体流通部
２２…第２扁平チューブ
２３…タンク部、第１ヘッダタンク部
２４…タンク部、第２ヘッダタンク部
２５…第３ヘッダタンク部
２６…第４ヘッダタンク部
Ｇ…犠牲腐食層

Claims (9)

1. タンク部（２３、２４）と流体流通部（２１Ａ）とを形成した一対の扁平プレート（２１ａ、２１ｂ）で形成され、内部に第１流体を流通させる第１扁平チューブ（２１）を複数本厚み方向に積層し、
   前記複数本の第１扁平チューブ（２１）の一端側に形成され、各第1扁平チューブ（２１）の前記流体流通部（２１Ａ）と連通して前記第１流体を分配供給する第１ヘッダタンク部（２３）と、
   前記複数本の第1扁平チューブ（２１）の他端側に形成され、各第1扁平チューブ（２１）の前記流体流通部（２１Ａ）と連通して流出する前記第１流体を集合回収する第２ヘッダタンク部（２４）と、
   内部に第２流体が流通する複数の流路が一体に形成された第２扁平チューブ（２２）を複数本と、
   前記複数本の第２扁平チューブ（２２）の一端側に設けられ、各第２扁平チューブ（２２）の前記複数の流路と連通して前記第２流体を分配供給する第３ヘッダタンク部（２５）と、
   前記複数本の第２扁平チューブ（２２）の他端側に設けられ、各第２扁平チューブ（２２）の前記複数の流路と連通して流出する前記第２流体を集合回収する第４ヘッダタンク部（２６）とを有し、
   前記第１扁平チューブ（２１）と前記第２扁平チューブ（２２）とを交互に積層して接触させ、前記第1流体と前記第２流体とを熱交換させる熱交換器において、
   前記複数本の第２扁平チューブ（２２）の幅方向に対し、前記第１扁平チューブ（２１）の前記第１、第２ヘッダタンク部（２３、２４）を同じ側に配設したことを特徴とする熱交換器。
2. 前記第１扁平チューブ（２１）と前記第２扁平チューブ（２２）とをロウ付けにより接合したことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第２扁平チューブ（２２）と接合する前記第１扁平チューブ（２１）のロウ付け面を波型形状に形成したことを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記第２扁平チューブ（２２）のロウ付け面に、優先的に腐食する犠牲腐食層（Ｇ）を設けるとともに、前記第１扁平チューブ（２１）に形成した前記波型形状の端部が大気開放されるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記第１扁平チューブ（２１）を流通する前記第１流体の流れ方向と、前記第２扁平チューブ（２２）を流通する前記第２流体の流れ方向とが互いに対向することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の熱交換器。
6. 前記第１扁平チューブ（２１）による第１流路、もしくは前記第２扁平チューブ（２２）による第２流路、もしくは前記第１流路と前記第２流路との両方に、少なくとも１回以上のＵターンを設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の熱交換器。
7. 前記第１流体として水、前記第２流体として冷媒を流通させることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の熱交換器。
8. 前記第１扁平チューブ（２１）の厚さを、前記第２扁平チューブ（２２）の厚さより大きくしたことを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
9. 前記第１流体として低圧冷媒、前記第２流体として高圧冷媒を流通させることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の熱交換器。

Images