JP2007315619A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】体格の大型化や熱交換性能の低下を回避しつつ、異物の衝突エネルギーの吸収効果を向上する。
【解決手段】板材１１ａ、１１ｂにて構成されるチューブ１１が多数本積層され、チューブ１１には、内部流体が流れる内部流体通路２３を形成する本体部１８と、板材１１ａ、１１ｂ同士が面接触して接合する合わせ面１９Ａとが形成されており、合わせ面１９Ａは、本体部１８のうち外部流体の上流側端部から外部流体の上流側に向かって突き出しており、さらに、合わせ面１９Ａには、チューブ１１の積層方向と直交する基準面Ｓに対して傾斜するように曲げられた傾斜部３１が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、異物の衝突によるチューブからの内部流体洩れを防止する熱交換器に関し、車両に用いて好適である。

従来、車両に搭載されるラジエータやコンデンサ等の熱交換器は、車両前端側から空気を導入して冷却水や冷媒等の内部流体を冷却するが、車両走行時に飛び石等の異物が車両前方側（空気流れ上流側）から熱交換器のチューブに衝突すると、チューブが損傷してチューブから内部流体が洩れてしまうという問題があった。

そこで、異物の衝突によるチューブからの内部流体洩れを防止する熱交換器が特許文献１にて提案されている。この従来技術では、チューブが１枚の板材を折り曲げることによって、内部流体通路を形成する筒状の本体部と、板材同士が面接触して接合する合わせ面とで構成されている。そして、合わせ面が、本体部の空気流れ上流側端部から空気流れ上流側に向かって真っ直ぐに延びている。

これにより、異物をチューブの合わせ面に衝突させて、異物がチューブの本体部に直接衝突することを回避している。また、異物がチューブの合わせ面に衝突すると、合わせ面が潰れることにより異物の衝突エネルギーを吸収して、チューブの本体部が損傷することを回避している。この結果、異物の衝突によるチューブからの内部流体洩れを防止している。
特開２００２−１８１４６３号公報

上記従来技術では、チューブの合わせ面を空気流れ上流側に向かって長くすれば、異物の衝突エネルギーをより吸収できるのであるが、単純にチューブの合わせ面を長くすると、チューブの空気流れ方向における体格が大型化してしまうので、熱交換器の体格が大型化してしまうという問題がある。

一方、チューブ全体の体格を維持しながらチューブの合わせ面を空気流れ方向に長くすると、チューブの本体部が空気流れ方向に縮小されて内部流体通路の断面積が減少してしまうので、内部流体の圧力損失が増加して熱交換性能が低下してしまうという問題がある。

本発明は、上記点に鑑み、体格の大型化や熱交換性能の低下を回避しつつ、異物の衝突エネルギーの吸収効果を向上することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、板材（１１ａ、１１ｂ）にて構成されるチューブ（１１）が多数本積層され、
チューブ（１１）には、内部流体が流れる内部流体通路（２３）を形成する本体部（１８）と、板材（１１ａ、１１ｂ）同士が面接触して接合する合わせ面（１９Ａ）とが形成されており、
合わせ面（１９Ａ）は、本体部（１８）のうち外部流体の上流側端部から外部流体の上流側に向かって突き出しており、
さらに、合わせ面（１９Ａ）には、チューブ（１１）の積層方向と直交する基準面（Ｓ）に対して傾斜するように曲げられた傾斜部（３１）が形成されていることを第１の特徴とする。

これによると、合わせ面（１９Ａ）には、チューブ（１１）の積層方向と直交する仮想面である基準面（Ｓ）に対して傾斜するように曲げられた傾斜部（３１）が形成されているので、傾斜部（３１）に曲げ成形による残留応力が発生している。

このため、傾斜部（３１）の曲げ方向と略平行な方向（後述の図８（ａ）の矢印Ｅの方向）に異物が衝突すると、傾斜部（３１）がその曲げ方向に容易に折れ曲がる。この傾斜部（３１）の折れ曲がりによって異物の衝突エネルギーの吸収効果を向上できる。

この結果、合わせ面（１９Ａ）を空気流れ上流側に長くすることなく異物の衝突エネルギーの吸収効果を向上できるので、体格の大型化や熱交換性能の低下を回避しつつ異物の衝突エネルギーの吸収効果を向上できる。

また、本発明は、板材（１１ａ、１１ｂ）にて構成されるチューブ（１１）を備え、
チューブ（１１）には、内部流体が流れる内部流体通路（２３）を形成する本体部（１８）と、板材（１１ａ、１１ｂ）同士が面接触して接合する合わせ面（１９Ａ）とが形成されており、
合わせ面（１９Ａ）は、本体部（１８）のうち外部流体の上流側端部から外部流体の上流側に向かって突き出しており、
さらに、合わせ面（１９Ａ）には、外部流体の流れ方向およびチューブ（１１）の長手方向と平行な基準面（Ｓ）に対して傾斜するように曲げられた傾斜部（３１）が形成されていることを第２の特徴とする。

これによれば、上述した第１の特徴による効果と同様の効果を発揮することができる。

本発明は、具体的には、基準面（Ｓ）に対する傾斜部（３１）の傾斜角度（θ）を４５度以下に設定すればよい。

また、本発明は、具体的には、傾斜部（３１）において、合わせ面（１９Ａ）の外部流体の上流側における第１端部（３４）から外部流体の下流側における第２端部（３５）までの基準面（Ｓ）に沿った長さ（Ｌ１）を１ｍｍ以上に設定すれば、異物の衝突エネルギーの吸収効果を十分に発揮できることがわかった。

ここで、本発明における「合わせ面（１９Ａ）の外部流体の上流側における第１端部（３４）から外部流体の下流側における第２端部（３５）までの基準面（Ｓ）に沿った長さ（Ｌ１）」とは、合わせ面（１９Ａ）の外部流体の上流側における第１端部（３４）から外部流体の下流側における第２端部（３５）までの距離を基準面（Ｓ）と平行に測った寸法のことをいう。

また、本発明は、具体的には、チューブ（１１）の長手方向における両端部が挿入される挿入穴（１４ａ、１５ａ）を有し、チューブ（１１）に対する内部流体の分配と集合を行うタンク（１４、１５）を備え、
合わせ面（１９Ａ）がチューブ（１１）の長手方向の全域にわたって形成されており、
傾斜部（３１）が、合わせ面（１９Ａ）のうち長手方向における中間部のみに形成されており、
両端部における合わせ面（１９Ａ）には、基準面（Ｓ）に平行な平行部（３２）が形成されている。

これによると、両端部における合わせ面（１９Ａ）には、基準面（Ｓ）に平行な平行部（３２）が形成されているので、傾斜部（３１）の成形精度、換言すれば、傾斜部（３１）の傾斜角度（θ）の精度の影響を受けることなく、タンク（１４、１５）の挿入穴（１４ａ、１５ａ）へのチューブ（１１）の挿入性を確保できる。

また、本発明は、具体的には、傾斜部（３１）の曲げ方向が上向きになるように車両（１）に搭載されている。

これによると、傾斜部（３１）の曲げ方向が上向きになっているので、車両走行時に下方から飛び石が衝突すると傾斜部（３１）が上向きに容易に折れ曲がる。このため、車両走行時の下方からの飛び石の衝突エネルギーを効果的に吸収できる。

また、本発明は、具体的には、上述した本発明による熱交換器（１０）を、車両（１）の前端部に形成される空間（２）に搭載する搭載構造であって、
車両（１）のうち空間（２）の前方側かつ下方寄り部位には、空間（２）と車両（１）の外部とを連通する開口部（４）が開口しており、
外部流体は、車両（１）の外部から開口部（４）を通して空間（２）に導入される空気であり、
熱交換器（１０）は、傾斜部（３１）の曲げ方向が上向きになるように空間（２）に搭載されている。

これによると、外部流体である空気が開口部（４）を通して熱交換器（１０）に流入するとともに、車両走行時の飛び石が開口部（４）を通して熱交換器（１０）に衝突するが、開口部（４）は熱交換器（１０）の前方側かつ下方側に位置しているので、飛び石は主に下方から熱交換器（１０）に衝突する。

そして、熱交換器（１０）は、傾斜部（３１）の曲げ方向が上向きになるように空間（２）に搭載されているので、下方から飛び石が衝突すると傾斜部（３１）が上向きに容易に折れ曲がる。このため、下方からの飛び石の衝突エネルギーを効果的に吸収できる。

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）
以下、本発明の一実施形態について図１〜図８に基づいて説明する。図１〜図８に示す上下前後左右の各矢印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は本発明による熱交換器１０の車両搭載構造を模式的に示す断面図である。本実施形態の熱交換器１０は、車両用空調装置の冷凍サイクルの冷媒凝縮器（コンデンサ）として使用されるものであり、車両１の前端部に形成される空間であるエンジンルーム２内の車両の走行風を受ける場所に配置されている。

エンジンルーム２の車両前方には、エンジンルーム２内に冷却空気を取り込む第１、第２開口部３、４が設けられている。第１開口部３は熱交換器１０の前方にて上方寄りに配置され、第２開口部４は熱交換器１０の前方にて下方寄りに配置されている。なお、第２開口部４は本発明における開口部に該当するものである。

より具体的には、第１開口部３は、エンジンルーム２の上方側を開閉するボンネット５の前端部と、車両最前部に配置され車両前方側の緩衝部材をなすフロントバンパー６との間に設けられている。この第１開口部３には鎧窓状のフロントグリル７が配置されている。第２開口部４はフロントバンパー６の下部に設けられている。

図２は本発明による熱交換器１０の全体構造を示す斜視図である。この熱交換器１０は、冷凍サイクルの圧縮機（図示せず）から吐出された高温高圧の冷媒（内部流体）と空気（外部流体）とを熱交換させて冷媒を凝縮させるものである。具体的には、冷媒が流れる冷媒通路（内部流体通路）を構成する複数の扁平状チューブ１１と、複数のコルゲートフィン（以下フィンと略す）１２との組み合わせからなる熱交換部１３を有し、この熱交換部１３のチューブ長手方向両端部にタンク部１４、１５を配置する構成になっている。

本例では、熱交換部１３の空気流通方向が車両前後方向を向いている。タンク部１４、１５は、チューブ１１に対する冷媒の分配と集合とを行うものである。両タンク部１４、１５の長手方向両端部には、両タンク部１４、１５を結合して熱交換器１０の矩形状の外形を保持するサイドプレート１６、１７がチューブ１１と平行にそれぞれ配置される。

これらの複数のチューブ１１、複数のフィン１２および両タンク部１４、１５は一体ろう付けにより接合されている。

両タンク部１４、１５はろう材（溶加材）がクラッド（被覆）されたアルミニウム系材料からなる円筒状容器である。両タンク部１４、１５には、両タンク部１４、１５の長手方向に並んで形成された複数の挿入穴１４ａ、１５ａ（後述の図５を参照）から複数のチューブ１１の両端部が挿入されている。

一方のタンク部１４のうち長手方向一端側（図２の下端側）部位には、冷凍サイクルの圧縮機（図示せず）から吐出された高温高圧の冷媒をタンク内部に導入するための入口配管（図示せず）が接続される接続ブロック１４ｂがろう付けにより接合されている。一方のタンク部１４の長手方向一端部（図２の下端部）には、熱交換器１０を車体に取り付けるための係合突起１４ｃが設けられている。

他方のタンク部１５のうち長手方向一端側（図２の上端側）部位には、タンク内部から冷凍サイクルの膨張弁（図示せず）側へ液相冷媒を流出させるための出口配管（図示せず）が接続される接続ブロック１５ｂがろう付けにより接合されている。他方のタンク部１５の長手方向他端部（図２の下端部）には、熱交換器１０を車体に取り付けるための係合突起１５ｃが設けられている。

図３は熱交換部１３の要部斜視図である。チューブ１１は２つの板材１１ａ、１１ｂで構成されている。本実施形態では、２つの板材１１ａ、１１ｂは、アルミニウム系材料からなる薄板材の両面にろう材がクラッドされたクラッド材である。

この２つの板材１１ａ、１１ｂにより、チューブ１１には冷媒が流れる通路形状を形成する本体部１８と、板材１１ａ、１１ｂ同士が面接触して接合する第１、第２合わせ面１９Ａ、１９Ｂとが形成されている。なお、第１合わせ面１９Ａは本発明における合わせ面に該当するものである。

本体部１８はチューブ幅方向中央部にてチューブ長手方向全域にわたって形成されている。第１、第２合わせ面１９Ａ、１９Ｂは本体部１８のチューブ幅方向両端部からそれぞれ反対側に突き出しており、チューブ長手方向全域にわたって形成されている。

より具体的には、２つの板材１１ａ、１１ｂは、平坦な基板部２０と、基板部２０から突出する複数個の打ち出し部２１とを有しており、この２つの板材１１ａ、１１ｂを打ち出し部２１が互いに外側を向くように向かい合わせ、基板部２０同士で面接触するように接合させている。そして、打ち出し部２１相互の間に重合部分を設定して、２つの板材１１ａ、１１ｂの間に冷媒が流れる冷媒通路２３を構成している。なお、冷媒通路２３は本発明における内部流体通路に該当するものである。

複数個の打ち出し部２１は、いずれも２つの板材１１ａ、１１ｂのチューブ幅方向中央部にて基板部２０から突出し、その突出頂部は平坦面を形成している。

打ち出し部２１のチューブ長手方向両端部には、それぞれ、蛇行しながら空気流れ方向に延びる曲面２７が形成されている。隣接する打ち出し部２１同士の間、より具体的には、蛇行した曲面２７同士の間には、蛇行しながら空気流れ方向（チューブ幅方向）に延びる空気通路部３０が構成される。なお、空気通路部３０は本発明における外部流体通路部に該当するものである。

空気通路部３０のうち蛇行形状の頂点部３０ａと両端部３０ｂは基板部２０によって構成されており、蛇行形状の頂点部３０ａと両端部３０ｂ以外の残余の部位はチューブ１１の外方側に向かってわずかに打ち出された平坦面３０ｃによって構成されている。

また、一方の板材１１ａ側の空気通路部３０と他方の板材１１ｂ側の空気通路部３０とがチューブ長手方向にずれて配置されており、一方の板材１１ａ側の空気通路部３０と他方の板材１１ｂ側の空気通路部３０は蛇行形状の頂点部３０ａおよび両端部３０ｂで互いに重合している。

このため、２つの板材１１ａ、１１ｂは、空気通路部３０の蛇行形状の頂点部３０ａと両端部３０ｂで互いに当接して接合されている。

空気通路部３０の蛇行形状の頂点部３０ａおよび両端部３０ｂと平坦面３０ｃとの間には段差部３０ｄ、３０ｅが形成されている。本例では、段差部３０ｄ、３０ｅの高さ寸法をそれぞれ０．６５ｍｍに設定している。

チューブ１１内部の冷媒通路２３は図３の矢印Ｂに示すように複雑に蛇行している。より具体的には、一方の板材１１ａ側の空気通路部３０と他方の板材１１ｂ側の空気通路部３０とをチューブ長手方向にずらして配置しているので、冷媒通路２３がチューブ１１の高さ方向（図３の上下方向）に蛇行しながらチューブ長手方向に延びている。

さらに、２つの板材１１ａ、１１ｂは、空気通路部３０の蛇行形状の頂点部３０ａで互いに接合されているので、冷媒通路が頂点部３０ａで分岐する。そして、分岐した冷媒通路は頂点部３０ａよりも下流側で再び合流する。この分岐と合流との繰り返しによって冷媒通路がチューブ幅方向に蛇行しながらチューブ長手方向に延びている。

複数のフィン１２は、ろう材にクラッドされていない裸のアルミニウム系材料（ベア材）からなる薄板材を矩形波状に曲げ成形したコルゲートフィンで構成されている。したがって、フィン１２のうち、チューブ１１の打ち出し部２１の突出頂部（平坦面）と接合する接合部１２ａ、１２ｂは平坦形状を有している。

フィン１２のうちチューブ１１の積層方向（図３の上下方向）に延びる平坦面１２ｃ、１２ｄには、空気流れと対向するように切り起こされたルーバ（図示せず）が多数個形成されている。

ところで、チューブ１１の第１、第２合わせ面１９Ａ、１９Ｂのうち空気流れ上流側の第１合わせ面１９Ａには、先端側（空気流れ上流側）が根元側（空気流れ下流側）よりも上方に位置するように曲げられた傾斜部３１が形成されている。

図４は熱交換部１３の要部断面図である。図４に示すように、傾斜部３１は、チューブ積層方向（図４の上下方向）に直交する仮想面である基準面Ｓに対して所定角度θだけ傾斜するように曲げられている。なお、基準面Ｓは、空気流れ方向およびチューブ長手方向と平行な面でもある。

傾斜部３１において、第１合わせ面１９Ａの空気流れ上流側における第１端部３２から空気流れ下流側における第２端部３３までの基準面Ｓに沿った長さＬ１が１ｍｍ以上に設定されている。ここで、第１端部３２から第２端部３３までの基準面Ｓに沿った長さＬ１とは、第１端部３２から第２端部３３までの距離を基準面Ｓと平行に測った寸法のことをいう。

本例では、傾斜部３１の第１端部３２は空気流れ方向において、フィン１２の空気流れ上流側端部１２ｅ（図４の左端部）と同一、もしくは、それよりも下流側（図４の右方側）に位置している。

図５は、チューブ１１と両タンク部１４、１５との接続構造を示す分解斜視図である。なお、図５はタンク部１５側を図示しているが、タンク部１４側も同様の構造であるので、図５中の括弧内にタンク部１４側の符号を付してタンク部１４側の図示を省略している。また、図５では、図示の都合上、チューブ１１の本体部１８の図示を簡略化している。

図５に示すように、傾斜部３１は、第１合わせ面１９Ａのうちチューブ長手方向中間部のみに形成されている。したがって、第１合わせ面１９Ａのうちチューブ長手方向両端部には、曲げられることなく基準面Ｓと平行になっている平行部３４が形成されている。傾斜部３１と平行部３４との間には、傾斜角度θが傾斜部３１側から平行部３４側に向かうにつれて漸減するように除変する除変部３５が形成されている。

一方、短手方向他方側（空気流れ下流側）に形成される第２合わせ面１９Ｂは、全体が基準面Ｓと平行に突き出している。本実施形態では、第２合わせ面１９Ｂの長さ寸法Ｌ２は、第１合わせ面１９Ａの平行部３４の長さ寸法Ｌ３と同一になっている。

したがって、第１合わせ面１９Ａと第２合わせ面１９Ｂは、傾斜部３１が形成されるチューブ長手方向中間部では非対称形状になっているが、平行部３４が形成されるチューブ１１の両端部では対称形状になっている。なお、第２合わせ面１９Ｂの長さ寸法Ｌ２は、第１合わせ面１９Ａの平行部３４の長さ寸法Ｌ３と異なっていてもよい。

両タンク部１４、１５の挿入穴１４ａ、１５ａは、全体としてチューブ１１の断面形状に沿う形状に形成されている。より具体的には、チューブ１１の本体部１８に対応して空気流れ方向に沿って扁平な形状に形成された第１穴部３６と、チューブ１１の第１、第２合わせ面１９Ａ、１９Ｂに対応して第１穴部３６の空気流れ方向両端部にそれぞれ形成される第２穴部３７とで構成されている。

図５では、図示の都合上、第１穴部３６の空気流れ方向における両端部にそれぞれ形成される第２穴部３７のうち、第１合わせ面１９Ａ側の第２穴部３７のみを図示し、第２合わせ面１９Ｂ側の第２穴部３７の図示を省略している。

上述したように、第１合わせ面１９Ａと第２合わせ面１９Ｂは、チューブ１１の両端部で対称形状になっているので、第２合わせ面１９Ｂ側の第２穴部３７の形状は、第１合わせ面１９Ａ側の第２穴部３７の形状と対称になっている。

すなわち、両タンク部１４、１５の挿入穴１４ａ、１５ａは、それぞれ、空気流れ方向において中心に対して対称形状になっている。したがって、両タンク部１４、１５の挿入穴１４ａ、１５ａは互いに同一形状になっている。

次に、チューブ１１の製造方法について述べる。図６（ａ）、（ｂ）はチューブ１１の製造方法の一例を示す斜視図である。図６（ａ）に示すように、チューブ１１の基板部２０をなす帯板状のワーク３８を一組の成形ローラ３９、４０で押圧して、ワーク３８に打ち出し部２１と空気通路部３０の平坦面３０ｃとを連続的に打ち出し成形する（打ち出し工程）。

本例では、２つの板材１１ａ、１１ｂを１つのワーク３８で一体に成形している。すなわち、ワーク３８の短手方向における一方側の部位３８ａに一方の板材１１ａ側の打ち出し部２１と空気通路部３０の平坦面３０ｃとを打ち出し成形するとともに、ワーク３８の短手方向における他方側の部位３８ｂに他方の板材１１ｂ側の打ち出し部２１と空気通路部３０の平坦面３０ｃとを打ち出し成形している。

一方の成形ローラ３９には、打ち出し部２１を打ち出すように大きく突出する第１凸部３９ａと、空気通路部３０の平坦面３０ｃを打ち出すようにわずかに突出する第２凸部３９ｂとが円周方向に交互に設けられており、他方の成形ローラ４０に成形ローラ３９の第１、第２凸部３６ａ、３６ｂに対応する第１、第２凹部４０ａ、４０ｂが円周方向に交互に設けられている。

このため、成形ローラ３９、４０が連続して回転することによって、ワーク３８の長手方向がチューブ長手方向になるように打ち出し部２１と平坦面３０ｃとが交互に繰り返し成形される。

なお、図６（ａ）では、便宜上、一方の成形ローラ３９の第１凸部３９ａと他方の成形ローラ４０の第１凹部４０ａに実線のハッチングを施し、一方の成形ローラ３９の第２凸部３９ｂと他方の成形ローラ４０の第２凹部４０ｂに一点鎖線のハッチングを施している。

次に、図６（ｂ）に示すように、ワーク３８の短手方向両端部同士が当接するように、ワーク３８をその短手方向中央部で折り曲げる（折り曲げ工程）。図示を省略しているが、この折り曲げ工程では、ワーク３８を折り曲げ状態で仮固定するため、ワーク３８の短手方向両端部の一部同士をかしめている。

そして、図示を省略しているが、ワーク３８を所定長さに切断し（切断工程）、折り曲げられたワーク３８の短手方向一端部である第１合わせ面１９Ａを曲げて傾斜部３１を形成する（曲げ工程）。より具体的には、図示しない複数個の成形ローラで第１合わせ面１９Ａを多段階に分けて徐々に曲げていく、いわゆるロールフォーミング加工によって傾斜部３１を形成する。最後に、ワーク３８の一方側の部位３８ａと他方側の部位３８ｂとの当接部同士、すなわち基板部２０同士をろう付けによって接合する（ろう付け工程）。

本例では、このろう付け工程は複数のチューブ１１、複数のフィン１２および両タンク部１４、１５を仮組み付けしたのちに行われるので、ろう付け工程でチューブ１１、複数のフィン１２および両タンク部１４、１５の一体ろう付けも同時に行われる。なお、ろう付け工程をチューブ１１単体で行ってもよい。

なお、本例では、折り曲げ工程、切断工程を行ったのちに曲げ工程を行っているが、折り曲げ工程の前に曲げ工程を行ってもよい。また、打ち出し工程において、成形ローラ３９、４０によるロール成形の代わりに、成形型を用いたプレス成形を採用してもよい。

図７はチューブ１１の製造方法の他の例を示す斜視図である。図７に示すように、２つの板材１１ａ、１１ｂを２つのワーク４１、４２で別々に成形したのち、両ワーク４１、４２を互いに接合することによってチューブ１１を製造してもよい。

より具体的には、一方のワーク４１に一方の板材１１ａ側の打ち出し部２１と平坦面３０ｃとを繰り返し打ち出し成形するとともに、他方のワーク４２に他方の板材１１ｂ側の打ち出し部２１と平坦面３０ｃとを繰り返し打ち出し成形する（打ち出し工程）。

次に、両ワーク４１、４２を所定長さに切断し（切断工程）、両ワーク４１、４２を向かい合わせて当接させ、両ワーク４１、４２の一部同士をかしめて両ワーク４１、４２を当接状態で仮固定する（セット工程）。そして、仮固定された両ワーク４１、４２の短手方向一端部である第１合わせ面１９Ａを曲げて傾斜部３１を形成したのちに（曲げ工程）、両ワーク４１、４２同士をろう付けによって接合する（ろう付け工程）ことによりチューブ１１を製造できる。

次に、上記構成において、本実施形態の作動を簡単に説明する。冷凍サイクルの圧縮機（図示せず）から吐出された高温高圧の冷媒は、接続ブロック１４ｂより熱交換器１０内部に流入し一方のタンク部１４で各チューブ１１に分配されて各チューブ１１内に流入する。

各チューブ１１内を流れる冷媒は、チューブ１１およびチューブ１１に接合されているフィン１２に熱を伝える。この熱がチューブ１１の外面側においてチューブ長手方向と略直交する方向に流れる空気に伝達されて冷媒が凝縮液化する。凝縮液化した液相冷媒は、各チューブ１１から他方のタンク部１５に流入して集合され、接続ブロック１５ｂより熱交換器１０外部へと流出し膨張弁（図示せず）側へと流れる。

次に、熱交換器１０の熱交換部１３における冷媒と空気との間の熱交換作用を詳細に説明する。図４の矢印Ｂに示すように、チューブ１１内部を流れる冷媒は複雑に蛇行しながら流れるので冷媒流れが撹乱される。このため、冷媒側の熱伝達率が向上するので、伝熱性能を向上できる。

一方、チューブ１１外部を流れる空気のうちチューブ１１から離れた領域を流れる空気は矢印Ｃのようにフィン１２に沿って流れ、フィン１２の熱を奪ってフィン１２を冷却した後にフィン１２の空気流れ下流側へ流出する。

チューブ１１外部を流れる空気のうちチューブ１１近傍を流れる空気はチューブ１１の熱を奪ってチューブ１１を冷却した後にチューブ１１の空気流れ下流側へ流出する。

このとき、矢印Ｄのように空気が空気通路部３０を蛇行して流れることにより空気流れが撹乱されるので、空気側の熱伝達率を向上することができ、伝熱性能を向上できる。

また、空気が空気通路部３０に流入する際に生じる縮流によって空気側の熱伝達率を向上することができる。さらに、空気通路部３０によってチューブ１１の伝熱面積を拡大できるので、チューブ１１から空気への放熱量を増加させることができる。

また、本実施形態では、空気通路部３０に形成された段差部３０ｄ、３０ｅによって空気通路部３０を流れる空気の流れをさらに撹乱することができる。このため、空気側の熱伝達率をさらに向上することができる。

ところで、図１に示すように、車両走行時には矢印Ｈのように飛び石がフロントバンパー６下部の第２開口部４からエンジンルーム２内に進入して、熱交換器１０の前面に衝突する。本実施形態では、熱交換器１０と第２開口部４との位置関係から、飛び石は主に下方から熱交換器１０の前面に衝突する。

図４に示す角度αは、飛び石の９０％を占める衝突角度（入射角）の範囲の角度を示している。本発明者の詳細な調査により、この角度αは、基準面Ｓから下方に４５度であることが確認されている。

ここで、第１合わせ面１９Ａの傾斜部３１の第１端部３２が、空気流れ方向において、フィン１２の空気流れ上流側端部１２ｅと同一、もしくは、それよりも下流側に位置しているので、飛び石がチューブ１１よりもフィン１２に衝突しやすくなる。これにより、フィン１２が損傷するものの、チューブ１１が損傷して冷媒洩れに至ることを回避することができる。

しかしながら、一部の飛び石はチューブ１１に衝突してしまうので、チューブ１１に対する飛び石の衝突を完全に回避することはできない。そこで、本実施形態では、以下のようにして飛び石の衝突によるチューブ１１の損傷が冷媒洩れに至ることを回避している。

図８（ａ）は飛び石がチューブ１１に衝突する前の熱交換器１０の状態を説明する模式図であり、図８（ｂ）は飛び石が下方からチューブ１１に衝突した後の熱交換器１０の状態を説明する模式図である。本実施形態では、第１合わせ面１９Ａに傾斜部３１が形成されているので、傾斜部３１に曲げ成形による残留応力が発生している。

このため、図８（ａ）の矢印Ｅのように傾斜部３１の曲げ方向と略平行な方向に飛び石４３が衝突すると、図８（ｂ）に示すように第１合わせ面１９Ａの傾斜部３１がその曲げ方向に容易に折れ曲がる。この傾斜部３１の折れ曲がりによって飛び石４３の衝突エネルギーを吸収することができ、チューブ１１の本体部１８の損傷を回避することができる。この結果、チューブ１１内部の冷媒の洩れを回避できる。

また、傾斜部３１が上方に折れ曲がることによって、傾斜部３１に衝突した飛び石４３が上方側のフィン１２に導かれる。これにより、フィン１２が損傷するものの、飛び石４３が傾斜部３１に衝突したのち、跳ね返ってチューブ１１の本体部１８に衝突することを回避できるので、チューブ１１の本体部１８の損傷をより回避することができる。

さらに、傾斜部３１が上方に折れ曲がることによって、本体部１８の空気流れ上流側端部が実質的に板材１１ａ、１１ｂを３枚重ねた状態になり、本体部１８の空気流れ上流側端部の厚さが実質的に増すことになるので、再度の飛び石の衝突に対する強度が増加する。

一方、基準面Ｓと略平行な方向に飛び石が衝突する場合（図８（ａ）の矢印Ｆ）は、傾斜部３１の曲げ方向と略平行な方向に衝突する場合（図８（ａ）の矢印Ｅ）と比較して傾斜部３１を折り曲げる方向に作用する衝突エネルギーが小さいので、傾斜部３１が折れ曲がる程度が小さくなる。

その代わりに、衝突エネルギーが傾斜部３１を基準面Ｓと略平行な方向に潰すように作用して、傾斜部３１が基準面Ｓと略平行な方向に潰れることによって飛び石の衝突エネルギーを吸収することができる。すなわち、傾斜部３１の折れ曲がることと、傾斜部３１が潰れることの両者の作用によって衝突エネルギー吸収効果を発揮する。

さらに、傾斜部３１の傾斜方向と略平行な方向に飛び石が衝突する場合（図８（ａ）の矢印Ｇ）には、傾斜部３１が折れ曲がることはないが、第１合わせ面１９Ａがその傾斜方向に潰れることによって飛び石の衝突エネルギーを吸収する。

このように、本実施形態では、矢印Ｅ〜Ｇの各方向からの飛び石の衝突に対して、効果的に飛び石の衝突エネルギーを吸収することができる。特に、飛び石の９０％を占める入射角αの範囲からの衝突に対して、第１合わせ面１９Ａの傾斜部３１が折れ曲がることにより飛び石の衝突エネルギーの吸収効果を向上できる。

すなわち、本実施形態では、第１合わせ面１９Ａを空気流れ上流側に長くすることなく飛び石の衝突エネルギーの吸収効果を向上できるので、体格の大型化や熱交換性能の低下を回避しつつ飛び石の衝突エネルギーの吸収効果を向上できる。

なお、本発明者は実験を通じて、傾斜部３１の基準面Ｓに沿った長さＬ１が１ｍｍ以上にすれば、飛び石の衝突エネルギーの吸収効果を十分に発揮できることを確認している。

図９は比較例によるチューブ１１を示す模式的な斜視図である。この比較例では、２つの板材１１ａ、１１ｂの空気流れ上流側端部をそれぞれチューブ１１の内方側に何重にも巻くことによって巻き部４４、４５を形成している。そして、巻き部４４、４５同士を互いに接合することにより第１合わせ面１９Ａを形成している。

これにより、チューブ１１の空気流れ上流側端部の厚さを実質的に厚くして、飛び石の衝突によるチューブ１１の損傷が冷媒洩れに至ることを防止している。

しかしながら、この比較例では、２つの板材１１ａ、１１ｂの空気流れ上流側端部を何重にも巻いて巻き部４４、４５を形成しているので、チューブ１１の生産性が良くない。また、巻き部４４、４５が空気流通部３０の最上流部を塞いでしまうので、巻き部４４、４５によって空気流通部３０への空気の流入が阻害され、熱伝達率が低下して、熱交換性能が悪化する。

この点、本実施形態では、第１合わせ面１９Ａを上向きに曲げて傾斜部３１を形成するのみなので、チューブ１１の生産性が良好である。また、傾斜部３１は空気流通部３０の最上流部を塞がないので、空気流通部３０への空気の流入を阻害しない。このため、熱伝達率の低下を回避でき、熱交換性能の悪化を回避できる。

ところで、第１合わせ面１９Ａに平行部３４および除変部３５を形成せず、傾斜部３１を第１合わせ面１９Ａのチューブ長手方向全域にわたって形成する場合には、両タンク部１４、１５の挿入穴１４ａ、１５ａの第２穴部３７の形状を傾斜部３１の傾斜角度θに合わせて形成する必要がある。

しかし、傾斜部３１の傾斜角度θには成形精度によるバラツキがあるので、傾斜部３１を第１合わせ面１９Ａのチューブ長手方向全域にわたって形成すると、両タンク部１４、１５の挿入穴１４ａ、１５ａへのチューブ１１の挿入性が良くないという問題がある。

この点、本実施形態では、傾斜部３１を第１合わせ面１９Ａのチューブ長手方向中間部のみに形成して、第１合わせ面１９Ａのチューブ長手方向両端部に基準面Ｓと平行な平行部３４を形成しているので、傾斜部３１の成形精度の影響を受けることなく、両タンク部１４、１５の挿入穴１４ａ、１５ａへのチューブ１１の挿入性を確保できる。

また、本実施形態では、第２合わせ面１９Ｂも基準面Ｓと平行になっており、さらに、第２合わせ面１９Ｂの長さ寸法Ｌ２は第１合わせ面１９Ａの平行部３４の長さ寸法Ｌ３と同一になっている。

このため、上述したように、チューブ１１の両端部では第１合わせ面１９Ａと第２合わせ面１９Ｂが対称形状になるので、両タンク部１４、１５の挿入穴１４ａ、１５ａが、それぞれ空気流れ方向において中心に対して対称形状になり、両タンク部１４、１５の挿入穴１４ａ、１５ａを互いに同一形状にすることができる。

このため、両タンク部１４、１５に挿入穴１４ａ、１５ａを形成するための設備を共用化でき、製造コストを低減できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、第１合わせ面１９Ａにて、２つの板材１１ａ、１１ｂを重ね合わせて接合しているが、本第２実施形態では、図１０に示すように、第１合わせ面１９Ａにて、２つの板材１１ａ、１１ｂをかしめ固定している。

図１０は本実施形態によるチューブ１１の要部断面図である。本実施形態では、第１合わせ面１９Ａ側において、一方の板材１１ａの先端部４６を他方の板材１１ｂの先端部４７よりも長くしている。そして、一方の板材１１ａによって他方の板材１１ｂが挟み込まれるように、一方の板材１１ａの先端部４６を他方の板材１１ｂの反対側の面まで回り込ませて２つの板材１１ａ、１１ｂをかしめ固定している。

このようにチューブ１１の第１合わせ面１９Ａを形成しても、上記第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、第１合わせ面１９Ａにて、２つの板材１１ａ、１１ｂを重ね合わせて接合しているが、本第３実施形態では、図１１に示すように、第１合わせ面１９Ａにて、２つの板材１１ａ、１１ｂの先端部４６、４７をそれぞれ内側に折り曲げて、先端部４６、４７同士を面接触させて接合している。

このようにチューブ１１の第１合わせ面１９Ａを形成しても、上記第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

（第４実施形態）
上記第３実施形態では、第１合わせ面１９Ａにて、２つの板材１１ａ、１１ｂの先端部４６、４７をそれぞれ内側に折り曲げているが、本第４実施形態では、図１２に示すように、第１合わせ面１９Ａにて、一方の板材１１ａの先端部４６を他方の板材１１ｂの先端部４７よりも長くして、一方の板材１１ａの先端部４６のみを内側に折り曲げて、先端部４６、４７同士を面接触させて接合している。

このようにチューブ１１の第１合わせ面１９Ａを形成しても、上記第３実施形態と同様の効果を発揮することができる。

（第５実施形態）
上記第３実施形態では、第１合わせ面１９Ａにて、２つの板材１１ａ、１１ｂの先端部４６、４７をそれぞれ内側に折り曲げて、先端部４６、４７同士を面接触させて接合しているが、本第４実施形態では、図１３に示すように、第１合わせ面１９Ａにて、２つの板材１１ａ、１１ｂの先端部４６、４７をそれぞれ外側に折り曲げて、先端部４６、４７よりも根元側の部位同士を面接触させて接合している。

このようにチューブ１１の第１合わせ面１９Ａを形成しても、上記第３実施形態と同様の効果を発揮することができる。

（第６実施形態）
上記第５実施形態では、第１合わせ面１９Ａにて、第１合わせ面１９Ａにて、２つの板材１１ａ、１１ｂの先端部４６、４７をそれぞれ外側に折り曲げて、外側に折り曲げられた先端部４６、４７よりも根元側の部位同士を面接触させて接合しているが、本第４実施形態では、図１４に示すように、第１合わせ面１９Ａにて、他方の板材１１ｂの先端部４７４を一方の板材１１ａの先端部４６よりも長くして、他方の板材１１ｂの先端部４７のみを外側に折り曲げて、他方の板材１１ｂの先端部４７よりも根元側の部位と一方の板材１１ａの先端部４７とを面接触させて接合している。

このようにチューブ１１の第１合わせ面１９Ａを形成しても、上記第５実施形態と同様の効果を発揮することができる。

（第７実施形態）
上記第１実施形態では、２つの板材１１ａ、１１ｂの平坦な基板部２０と、基板部２０から突出する複数個の打ち出し部２１とにより冷媒通路２３と空気通路部３０とを構成しているが、本題８実施形態では、図１５および図１６に示すように、２つの板材１１ａ、１１ｂにより冷媒通路２３を構成し、２つの板材１１ａ、１１ｂとは別体の切欠き付板材５１、５２により空気通路部３０を構成している。

図１５は本実施形態による熱交換部１３の要部斜視図であり、図１６は本実施形態による熱交換部１３の分解斜視図である。本実施形態では、２つの板材１１ａ、１１ｂの打ち出し部２１がチューブ長手方向の全域にわたって連続して形成されている。この２つの板材１１ａ、１１ｂを打ち出し部２１が互いに外側を向くように向かい合わせ、基板部２０同士で面接触するように接合させて、空気流れ方向に沿って扁平なチューブ１１を構成している。したがって、２つの板材１１ａ、１１ｂの打ち出し部２１によってチューブ１１の空気流れ方向に沿う扁平面５３が構成され、この扁平面５３同士の間に直線状の冷媒通路２３が構成される。

そして、チューブ１１の扁平面５３とフィン１２の接合部１２ａ、１２ｂとの間には、内部を空気が通過することが可能な複数個の切欠き５４を設けた中間板としての切欠き付板材５１、５２が配置されている。本例では、この切欠き付板材５１、５２を、熱伝導性に優れる金属材料によって成形している。

上記第１実施形態と同様に、チューブ１１の第１、第２合わせ面１９Ａ、１９Ｂのうち空気流れ上流側の第１合わせ面１９Ａには、空気流れ上流側に向かって上向きに曲げられた傾斜部３１が形成されている。

このため、上記第１実施形態と同様に、体格の大型化や熱交換性能の低下を回避しつつ、飛び石の衝突によるチューブ１１の本体部１８の損傷を確実に防止することができる。

本実施形態においても、
また、傾斜部３１は空気流通部３０の最上流部を塞がないので、空気流通部３０への空気の流入を阻害しない。このため、熱伝達率の低下を回避でき、熱交換性能の悪化を回避できる。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、熱交換器１０を扁平状チューブ１１とフィン１２との積層構造によって構成しているが、熱交換器１０を、円管状の丸チューブが複数のプレートフィンに串刺し状に挿入された、いわゆるプレートフィン型の熱交換器として構成してもよい。

この場合には、２つの板材によって丸チューブの本体部を円管状に形成し、２つの板材同士の合わせ面を本体部の空気流れ上流側端部から空気流れ上流側に向かって延びるように形成する。そして、この合わせ面に、空気流れ方向および丸チューブの長手方向と平行な基準面に対して傾斜するように曲げられた傾斜部を形成すればよい。

なお、丸チューブの外面に空気通路部３０を形成することにより、上記各実施形態と同様に、空気側の熱伝達率を向上できることはもちろんである。

また、上記各実施形態による空気通路部３０の形状は一例であり、これに限定されることなく空気通路部３０の形状を種々変形可能である。例えば、空気通路部３０の形状を特開２００４−３７８７号公報に記載された種々の形状にしてもよい。

また、空気通路部３０が形成されていないチューブに対しても、本発明を適用可能であることは言うまでもない。

また、上記各実施形態では、傾斜部３１の曲げ方向が上向きになっているが、傾斜部３１の曲げ方向は上向きに限定されるものではなく、例えば、異物が主に上方から衝突するような場合には、傾斜部３１の曲げ方向を下向きにすれば、本発明による効果を良好に発揮することができる。

また、上記各実施形態では本発明による熱交換器１０を冷媒凝縮器に適用した例を示しているが、これに限定されることなく、本発明は種々な用途の流体間の熱交換を行う熱交換器一般に広く適用可能であることはもちろんである。

本発明の第１実施形態による熱交換器の車両搭載構造を模式的に示す断面図である。 本発明の第１実施形態による熱交換器の全体構造を示す斜視図である。 図１の熱交換器の熱交換部の要部斜視図である。 図１の熱交換器の熱交換部の要部断面図である。 図１の熱交換器のチューブと両タンク部との接続構造を示す分解斜視図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態によるチューブの打ち出し工程を示す斜視図であり、（ｂ）は本発明の第１実施形態によるチューブの折り曲げ工程を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態によるチューブの製造方法の他の例を示す斜視図である。 （ａ）は飛び石が衝突する前の熱交換器の状態を説明する模式図であり、（ｂ）は飛び石が下方から衝突した後の熱交換器の状態を説明する模式図である。 比較例によるチューブ１１を示す模式的な斜視図である。 第２実施形態による熱交換器のチューブの要部断面図である。 第３実施形態による熱交換器のチューブの要部断面図である。 第４実施形態による熱交換器のチューブの要部断面図である。 第５実施形態による熱交換器のチューブの要部断面図である。 第６実施形態による熱交換器のチューブの要部断面図である。 第７実施形態による熱交換器の熱交換部の要部斜視図である。 第７実施形態による熱交換器の熱交換部の分解斜視図である。

符号の説明

１１…チューブ、１１ａ、１１ｂ…板材、１８…本体部、
１９Ａ…第１合わせ面（合わせ面）、３１…傾斜部、３２…第１端部、３３…第２端部、
Ｌ１…基準面に沿った長さ、Ｓ…基準面、θ…傾斜角度。

Claims (7)

1. 板材（１１ａ、１１ｂ）にて構成されるチューブ（１１）が多数本積層され、
   前記チューブ（１１）には、内部流体が流れる内部流体通路（２３）を形成する本体部（１８）と、前記板材（１１ａ、１１ｂ）同士が面接触して接合する合わせ面（１９Ａ）とが形成されており、
   前記合わせ面（１９Ａ）は、前記本体部（１８）のうち外部流体の上流側端部から前記外部流体の上流側に向かって突き出しており、
   さらに、前記合わせ面（１９Ａ）には、前記チューブ（１１）の積層方向と直交する基準面（Ｓ）に対して傾斜するように曲げられた傾斜部（３１）が形成されていることを特徴とする熱交換器。
2. 板材（１１ａ、１１ｂ）にて構成されるチューブ（１１）を備え、
   前記チューブ（１１）には、内部流体が流れる内部流体通路（２３）を形成する本体部（１８）と、前記板材（１１ａ、１１ｂ）同士が面接触して接合する合わせ面（１９Ａ）とが形成されており、
   前記合わせ面（１９Ａ）は、前記本体部（１８）のうち外部流体の上流側端部から前記外部流体の上流側に向かって突き出しており、
   さらに、前記合わせ面（１９Ａ）には、前記外部流体の流れ方向および前記チューブ（１１）の長手方向と平行な基準面（Ｓ）に対して傾斜するように曲げられた傾斜部（３１）が形成されていることを特徴とする熱交換器。
3. 前記基準面（Ｓ）に対する前記傾斜部（３１）の傾斜角度（θ）が４５度以下に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記傾斜部（３１）において、前記合わせ面（１９Ａ）の前記外部流体の上流側における第１端部（３４）から前記外部流体の下流側における第２端部（３５）までの前記基準面（Ｓ）に沿った長さ（Ｌ１）が１ｍｍ以上に設定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. 前記チューブ（１１）の長手方向における両端部が挿入される挿入穴（１４ａ、１５ａ）を有し、前記チューブ（１１）に対する内部流体の分配と集合を行うタンク（１４、１５）を備え、
   前記合わせ面（１９Ａ）が前記チューブ（１１）の長手方向の全域にわたって形成されており、
   前記傾斜部（３１）が、前記合わせ面（１９Ａ）のうち前記長手方向における中間部のみに形成されており、
   前記両端部における前記合わせ面（１９Ａ）には、前記基準面（Ｓ）に平行な平行部（３２）が形成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. 車両（１）に搭載される熱交換器であって、
   前記傾斜部（３１）の曲げ方向が上向きになるように前記車両（１）に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の熱交換器。
7. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の熱交換器（１０）を、車両（１）の前端部に形成される空間（２）に搭載する搭載構造であって、
   前記車両（１）のうち前記空間（２）の前方側かつ下方寄り部位には、前記空間（２）と前記車両（１）の外部とを連通する開口部（４）が開口しており、
   前記外部流体は、前記車両（１）の外部から前記開口部（４）を通して前記空間（２）に導入される空気であり、
   前記熱交換器（１０）は、前記傾斜部（３１）の曲げ方向が上向きになるように前記空間（２）に搭載されていることを特徴とする熱交換器の車両搭載構造。

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