JP2014169851A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のチューブの間に生じる伸縮量の差に起因する不具合を抑制する。
【解決手段】熱交換器１０は複数のチューブ１２を備える。チューブ１２は、ヘッダプレート４１に形成された貫通孔４１ａに挿入されている。複数のチューブ１２は、低温冷媒が流れる第１チューブ２１と、温水が流れる第２チューブ２２とを有する。第１チューブ２１のための貫通孔４１ａの周囲には、比較的小さいバルジ３１が形成されている。第２チューブ２２のための貫通孔４１ａの周囲には、比較的大きいバルジ３２が形成されている。第１チューブ２１の伸縮量と第２チューブ２２の伸縮量との間に差が生じることがある。第２バルジ３２は、第１バルジ３１より変形しやすい。このため、第１チューブ２１と第２チューブ２２との間の伸縮量の差は、主として第２バルジ３２の変形によって吸収される。
【選択図】図２

Description

ここに開示される発明は、複数のチューブがヘッダに接合された熱交換器に関する。

特許文献１および特許文献２は、温度差に起因する部材の伸縮に伴う応力を抑制する技術を開示する。特許文献１は、サイドプレートにおける応力緩和のための構造を開示する。特許文献２は、複数のチューブが接合されるヘッダの壁の形状を提案する。特許文献３は、冷媒と、冷却水と、空気とが流れる熱交換器を開示する。

従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。

特許第４９８４８１３号公報 特許第５０２９１６６号公報 国際公開第２０１１／１５５２０４号パンフレット

特許文献２が開示するヘッダの壁の形状は、それぞれのチューブの周囲において、すべて同じである。この形状では、それぞれのチューブの伸縮量に差がある場合に、接合部における応力を十分に抑制できない場合がある。例えば、２つのチューブの伸縮量に差がある場合、応力を十分に抑制できない場合がある。伸縮量の差は、チューブに流れる媒体の温度差に起因して生じる場合がある。また、伸縮量の差は、２つのチューブの形状、材質の違いに起因して生じる場合がある。このような観点から、従来の熱交換器にはさらなる改良が求められている。

発明の目的のひとつは、一対のヘッダ間に配置された複数のチューブの間に生じる伸縮量の差に起因する不具合が抑制された熱交換器を提供することである。

発明の目的の他のひとつは、ヘッダとチューブとの接合部における応力を抑制することができる熱交換器を提供することである。

発明の目的の他のひとつは、複数のチューブのそれぞれに想定される伸縮量に適合したヘッダ形状をもつ熱交換器を提供することである。

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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って、発明の技術的範囲を限定するものではない。

ひとつの発明により提供される熱交換器は、伸縮量が異なる第１チューブ（２１）および第２チューブ（２２）を含む複数のチューブ（１２）と、複数のチューブを受け入れる複数の貫通孔（４１ａ）を有し、複数のチューブと接合されるヘッダプレート（４１）とを備え、ヘッダプレートは、第１チューブ（２１）を受け入れる貫通孔（４１ａ）の周囲に形成された第１バルジ（３１）、および第２チューブ（２２）を受け入れる貫通孔（４１ａ）の周囲に形成され、チューブの長さ方向に関する変形しやすさが第１バルジとは異なる第２バルジ（３２）を有することを特徴とする。この構成では、チューブの伸縮量の差は、複数のバルジにおける異なる変形量によって吸収される。これにより、複数のチューブの間に生じる伸縮量の差に起因する不具合が抑制される。

他の発明により提供される熱交換器は、伸縮量が異なる第１チューブ（２１）および第２チューブ（２２）を含む複数のチューブ（１２）と、複数のチューブを受け入れる複数の貫通孔（４１ａ）を有し、複数のチューブと接合されるヘッダプレート（４１）とを備え、ヘッダプレートは、第１チューブ（２１）を受け入れる貫通孔（４１ａ）の周囲に形成された第１バルジ（３１）、および第２チューブ（２２）を受け入れる貫通孔（４１ａ）の周囲に形成され、形状が第１バルジとは異なる第２バルジ（３２）を有することを特徴とする。この構成では、チューブの伸縮量の差は、複数のバルジにおける異なる変形量によって吸収される。これにより、複数のチューブの間に生じる伸縮量の差に起因する不具合が抑制される。

発明により提供される熱交換器は、追加的に、ヘッダプレート（４１）と接合されることにより熱媒体のための通路（４５、４６）を区画する区画プレート（４２）を備え、ヘッダプレートと区画プレートとは、第１バルジと第２バルジとの間に設けられたヘッダ接合部（３１ｂ、３２ｂ）において接合され、第１バルジと第２バルジとは独立して変形可能に分離されていることを特徴とする。この構成では、第１バルジと第２バルジとの異なる変形量によって、複数のチューブの間に生じる伸縮量の差に起因する不具合が抑制される。

発明の第１実施形態に係る熱交換器の正面図である。 第１実施形態の熱交換器の部分断面斜視図である。 第１実施形態の熱交換器の部分断面図である。 第１実施形態の熱交換器の部分断面図である。 第１実施形態の熱交換器の部分断面図である。 発明の第２実施形態の熱交換器の部分断面斜視図である。 第２実施形態の熱交換器の部分断面図である。 発明の第３実施形態の熱交換器の部分断面図である。 発明の第４実施形態の熱交換器の部分断面図である。 発明の第５実施形態の熱交換器の部分断面図である。 発明の第６実施形態の熱交換器の部分断面図である。 発明の第７実施形態に係る熱交換器の正面図である。

以下に、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
図１は、この実施形態に係る熱交換器１０の正面図である。熱交換器１０は、車両に搭載可能な車両用熱交換器である。熱交換器１０は、２つの熱媒体と、空気とを含む少なくとも三者の間の熱交換を提供する。熱交換器１０の用途の一例においては、２つの熱媒体は、それらの温度の違いによって特徴付けられる。２つの熱媒体は、多くの場合に異なる温度を示すが、稀に同じ温度となることもある。また、熱交換器１０の用途の他の一例においては、２つの熱媒体は、それらの化学的成分によって特徴付けられる。

熱交換器１０の用途の一例において、ひとつの熱媒体は、蒸気圧縮機式の冷凍サイクルＲＦＣに流される冷媒である。冷媒は、冷凍サイクルＲＦＣの高圧領域を流れる高温高圧の冷媒、または、低圧領域を流れる低温低圧の冷媒である。他のひとつの熱媒体は、冷却液、水、またはオイルなどの熱輸送液体である。熱輸送液体は、車両に搭載された発熱機器の温度を調節するための熱源サイクルＨＳＣを循環する。よって、２つの熱媒体は、別々に構成された２つの熱サイクルＲＦＣ、ＨＳＣから供給される。熱交換器１０に供給される空気は、車両の室外の空気など非利用空気、または車両の室内の空気など利用空気である。

例えば、熱交換器１０は冷凍サイクルＲＦＣの吸熱器として利用される。言い換えると、熱交換器１０は、ヒートポンプの室外熱交換器として利用される。この場合、後述の第１チューブ２１には、低温の冷媒が流される。冷凍サイクルＲＦＣは、空気を熱源とするだけでなく、さらに、選択的に、熱源サイクルＨＳＣを熱源として利用する。後述の第２チューブ２２には、発熱機器によって加熱された冷却水、すなわち温水が流される。さらに、冷媒および／または温水の供給は、それぞれのサイクルＲＦＣ、ＨＳＣによって断続されうる。

熱交換器１０は、熱交換のためのコア部１１を備える。コア部１１は、２つの熱媒体を流すための複数のチューブ１２を備える。複数のチューブ１２は、所定の配列規則に沿って配列されている。図示の例では、複数のチューブ１２は、図中の左右方向に沿って互いに平行に並べられている。複数のチューブ１２は、左右方向に沿って積層されているともいえる。複数のチューブ１２は、隣接する２本のチューブ１２の間に空気の通路を区画するように配列されている。隣接する２本のチューブ１２の間には、空気との熱交換を促進するためのフィン１３が配置されている。フィン１３は、例えばコルゲートフィンによって提供することができる。

熱交換器１０は、２つの熱媒体を複数のチューブ１２に分配し、収集するためのヘッダ１４を備える。熱交換器１０は、複数のチューブ１２の両端に位置する一対のヘッダ１４ａ、１４ｂを備える。上部のヘッダ１４ａは、水のための入口および出口のための接続部１４ｃ、１４ｄを有する。下部のヘッダ１４ｂは、冷媒のための入口および出口のための接続部１４ｅ、１４ｆを有する。ヘッダ１４は、その内部に水のための水通路と、冷媒のための冷媒通路とを区画している。ヘッダ１４は、複数のチューブ１２の一部を水通路に連通させ、残部を冷媒通路に連通させる。

複数のチューブ１２は、一対のヘッダ１４ａ、１４ｂの間に配置されている。複数のチューブ１２は、一対のヘッダ１４ａ、１４ｂにそれらが区画する通路に連通するように接続されている。複数のチューブ１２は、一対のヘッダ１４ａ、１４ｂのそれぞれに形成された通路の間を連通している。複数のチューブ１２の一端は、一方のヘッダ１４ａに接続されている。複数のチューブ１２の他端は、他方のヘッダ１４ａに接続されている。この結果、複数のチューブ１２は、ヘッダ１４ａ、１４ｂ間において複数の水通路と冷媒通路と空気通路とを形成する。チューブ１２、フィン１３、およびヘッダ１４は、アルミニウムなどの金属製である。

図２は、熱交換器１０におけるヘッダ１４とチューブ１２との接合部の周辺を図示している。複数のチューブ１２は、空気の流れ方向ＡＲに沿って長手方向をもつ細長い断面をもつ。複数のチューブ１２は、扁平な管である。複数のチューブ１２は、空気の流れ方向ＡＲと直交する方向に沿って互いに平行に並べられている。さらに、複数のチューブ１２は、空気の流れ方向ＡＲに沿って前列と後列とを形成するように多列に並べられている。この結果、複数のチューブ１２は、積層方向に関して、すなわち横方向に隣接するとともに、列方向に関して、すなわち縦方向にも隣接している。

複数のチューブ１２は、冷媒を流すための複数の第１チューブ２１と、水を流すための複数の第２チューブ２２とを含む。第１チューブ２１に流される熱媒体は冷凍サイクルＲＦＣに流れる冷媒である。第２チューブ２２に流される熱媒体は熱源サイクルＨＳＣに流れる熱輸送液体である。第１チューブ２１に流される熱媒体と、第２チューブ２２に流される熱媒体とは異なる種類の熱媒体である。第１チューブ２１と第２チューブ２２とは、コア部１１の少なくとも一部において隣接している。図示の例では、第１チューブ２１と第２チューブ２２とは、前列において、交互に配列されている。第１チューブ２１と第２チューブ２２とは、後列においても、交互に配列されている。

第１チューブ２１は、内部に複数の冷媒通路を有する多穴管である。第１チューブ２１は、押し出し成型によって作られる押し出し管、または板材を巻き、内部にインナフィンを配置することによって作られるロール成形管によって提供することができる。第１チューブ２１は、広い両側面を連結する内部連結部２１ａを有する。この結果、第１チューブ２１は、第２チューブ２２より高い耐圧性を有する。

第２チューブ２２は、内部にひとつの水通路を有する単穴管である。第２チューブ２２は、押し出し成型によって作られる押し出し管、または板材を巻くことによって作られるロール成形管によって提供することができる。第２チューブ２２は、内部連結部２１ａをもたないか、または第１チューブ２１より少ない数の内部連結部をもつ。これにより、第２チューブ２２の耐圧性は、第１チューブ２１の耐圧性より小さい。言い換えると、第１チューブ２１と第２チューブ２２とは異なる形状を有している。

第１チューブ２１は、冷媒を流すための冷媒通路を提供する。第２チューブ２２は、水を流すための水通路を提供する。第１チューブ２１には、水よりも低温の冷媒が流されることがある。よって、第１チューブ２１は、低温チューブとも呼ばれる。一方、第２チューブ２２には、冷媒よりも高温の水、すなわち温水が流されることがある。よって、第２チューブ２２は、高温チューブとも呼ばれる。

第１チューブ２１は、第２チューブ２２より低温になる機会が多い。逆に言うと、第２チューブ２２は、第１チューブ２１より高温になる機会が多い。このような温度差に起因して、第１チューブ２１の伸縮量と、第２チューブ２２の伸縮量とに差が生じる。例えば、冷媒が第１チューブ２１に流され、冷媒より高温の温水が第２チューブ２２に流されると、第２チューブ２２は第１チューブ２１より長く伸長しようとする。さらに、第１チューブ２１の伸縮量と第２チューブ２２の伸縮量との差は、第１チューブ２１と第２チューブ２２との形状の違い、および／または材質の違いにも起因して生じることがある。

この実施形態では、熱交換器１０は、伸縮量が異なる第１チューブ２１および第２チューブ２２を含む複数のチューブ１２を備える。熱媒体の温度差に起因して、第２チューブ２２は、第１チューブ２１より伸びやすい。よって、第１チューブ２１は、伸縮量が比較的小さい冷媒チューブまたは小伸縮チューブとも呼ばれる。第２チューブ２２は、伸縮量が比較的大きい水チューブまたは大伸縮チューブとも呼ばれる。

ヘッダ１４は、ヘッダプレート４１を備える。ヘッダプレート４１は、複数のチューブ１２を受け入れる複数の貫通孔４１ａを有する。ヘッダプレート４１は、複数のチューブ１２と接合される。貫通孔４１は、複数のチューブ１２を受け入れ可能であって、かつ複数のチューブ１２にろう付け可能な形状をもつ。

ヘッダプレート４１は、複数のバルジ部３０を有する。複数のバルジ部３０は、チューブ１２の根元を接合するための部位を提供するから、接合部３０、または根付部３０とも呼ばれる。ひとつの貫通孔４１ａの周囲に、ひとつのバルジ部３０が形成されている。バルジ部３０は、貫通孔４１ａの全周を囲むように形成されている。バルジ部３０は、貫通孔４１ａの全周を囲むように形成された環状凹凸形状と呼ぶことができる。バルジ部３０は、貫通孔４１ａから放射状に拡がる斜面を形成する。バルジ部３０が形成する斜面の放射方向の長さは、貫通孔４１ａの全周にわたってほぼ一定である。バルジ部３０は、チューブ１２の伸縮に応じて変形可能な柔軟性を有している。バルジ部３０は、ダイヤフラム部とも呼ぶことができる。バルジ部３０は、その高さ方向へ変形することによってチューブ１２の伸縮を許容する。

バルジ部３０は、第１チューブ２１に対応して形成された第１バルジ３１と、第２チューブ２２に対応して形成された第２バルジ３２とを有する。第１バルジ３１と第２バルジ３２とは、形状に関して異なっている。第１バルジ３１と第２バルジ３２とは、断面における断面形状に関して異なっている。第１バルジ３１と第２バルジ３２とは、大きさにおいて異なっている。第１バルジ３１は、第２バルジ３２との比較において相対的に小さいから小型バルジとも呼ばれる。第２バルジ３２は、第１バルジ３１との比較において相対的に小さいから小型バルジとも呼ばれる。

具体的に、ヘッダプレート４１上における面積に関して、第１バルジ３１は、第２バルジ３２より小さい。ヘッダプレート４１の平面部からの高さに関して、第１バルジ３１は、第２バルジ３２より低い。第１バルジ３１が形成する斜面の放射方向の長さは、第２バルジ３２が形成する斜面の放射方向の長さより短い。言い換えると、第１バルジ３１の稜線方向の長さは、第２バルジ３２の稜線方向の長さより短い。形状が異なることに起因して、第２バルジ３２は、第１バルジ３１より変形しやすい。第２バルジ３２は、チューブ１２の長さ方向に関する変形しやすさが第１バルジ３１とは異なる。第２バルジ３２は、チューブ１２の長さ方向に関して、第１バルジ３１より変形しやすい。

貫通孔４１ａとバルジ部３０とは、チューブ１２を接合するための接合部を提供する。図示の例では、バルジ部３０は、ヘッダプレート４１の外側方向へ突出した凸部である。この明細書において、バルジとの名称は、環状の平板部分、環状の凸板部分、および環状の凹板部分を包含する意図で使われている。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す。チューブ１２は、所定のピッチＰＴで配列されている。隣接するチューブ１２の間にはフィン１３が配置されている。フィン１３は、隣接するチューブ１２にろう付けによって接合されている。チューブ１２は、ヘッダプレート４１にろう付けによって接合されている。図中において、接合部３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂは、ろう付けによって接合されている面の中央によって代表的に示されている。

チューブ１２は、ヘッダプレート４１の貫通孔４１ａに挿入されている。チューブ１２の外周面と、貫通孔４１ａの内面との間、および貫通孔４１ａの縁には、ろう材が付着している。チューブ１２とヘッダプレート４１とはろう材によって固定的に接合されている。第１チューブ２１とヘッダプレート４１とは接合部３１ａにおいて接合されている。第２チューブ２２とヘッダプレート４１とは接合部３２ａにおいて接合されている。

ヘッダプレート４１は、複数のバーリング４１ｂを有する。バーリング４１ｂは、貫通孔４１ａの周囲に、貫通孔４１ａの全周を囲むように形成されている。バーリング４１ｂは、貫通孔４１ａへのチューブ１２の挿入を容易にする環状凹部である。バーリング４１ｂは、コア部１１からヘッダ１４の内部に向けて凹んでいる。バーリング４１ｂは、ヘッダプレート４１へのチューブ１２の挿入方向に沿って貫通孔４１ａの縁を巻き込むように曲げられた形状を提供する。バーリング４１ｂは、貫通孔４１ａとバルジ部３０との間に位置している。バルジ部３０は、バーリング４１ｂの全周を囲むように形成された環状凹凸形状と呼ぶことができる。

ヘッダ１４は、ヘッダプレート４１、中間プレート４２、４３、およびタンクプレート４４を備える。これらのプレート４１、４２、４３、４４は、それらの間の接触部においてろう付けによって接合されている。プレート４１、４２、４３、４４は、水を流すためのタンク室４５を区画する。第２チューブ２２は、タンク室４５に連通するように配置されている。プレート４１、４２、４３、４４は、冷媒を流すためのタンク室４６を区画する。第１チューブ２１は、タンク室４６に連通するように配置されている。ヘッダプレート４１と中間プレート４２とは、接合部３１ｂ、３２ｂにおいて接合されている。中間プレート４２、４３、およびタンクプレート４４は、ヘッダプレート４１と接合されることにより熱媒体のための通路４５、４６を区画する区画プレートとも呼ばれる。

第１バルジ３１は、第１チューブ２１とヘッダプレート４１との接合部３１ａと、ヘッダプレート４１と中間プレート４２との接合部３１ｂとの間に広がっている。第１バルジ３１は、複数のチューブ１２の積層方向、すなわち横方向に関して、幅Ｗ１にわたって広がっている。接合部３１ａと接合部３１ｂとは、チューブ１２の長さ方向に沿って高さＨ１だけ、ずれている。よって、第１バルジ３１は、複数のチューブ１２の長さ方向、すなわち縦方向に関して、少なくとも高さＨ１にわたって広がっている。

言い換えると、第１バルジ３１は、接合部３１ａと接合部３１ｂとの間において、チューブ１２の長さ方向に沿って少なくとも高さＨ１突出している。さらに、第１バルジ３１は、接合部３１ａを越えて突出している。第１バルジ３１は、接合部３１ａと接合部３１ｂとの間において蛇行した断面を有している。第１バルジ３１は、接合部３１ａと接合部３１ｂとの間において、Ｓ字状の断面をもつ。第１バルジ３１は、高さＨ１を上回る範囲にわたって蛇行している。よって、第１バルジ３１は、湾曲した表面を提供する。チューブ１２の長さ方向に関する第１バルジ３１の高さは、高さＨ１を上回る。

第２バルジ３２は、第２チューブ２２とヘッダプレート４１との接合部３２ａと、ヘッダプレート４１と中間プレート４２との接合部３２ｂとの間に広がっている。第２バルジ３２は、複数のチューブ１２の積層方向、すなわち横方向に関して、幅Ｗ２にわたって広がっている。接合部３２ａと接合部３２ｂとは、チューブ１２の長さ方向に沿って高さＨ２だけ、ずれている。よって、第２バルジ３２は、複数のチューブ１２の長さ方向、すなわち縦方向に関して、少なくとも高さＨ２にわたって広がっている。

言い換えると、第２バルジ３２は、接合部３２ａと接合部３２ｂとの間において、チューブ１２の長さ方向に沿って少なくとも高さＨ２突出している。さらに、第２バルジ３２は、接合部３２ａを越えて突出している。第２バルジ３１は、接合部３２ａと接合部３２ｂとの間において蛇行した断面を有している。第２バルジ３２は、接合部３２ａと接合部３２ｂとの間において、Ｓ字状の断面をもつ。第２バルジ３２は、高さＨ２を上回る範囲にわたって蛇行している。よって、第２バルジ３２は、湾曲した表面を提供する。チューブ１２の長さ方向に関する第２バルジ３２の高さは、高さＨ２を上回る。

第１チューブ２１と第２チューブ２２との間の幅ＷＤは、第１バルジ３１と第２バルジ３２とによって分割されている。第１バルジ３１と第２バルジ３２とは、チューブ１２の積層方向に沿って直接に接触して隣接している。このため、接合部３１ｂと接合部３２ｂとは同じ部位を指示している。第１バルジ３１と第２バルジ３２との間に平面状の部位が形成される場合、接合部３１ｂと接合部３２ｂとは、平面状の部位の両端に設定することができる。幅ＷＤは、幅Ｗ１と幅Ｗ２とを提供する。幅Ｗ２は、幅Ｗ１より大きい。さらに、高さＨ２は、高さＨ１より大きい。この結果、貫通孔４１ａから放射方向に関する第２バルジ３２の長さは、第１バルジ３１の長さより長い。別の観点では、第２バルジ３２の面積は、第１バルジ３１の面積より広い。

接合部３１ａは、第１チューブ２１とヘッダプレート４１との間の第１チューブ接合部３１ａとも呼ばれる。接合部３１ｂは、ヘッダプレート４１と区画プレート４２との間のヘッダ接合部３１ｂとも呼ばれる。第１バルジ３１は、第１チューブ接合部３１ａとヘッダ接合部３１ｂとの間に設けられている。接合部３２ａは、第２チューブ２２とヘッダプレート４１との間の第２チューブ接合部３２ａとも呼ばれる。接合部３２ｂは、ヘッダプレート４１と区画プレート４２との間のヘッダ接合部３２ｂとも呼ばれる。第２バルジ３２は、第２チューブ接合部３２ａとヘッダ接合部３２ｂとの間に設けられている。第１チューブ接合部３１ａとヘッダ接合部３１ｂとの間の直線的な距離Ｌ１と、第２チューブ接合部３２ａとヘッダ接合部３２ｂとの間の直線的な距離Ｌ２とは異なる。具体的には、距離Ｌ２は、距離Ｌ１より長い。

熱交換器１０は、ヘッダプレート４１と接合されることにより熱媒体のための通路４５、４６を区画する区画プレート４２を備える。ヘッダプレート４１と区画プレート４２とは、第１バルジ３１と第２バルジ３２との間に設けられたヘッダ接合部３１ｂ、３２ｂにおいて接合され、通路４５、４６を区画している。

接合部３１ｂ、３２ｂは、同種のチューブ１２に対応して形成された１つまたは２つ程度の少ない数のバルジ３１、３２を囲むように形成されている。ひとつの例では、接合部３１ｂはひとつの第１バルジ３１の全周を囲むように形成される。接合部３２ｂはひとつの第２バルジ３２の全周を囲むように形成される。この結果、複数のバルジ３１、３２のすべては互いに独立して変形可能となる。他の例では、前列と後列との間には、接合部３１ｂ、３２ｂが設けられない部位が部分的に設けられる場合がある。例えば、中間プレート４２によって前列と後列とを連通するように冷媒通路４５、４６が形成される場合、前列と後列との間には接合部３１ｂ、３２ｂが設けられない。この場合、接合部３１ｂは、前列と後列に対応して形成された２つの第１バルジ３１を囲むように形成される。接合部３２ｂは、前列と後列に対応して形成された２つの第２バルジ３２を囲むように形成される。

熱交換器１０の少なくとも一部においては、複数のチューブ１２の積層方向に関して第１チューブ２１と第２チューブ２２とが隣接する。よって、複数のチューブ１２の積層方向においては、接合部３１ｂ、３２ｂは、第１バルジ３１と第２バルジ３２との間に設けられる。接合部３１ｂ、３２ｂは、第１バルジ３１と第２バルジ３２とを分離する。この結果、第１バルジ３１と第２バルジ３２とは、互いに独立して変形可能に分離されている。

図４は、図２のＩＶ−ＩＶ断面を示す。この断面においては、空気の流れ方向ＡＲに沿って２本の第１チューブ２１が配列されている。前列および後列の両方の貫通孔４１ａの周囲に第１バルジ３１が形成されている。第１バルジ３１は、貫通孔４１ａの全周にわたって形成されている。第１バルジ３１は、貫通孔４１ａの全周にわたって、幅Ｗ１および高さＨ１をもつ。この断面においては、２つの第１バルジ３１の間に平面部が残されている。

図５は、図２のＶ−Ｖ断面を示す。この断面においては、空気の流れ方向ＡＲに沿って２本の第２チューブ２２が配列されている。前列および後列の両方の貫通孔４１ａの周囲に第２バルジ３２が形成されている。第２バルジ３２は、貫通孔４１ａの全周にわたって形成されている。第２バルジ３２は、貫通孔４１ａの全周にわたって、幅Ｗ２および高さＨ２をもつ。この断面においては、２つの第２バルジ３２は直接的に接触して隣接している。

この実施形態では、第１チューブ２１に流される熱媒体と、第２チューブ２２に流される熱媒体とは温度が異なる。具体的には、第２チューブ２２に流される熱媒体の温度は、第１チューブ２１に流される熱媒体の温度より高い。この温度差に起因して、第１チューブ２１と第２チューブ２２との長さ方向における伸縮量に差が生じることがある。第１チューブ２１と第２チューブ２２との伸縮量の差は、それらチューブ１２、ヘッダプレート４１、およびそれらの間の接合部３１ａ、３２ａに応力を与える。

例えば、熱交換器１０は、第１チューブ２１に低温冷媒を供給し、第２チューブ２２に水を流さない空気熱源ヒートポンプ運転に利用される。このとき、熱交換器１０の全体は低温の状態にある。この直後に、熱交換器１０は、第２チューブ２２に温水を供給する温水熱源ヒートポンプ運転に利用される場合がある。このとき、第２チューブ２２だけが温水によって高温となるから、第２チューブ２２が相対的に長く伸長しようとする。このため、第２チューブ２２、第２バルジ３２、および接合部３２ａに大きい応力が作用する。

ヘッダプレート４１には、伸縮量が異なるチューブ２１、２２のそれぞれに適合した異なる形状のバルジ３１、３２が形成されている。異なる形状のバルジ３１、３２は、チューブ１２の長さ方向に関して、変形しやすさの差を与えられている。具体的には、第２バルジ３２は、第１バルジ３１より変形しやすく形成されている。このため、複数のチューブ１２の伸縮量の差は、複数のバルジ３１、３２における異なる変形量によって吸収される。具体的には、第１チューブ２１と第２チューブ２２との伸縮量の差は、主として第２バルジ３２の変形によって吸収される。上述の例のように第２チューブ２２が伸長しようとする場合には、第２バルジ３２の変形によって第２チューブ２２の伸長が吸収される。この結果、チューブ１２、ヘッダプレート４１、およびそれらの間の接合部３１ａ、３２ａにおける過度の応力集中が抑制される。

（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、前列と後列との両方において第１チューブ２１と第２チューブ２２とを交互に配列した。これに代えて、この実施形態では、一方の列においてのみ、第１チューブ２１と第２チューブ２２とが交互に配列される。

図６に図示されるように、前列においては、第１チューブ２１と第２チューブ２２とが交互に配列されている。後列には、第１チューブ２１のみが配列されている。よって、後列には第１バルジ３１のみが形成されている。

図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面を示す。図示されるように、空気の流れ方向ＡＲに沿って第２チューブ２２と第１チューブ２１とが配列されている。この構成では、空気の流れ方向ＡＲに沿って第２バルジ３２と第１バルジ３１とが隣接して形成されている。

（第３実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、第１バルジ３１の高さＨ１と第２バルジ３２の高さＨ２とを異なる高さとした。これに代えて、この実施形態では、第１バルジ３１と第２バルジ３３２とを同じ高さＨ０とした。

図８に図示されるように、バルジ部３３０は、第２バルジ３３２を備える。第２バルジ３３２は、第１バルジ３１と同じ高さＨ１をもつ。ただし、第２バルジ３３２の幅Ｗ２は、第１バルジ３１の幅Ｗ１より大きい。この構成においても、第２バルジ３３２を広く形成することができる。この実施形態でも、伸縮量が異なるチューブ２１、２２のそれぞれに適合した異なる形状のバルジ３１、３３２を形成することができる。具体的には、第２バルジ３３２を第１バルジ３１より変形しやすく形成することができる。

（第４実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、バルジ部３０、３３０は、ヘッダ１４から突出する形状である。これに代えて、この実施形態では、ヘッダ１４内に向けて凹んだ形状のバルジ部４３０を採用する。

図９に図示されるように、バルジ部４３０は、ヘッダ１４の内部に向けて凹んだ第１バルジ４３１と第２バルジ４３２とを有する。第１バルジ４３１は先行する実施形態の第１バルジ３１に相当する。第２バルジ４３２は先行する実施形態の第２バルジ３２に相当する。この実施形態でも、伸縮量が異なるチューブ２１、２２のそれぞれに適合した異なる形状のバルジ４３１、４３２を形成することができる。

（第５実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、第１バルジと第２バルジとを異なる大きさに形成することにより一方のバルジを変形しやすくした。これに代えて、この実施形態では、第１バルジと第２バルジとを異なる厚さに形成することにより一方のバルジを変形しやすくする。

図１０に図示されるように、バルジ部５３０は、第１バルジ３１と第２バルジ５３２とを有する。第１バルジ３１と第２バルジ５３２とは、同じ高さＨ０と同じ幅Ｗ０を有する。第１バルジ３１は、貫通孔４１ａの全周にわたって厚さＴ１をもつ。第２バルジ５３２は、その少なくとも一部において厚さＴ２をもつ。第１バルジ３１の厚さＴ１と第２バルジ３２の厚さＴ２とは異なる。第２バルジ３２の厚さＴ２は、第１バルジ３１の厚さＴ１より薄い（Ｔ２＜Ｔ１）。厚さＴ２の部位は、貫通孔４１ａの全周にわたって延びる環状部位として形成することができる。厚さＴ２の部位は、貫通孔４１ａの周囲において一部分にだけ形成されてもよい。

この実施形態では、厚さにおいて第１バルジ３１と第２バルジ５３２とを異なる形状とすることにより、一方の第２バルジ５３２を変形しやすく形成することができる。この実施形態でも、伸縮量が異なるチューブ２１、２２のそれぞれに適合した異なる形状のバルジ３１、５３２を形成することができる。

（第６実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、第２バルジ３２は、第１バルジ３１より変形しやすく形成されている。これに代えて、この実施形態では、第１バルジ３１は、第２バルジ３２より変形しやすく形成される。

図１１に図示されるように、上述の実施形態における第１チューブ２１と第２チューブ２２とを入れ替えた構成が採用される。バルジ部６３０は、第１チューブ２１を受け入れる貫通孔４１ａの周囲に形成された第１バルジ６３１を備える。さらに、バルジ部６３０は、第２チューブ２２を受け入れる貫通孔４１ａの周囲に形成された第２バルジ６３２を備える。第１バルジ６３１と第２バルジ６３２とは異なる形状を有する。第１バルジ６３１は、第２バルジ６３２より変形しやすい。この実施形態でも、第１チューブ接合部３１ａとヘッダ接合部３１ｂとの間の直線的な距離Ｌ１と、第２チューブ接合部３２ａとヘッダ接合部３２ｂとの間の直線的な距離Ｌ２とは異なる。具体的には、第１バルジ６３１が提供する距離Ｌ１は、第２バルジ６３２が提供する距離Ｌ２より長い。この実施形態でも、伸縮量が異なるチューブ２１、２２のそれぞれに適合した異なる形状のバルジ６３１、６３２を形成することができる。

（第７実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、第１チューブ２１に流される熱媒体と、第２チューブ２２に流される熱媒体とは異なる種類の熱媒体である。これに代えて、この実施形態では、第１チューブ２１に流される熱媒体と、第２チューブ２２に流される熱媒体とは同じ種類の熱媒体である。

図１２に図示されるように、熱交換器１０は、接続部１４ｃ−１４ｆの両方に冷凍サイクルＲＦＣを接続することができる。例えば、第１チューブ２１に低温の冷媒を流し、第２チューブ２２に高温の冷媒を流すことができる。高温の冷媒は、熱交換器１０に付着した霜を融かすための除霜処理のために利用することができる。冷凍サイクルＲＦＣは、ひとつのサイクル、または独立した複数のサイクルによって提供することができる。

（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、それぞれ独立して実施可能である。発明のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

例えば、バルジの変形しやすさの差を与えるために、一方のバルジのみの断面を長く蛇行させてもよい。この場合、第１バルジ３１と第２バルジ３２との高さと幅とを同一に形成しながら、一方のバルジの長さＬを長くすることにより、その一方のバルジを変形しやすく形成できる。また、第１バルジと第２バルジとの異なる形状は、長さおよび厚さの両方を異ならせることにより与えられてもよい。また、第１バルジ３１および第２バルジ３２の一方を湾曲させることなく平板状に形成してもよい。また、第１バルジ３１および第２バルジ３２の両方を湾曲させることなく平板状に形成してもよい。

また、上記実施形態では、１本のチューブ１２に対応してひとつのバルジ３１、３２を形成した。これに代えて、隣接する同種の２本のチューブ１２に対応してひとつのバルジ３１、３２を形成してもよい。例えば、前列の第１チューブ３１と後列の第１チューブ３１との両方にわたって広がる細長い第１バルジ３１を形成することができる。

また、上記実施形態では、熱交換器１０には冷媒と水とを供給することにより熱交換器１０上に高温領域と低温領域とを形成した。これに代えて、ひとつまたは複数の冷凍サイクルから供給される温度が異なる冷媒によって熱交換器１０上に高温領域と低温領域とを形成してもよい。また、低温の水と高温の水とを供給してもよい。

ＲＦＣ 冷凍サイクル、 ＨＳＣ 熱源サイクル、
１０ 熱交換器、 １１ コア部、 １２ チューブ、 １３フィン、
１４、１４ａ、１４ｂ ヘッダ、 １４ｃ−１４ｆ、接続部、
２１ 第１チューブ、 ２１ａ 内部連結部、
２２ 第２チューブ、
３０、３３０、４３０、５３０、６３０ バルジ部、
３１、４３１、６３１ 第１バルジ、
３１ａ 接合部、 ３２ｂ 接合部、
３２、３３２、４３２、５３２、６３２ 第２バルジ、
３２ａ 接合部、 ３２ｂ 接合部、
４１ ヘッダプレート、 ４１ａ 貫通孔、 ４１ｂ バーリング、
４２ 中間プレート、 ４３ 中間プレート、 ４４ タンクプレート。

Claims (11)

1. 伸縮量が異なる第１チューブ（２１）および第２チューブ（２２）を含む複数のチューブ（１２）と、
   複数の前記チューブを受け入れる複数の貫通孔（４１ａ）を有し、複数の前記チューブと接合されるヘッダプレート（４１）とを備え、
   前記ヘッダプレートは、
   前記第１チューブ（２１）を受け入れる前記貫通孔（４１ａ）の周囲に形成された第１バルジ（３１、４３１、６３１）、および
   前記第２チューブ（２２）を受け入れる前記貫通孔（４１ａ）の周囲に形成され、前記チューブの長さ方向に関する変形しやすさが前記第１バルジとは異なる第２バルジ（３２、３３２、４３２、５３２、６３２）を有することを特徴とする熱交換器。
2. 伸縮量が異なる第１チューブ（２１）および第２チューブ（２２）を含む複数のチューブ（１２）と、
   複数の前記チューブを受け入れる複数の貫通孔（４１ａ）を有し、複数の前記チューブと接合されるヘッダプレート（４１）とを備え、
   前記ヘッダプレートは、
   前記第１チューブ（２１）を受け入れる前記貫通孔（４１ａ）の周囲に形成された第１バルジ（３１、４３１、６３１）、および
   前記第２チューブ（２２）を受け入れる前記貫通孔（４１ａ）の周囲に形成され、形状が前記第１バルジとは異なる第２バルジ（３２、３３２、４３２、５３２、６３２）を有することを特徴とする熱交換器。
3. さらに、前記ヘッダプレート（４１）と接合されることにより前記熱媒体のための通路（４５、４６）を区画する区画プレート（４２）を備え、
   前記ヘッダプレートと前記区画プレートとは、前記第１バルジと前記第２バルジとの間に設けられたヘッダ接合部（３１ｂ、３２ｂ）において接合され、前記第１バルジと前記第２バルジとは独立して変形可能に分離されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記第１バルジ（３１、４３１、６３１）は、前記第１チューブ（２１）と前記ヘッダプレート（４１）との間の第１チューブ接合部（３１ａ）と、前記ヘッダプレート（４１）と前記区画プレート（４２）との間の前記ヘッダ接合部（３１ｂ）との間に設けられており、
   前記第２バルジ（３２、３３２、４３２、５３２、６３２）は、前記第２チューブ（２２）と前記ヘッダプレート（４１）との間の第２チューブ接合部（３２ａ）と、前記ヘッダプレート（４１）と前記区画プレート（４２）との間の前記ヘッダ接合部（３２ｂ）との間に設けられており、
   前記第１チューブ接合部（３１ａ）と前記ヘッダ接合部（３１ｂ）との間の距離（Ｌ１）と、前記第２チューブ接合部（３２ａ）と前記ヘッダ接合部（３２ｂ）との間の距離（Ｌ２）とが異なることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱交換器。
5. 前記第１バルジ（３１）の厚さ（Ｔ１）と前記第２バルジ（５３２）の厚さ（Ｔ２）とが異なることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱交換器。
6. 前記第１チューブ（２１）に流される熱媒体と、前記第２チューブ（２２）に流される熱媒体とは温度が異なることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱交換器。
7. 前記第２チューブ（２２）に流される熱媒体の温度は、前記第１チューブ（２１）に流される熱媒体の温度より高く、
   前記第２バルジ（３２、３３２、４３２、５３２）は、前記第１バルジ（３１、４３１）より変形しやすく形成されていることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。
8. 前記第２チューブ（２２）に流される熱媒体の温度は、前記第１チューブ（２１）に流される熱媒体の温度より高く、
   前記第１バルジ（６３１）は、前記第２バルジ（６３２）より変形しやすく形成されていることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。
9. 前記第１チューブ（２１）に流される熱媒体と、前記第２チューブ（２２）に流される熱媒体とは異なる種類の熱媒体であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱交換器。
10. 前記第１チューブ（２１）に流される熱媒体は冷凍サイクル（ＲＦＣ）に流れる冷媒であり、
    前記第２チューブ（２２）に流される熱媒体は熱源サイクル（ＨＳＣ）に流れる熱輸送液体であることを特徴とする請求項９に記載の熱交換器。
11. 前記第１チューブ（２１）に流される熱媒体と、前記第２チューブ（２２）に流される熱媒体とは同じ種類の熱媒体であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱交換器。

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