JP2008002722A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性が向上した熱交換器を提供する。
【解決手段】ガスクーラ１の第１ヘッダタンク２を、タンク形成部材７と、タンク形成部材７の左側面を覆う管接続用プレート８とにより構成する。第１ヘッダタンク２に入口ヘッダ部10Aと出口ヘッダ部10Bを設ける。第１ヘッダタンク２のタンク形成部材７の外側面に、入口ヘッダ部10A内に通じる冷媒流入路14を有する入口側配管接続部材13と、出口ヘッダ部10B内に通じる冷媒流出路17を有する出口側配管接続部材16とをろう付する。タンク形成部材７を、外方膨出部11A,11Bを有する第１プレート7Aと、第２プレート7Bにより形成する。タンク形成部材７の第１プレート7Aの外方膨出部11A,11Bの頂部外面に凸部26A,26Bを形成する。両配管接続部材13,16における第１プレート7A側を向いた面に凸部26A,26Bが嵌る凹部27A,27Bを形成する。
【選択図】図２

Description

この発明は、熱交換器に関し、さらに詳しくは、たとえばＣＯ_２などの超臨界冷媒が用いられる超臨界冷凍サイクルのガスクーラとして好適に使用される熱交換器に関する。

この明細書および特許請求の範囲において、「超臨界冷凍サイクル」とは、高圧側において、冷媒が臨界圧力を超えた超臨界状態となる冷凍サイクルを意味するものとし、「超臨界冷媒」とは、超臨界冷凍サイクルに用いられる冷媒を意味するものとする。また、この明細書および特許請求の範囲において、通風方向下流側（図１に矢印Ｘで示す方向）を前、これと反対側を後というものとする。

圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、減圧器、およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えた超臨界冷凍サイクルのガスクーラに用いられる熱交換器として、本出願人は、先に、互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダタンクに接続された扁平状熱交換管と、隣接する熱交換管間の通風間隙に配置されかつ熱交換管にろう付されたフィンとを備えており、各ヘッダタンクが、タンク形成部材と、タンク形成部材における熱交換管側を向いた面を覆う管接続用プレートとにより構成され、第１ヘッダタンクに入口ヘッダ部および出口ヘッダ部が設けられるとともに、第２ヘッダタンクに、第１ヘッダタンクの２つのヘッダ部に跨るように１つの中間ヘッダ部が設けられ、第１ヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた外面に、入口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する入口側配管接続部材と、出口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する出口側配管接続部材とがろう付されている熱交換器を提案した（特許文献１参照）。

特許文献１記載の熱交換器は、両配管接続部材を含めた全部品を組み立てて仮止めし、この状態で全部品を一括してろう付することにより製造されるようになっているが、両配管接続部材のタンク形成部材への位置決めが困難であり、生産性が低下するおそれがある。
特開２００５−３００１３５号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、生産性が向上した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以下の態様からなる。

1)互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、各ヘッダタンクが、タンク形成部材と、タンク形成部材における熱交換管側を向いた面を覆う管接続用プレートとにより構成され、各ヘッダタンクに少なくとも１つのヘッダ部が設けられ、全ヘッダ部のうちの１つのヘッダ部が入口ヘッダ部となされるとともに、他の１つのヘッダ部が出口ヘッダ部となされ、入口ヘッダ部を有するヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた外面に、入口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する入口側配管接続部材がろう付され、出口ヘッダ部を有するヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた外面に、出口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する出口側配管接続部材がろう付されている熱交換器において、
タンク形成部材の外面、および少なくともいずれか一方の配管接続部材におけるタンク形成部材側を向いた面のうちの一方に凸部が形成されるとともに、同他方に凸部が嵌る凹部が形成されている熱交換器。

2)タンク形成部材が、ヘッダタンクの長さ方向に伸びるとともに熱交換管側を向いた面に開口した中空部を有し、当該中空部の熱交換管側を向いた開口が管接続用プレートにより塞がれることによりヘッダ部が形成されている上記1)記載の熱交換器。

3)タンク形成部材が、第１プレートと、第１プレートと管接続用プレートとの間に介在させられた第２プレートとよりなり、第１プレートおよび第２プレートに跨って中空部が形成されており、第１プレートに凸部が形成されるとともに、配管接続部材に凹部が形成されている上記2)記載の熱交換器。

4)タンク形成部材の第１プレートに、第１プレートの長さ方向に伸びる少なくとも１つの外方膨出部が形成され、管接続用プレートにおける第１プレートの外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が管接続用プレートの長さ方向に間隔をおいて貫通状に形成されるとともに、熱交換管の端部が管挿入穴に挿入されて管接続用プレートにろう付され、タンク形成部材の第２プレートに、管接続用プレートの管挿入穴を第１プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、各外方膨出部内に通じるすべての連通穴が、第２プレートにおける隣り合う連通穴どうしの間に形成された連通部により連通させられ、第１プレートの外方膨出部の内部と、第２プレートの連通部および連通穴における連通部と対応する部分とによってタンク形成部材の中空部が形成されるとともに、当該中空部の熱交換管側を向いた開口が管接続用プレートにより塞がれることによってヘッダ部が形成され、配管接続部材におけるタンク形成部材側を向いた面にタンク形成部材の外方膨出部が嵌る凹所が形成されており、第１プレートの外方膨出部の頂部に凸部が形成されるとともに、配管接続部材の凹所の内周面に凹部が形成されている上記3)記載の熱交換器。

5)第１プレートが金属板にプレス加工を施すことにより形成されており、凸部が半抜き加工により形成されている上記4)記載の熱交換器。

6)少なくともいずれか一方の配管接続部材の基端部に、前後方向外方に突出した突出部が設けられ、管接続用プレートの前後両側縁部に熱交換管とは反対側に突出し、かつタンク形成部材の前後両側面を覆う側面被覆壁が設けられ、当該側面被覆壁の先端部に、前後方向内方に突出しかつ配管接続部材の突出部に係合する係合爪が設けられており、係合爪が突出部にろう付されている上記3)〜5)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

7)側面被覆壁の先端部に、前後方向内方に突出しかつタンク形成部材の第１プレートに係合するプレート係合爪が設けられ、側面被覆部が第１および第２プレートの前後両側面にろう付されるとともに、プレート係合爪が第１プレートの外面にろう付されている上記6)記載の熱交換器。

8)互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、各ヘッダタンクが、タンク形成部材と、タンク形成部材における熱交換管側を向いた面を覆う管接続用プレートとにより構成され、各ヘッダタンクに少なくとも１つのヘッダ部が設けられ、全ヘッダ部のうちの１つのヘッダ部が入口ヘッダ部なされるとともに、他の１つのヘッダ部が出口ヘッダ部となされ、入口ヘッダ部を有するヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた面に、入口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する入口側配管接続部材がろう付され、出口ヘッダ部を有するヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた外面に、出口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する出口側配管接続部材がろう付されている熱交換器を製造する方法であって、
両面にろう材層を有するブレージングシートにプレス加工を施すことにより、長さ方向に間隔をおいて形成された複数の管挿入穴と、両側縁部に連なって全長にのびる側面被覆部と、側面被覆部の先端に真っ直ぐに連なった突出部係合爪形成用突片およびプレート係合爪形成用突片とを有する管接続用プレートをつくること、
両面にろう材層を有するブレージングシートにプレス加工を施すことにより、長さ方向に伸びる少なくとも１つの外方膨出部を有するとともに、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の中空部を構成する外方膨出部の頂部に半抜き加工により外方突出状凸部が形成されたタンク形成部材用第１プレートをつくること、
金属ベア材にプレス加工を施すことにより、管接続用プレートの管挿入穴を第１プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴と、各外方膨出部内に通じるすべての連通穴を通じさせる連通部とを有するタンク形成部材用第２プレートをつくること、
タンク形成部材用第１プレートを向いた面に形成されかつ外方膨出部が嵌る凹所と、凹所の内周面に形成されかつタンク形成部材用第１プレートの凸部が嵌る凹部と、基端部に形成された前後方向外方に突出した突出部とを有する金属ベア材製入口側配管接続部材および出口側配管接続部材をつくること、
管接続用プレートと、タンク形成部材用第１プレートと、タンク形成部材用第２プレートとを、第２プレートが中間部に来るように積層し、管接続用プレートのプレート係合爪形成用突片を内方に曲げてプレート係合爪を形成するとともにプレート係合爪を第１プレートに係合させることにより３種類のプレートを仮止めして仮止め体をつくること、
両配管接続部材を、外方膨出部が凹所内に嵌るとともに、凸部が凹部内に嵌るように第１プレートの外面側に配置した後、突出部係合爪形成用突片を内方に曲げて係合爪を形成するとともに係合爪を両配管接続部材の突出部に係合させることにより、両配管接続部材を仮止め体に仮止めすること、
ならびに管接続用プレートと第２プレート、第１プレートと第２プレート、管接続用プレートの両側面被覆部と第１および第２プレートの前後両側面、管接続用プレートのプレート係合爪と第１プレート、管接続用プレートの係合爪と配管接続部材の突出部、配管接続部材と第１プレートとをそれぞれろう付し、第１および第２プレートによりタンク形成部材をつくるとともに、タンク形成部材に配管接続部材をろう付することを含む熱交換器の製造方法。

9)圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、減圧器およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えており、かつ超臨界冷媒を用いる超臨界冷凍サイクルであって、ガスクーラが上記1)〜7)のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる超臨界冷凍サイクル。

10)上記9)記載の超臨界冷凍サイクルがカーエアコンとして搭載されている車両。

上記1)の熱交換器によれば、タンク形成部材の外面、および少なくともいずれか一方の配管接続部材におけるタンク形成部材側を向いた面のうちの一方に凸部が形成されるとともに、同他方に凸部が嵌る凹部が形成されているので、この熱交換器の製造にあたってタンク形成部材に対して配管接続部材を組み合わせる際に、凸部を凹部に嵌め入れることにより配管接続部材のタンク形成部材への位置決めを簡単に行うことができる。したがって、この熱交換器の生産性が向上する。

上記3)および4)の熱交換器によれば、凸部をプレス加工などにより形成することが可能になるので、配管接続部材に凸部が形成されている場合に比べて、簡単に凸部を形成することができる。

上記5)の熱交換器によれば、外方膨出部および凸部を有する第１プレートを比較的簡単につくることができる。

上記6)の熱交換器によれば、製造の際に、管接続用プレートの突出壁に、突出壁に真っ直ぐに連なった係合爪形成用突片を形成しておき、配管接続部材をタンク形成部材の外面に配置した後、係合爪形成用突片を内方に曲げて係合爪を形成するとともに係合爪を配管接続部材の突出部に係合させることにより、配管接続部材をタンク形成部材の第１プレートに仮止めすることができる。したがって、配管接続部材の仮止めのための工数が削減されるとともに専用治具などが不要となって、製造コストが安くなる。

上記7)の熱交換器によれば、製造の際に、管接続用プレートと、タンク形成部材用第１プレートと、タンク形成部材用第２プレートとを、第２プレートが中間部に来るように積層し、管接続用プレートのプレート係合爪形成用突片を内方に曲げてプレート係合爪を形成するとともにプレート係合爪を第１プレートに係合させることにより３種類のプレートを仮止めして仮止め体をつくることができる。したがって、３種類のプレートの仮止めのための工数が削減されるとともに専用治具などが不要となって、製造コストが安くなる。

上記8)の熱交換器の製造方法によれば、タンク形成部材の第１プレートに対して両配管接続部材を組み合わせる際に、凸部を凹部に嵌め入れることにより両配管接続部材のタンク形成部材への位置決めを簡単に行うことができる。したがって、この熱交換器の生産性が向上する。また、３種類のプレートの仮止め、および第１プレートに対する両配管接続部材の仮止めを比較的簡単に行うことができ、製造コストが安くなる。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明による熱交換器を超臨界冷凍サイクルのガスクーラに適用したものである。

なお、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。また、以下の説明において、図１および図２の上下、左右を上下、左右というものとする。

図１および図２はこの発明による熱交換器を適用したガスクーラの全体構成を示し、図３〜図６はその要部の構成を示し、図７および図８はガスクーラの製造方法の一部の工程を示す。

図１および図２において、超臨界冷媒、たとえばＣＯ_２を使用する超臨界冷凍サイクルのガスクーラ(1)は、左右方向に間隔をおいて配置されかつ上下方向にのびる２つのヘッダタンク(2)(3)と、両ヘッダタンク(2)(3)間に、上下方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の扁平状熱交換管(4)と、隣接する熱交換管(4)どうしの間の通風間隙、および上下両端の熱交換管(4)の外側に配置されて熱交換管(4)にろう付されたコルゲートフィン(5)と、上下両端のコルゲートフィン(5)の外側にそれぞれ配置されてコルゲートフィン(5)にろう付されたアルミニウム製サイドプレート(6)とを備えている。なお、この実施形態において、右側のヘッダタンク(2)を第１ヘッダタンク、左側のヘッダタンク(3)を第２ヘッダタンクというものとする。

図２〜図６に示すように、第１ヘッダタンク(2)は、アルミニウム製タンク形成部材(7)と、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートから形成され、かつタンク形成部材(7)の左側面を覆うようにタンク形成部材(7)にろう付された管接続用プレート(8)とを備えている。タンク形成部材(7)は、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートから形成され、かつ右側（外側）に配置された第１プレート(7A)と、金属ベア材、ここではアルミニウムベア材からなり、かつ第１プレート(7A)と管接続用プレート(8)との間に介在させられて両プレート(7A)(8)にろう付された第２プレート(7B)とにより構成されており、入口ヘッダ部(10A)および出口ヘッダ部(10B)が上下に並んで設けられている。

第１ヘッダタンク(2)のタンク形成部材(7)の第１プレート(7A)に、上下方向にのび、かつ膨出高さ、長さおよび幅の等しい複数、ここでは２つの外方膨出部(11A)(11B)が上下方向に間隔をおいて形成されている。第１プレート(7A)の両外方膨出部(11A)(11B)の左側を向いた開口は第２プレート(7B)により塞がれている。その結果、各外方膨出部(11A)(11B)内は上下両端が閉鎖され、かつ冷媒が上下方向に流れる冷媒流通部(11a)(11b)となっている。各外方膨出部(11A)(11B)の外面の横断面形状は円弧状である。第１プレート(7A)の上側外方膨出部(11A)の頂部および下側外方膨出部(11B)の頂部に、左右方向外方に突出した凸部(26A)(26B)がそれぞれ半抜き加工により形成されている（図３および図４参照）。

第１プレート(7A)の上側外方膨出部(11A)の頂部の上端部に冷媒入口(12)が形成されており、外方膨出部(11A)外面に、冷媒入口(12)に通じる冷媒流入路(14)（冷媒流路）を有する金属製、ここではアルミニウムベア材製の直方体状入口側配管接続部材(13)が、第１プレート(7A)外面のろう材を利用してろう付されている。また、下側外方膨出部(11B)の頂部の下端部に冷媒出口(15)が形成されており、外方膨出部(11B)外面に、冷媒出口(15)に通じる冷媒流出路(17)（冷媒流路）を有する金属製、ここではアルミニウムベア材製の直方体状出口側配管接続部材(16)が、第１プレート(7A)外面のろう材を利用してろう付されている。第１プレート(7A)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施することにより形成されている。

入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)の基端部（左端部）の前後両側面に、前後方向外方に突出した板状の突出部(13a)(16a)がそれぞれ一体に形成されている。各突出部(13a)(16a)の肉厚は全体に均等になっており、その先端面はタンク形成部材(7)、すなわち第１および第２プレート(7A)(7B)の前後両側面と同一平面上に位置している。両配管接続部材(13)(16)の左側面に、それぞれ上下方向に伸びかつ第１プレート(7A)の各外方膨出部(11A)(11B)が密に嵌め入れられる凹所(13b)(16b)が形成されている。両配管接続部材(13)(16)の凹所(13b)(16b)の内周面は部分円筒面状であり、凹所(13b)(16b)の内周面に第１プレート(7A)の凸部(26A)(26B)が嵌る凹部(27A)(27B)が形成されている（図３および図４参照）。また、入口側配管接続部材(13)の冷媒流入路(14)の一端および出口側配管接続部材(16)の冷媒流出路(17)の一端は、それぞれ凹所(13b)(16b)の内周面に開口している。さらに、両配管接続部材(13)(16)には、その後面から前方にのびるねじ穴(35)(36)がそれぞれ形成されている。入口側配管接続部材(13)のねじ穴(35)は、超臨界冷凍サイクルにおいて、圧縮機からのびる配管の先端部に取り付けられたジョイント部材をねじ止めするのに用いられ、出口側配管接続部材(16)のねじ穴(36)は、中間熱交換器からのびる配管の先端部に取り付けられたジョイント部材をねじ止めするのに用いられる。

第１ヘッダタンク(2)の管接続用プレート(8)に、前後方向に長い複数の貫通状管挿入穴(18)が、上下方向に間隔をおいて形成されている。上半部の複数の管挿入穴(18)は、第１プレート(7A)の上側外方膨出部(11A)の上下方向の範囲内に形成され、同じく下半部の複数の管挿入穴(18)は、第１プレート(7A)の下側外方膨出部(11B)の上下方向の範囲内に形成されている。また、管挿入穴(18)の前後方向の長さは、各外方膨出部(11A)(11B)の前後方向の幅よりも若干長く、管挿入穴(18)の前後両端部は外方膨出部(11A)(11B)の前後両側縁よりも外方に突出している。また、管接続用プレート(8)の前後両側縁部に、それぞれ右方に突出して先端が第１プレート(7A)の外面まで至り、かつタンク形成部材(7)の第１プレート(7A)および第２プレート(7B)の前後両側面を覆う側面被覆壁(19)が一体に形成され、第１プレート(7A)および第２プレート(7B)の前後両側面にろう付されている。各側面被覆壁(19)の突出端の上下両端部および上下方向中央部に、それぞれ前後方向内方に突出しかつ第１プレート(7A)の外面に係合する複数のプレート係合爪(21)が一体に形成され、第１プレート(7A)にろう付されている。また、各側面被覆壁(19)の突出端における上端のプレート係合爪(21)よりも若干下方の部分、および下端のプレート係合爪(21)よりも若干上方の部分に、それぞれ前後方向内方に突出しかつ入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)の突出部(13a)(16a)に係合する突出部係合爪(25)が一体に形成されている。そして、突出部係合爪(25)が入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)の突出部(13a)(16a)に係合した状態で、両配管接続部材(13)(16)が第１プレート(7A)にろう付されるとともに、突出部係合爪(25)が突出部(13a)(16a)にろう付されている。管接続用プレート(8)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより形成されている。

第１ヘッダタンク(2)のタンク形成部材(7)の第２プレート(7B)に、管接続用プレート(8)の管挿入穴(18)を第１プレート(7A)の各外方膨出部(11A)(11B)内の冷媒流通部(11a)(11b)に通じさせる貫通状連通穴(22)が、管挿入穴(18)と同じ数だけ形成されている。各連通穴(22)は、管接続用プレート(8)の各管挿入穴(18)と対応する位置に形成されており、連通穴(22)は管挿入穴(18)よりも一回り大きくなっている。そして、管接続用プレート(8)の上半部の複数の管挿入穴(18)は、第２プレート(7B)の上半部の複数の連通穴(22)を介して、第１プレート(7A)の上側外方膨出部(11A)内の冷媒流通部(11a)に通じさせられ、同じく下半部の複数の管挿入穴(18)は、第２プレート(7B)の下半部の複数の連通穴(22)を介して、第１プレート(7A)の下側外方膨出部(11B)内の冷媒流通部(11b)に通じさせられている。第１プレート(7A)の上側冷媒流通部(11a)に通じるすべての連通穴(22)、および下側冷媒流通部(11b)に通じるすべての連通穴(22)は、それぞれ第２プレート(7B)における隣り合う連通穴(22)間の部分の前後方向中央部を切除することにより形成された連通部(23)により連通させられている。その結果、第１プレート(7A)の各冷媒流通部(11a)(11b)に臨む連通穴(22)を連通させる連通部(23)、および連通穴(22)の前後方向中央部（連通穴(22)における連通部(23)に対応する部分）によって、第２プレート(7B)に、第１プレート(7A)の各冷媒流通部(11a)(11b)に通じかつ冷媒が上下方向に流れる冷媒流通部(7a)(7b)が形成されている（図７参照）。

そして、第１ヘッダタンク(2)のタンク形成部材(7)を構成する２つのプレート(7A)(7B)および管接続用プレート(8)における両外方膨出部(11A)(11B)と対応する部分により、入口ヘッダ部(10A)および出口ヘッダ部(10B)が形成されており、タンク形成部材(7)の第１プレート(7A)の両冷媒流通部(11a)(11b)と第２プレート(7B)の両冷媒流通部(7a)(7b)とによって、左方に開口するとともに当該開口が管接続用プレート(8)により塞がれた入口ヘッダ部(10A)および出口ヘッダ部(10B)の中空部が形成されている。

図２に示すように、第２ヘッダタンク(3)は、第１ヘッダタンク(2)とほぼ同様な構成であり、同一物および同一部分に同一符号を付す。両ヘッダタンク(2)(3)は、管接続用プレート(8)どうしが対向するように配置されている。

第２ヘッダタンク(3)のタンク形成部材(7)の第１プレート(7A)に、第１ヘッダタンク(2)の外方膨出部(11A)(11B)の数よりも１つ少ない数、ここでは１つの外方膨出部(24)が、第１ヘッダタンク(2)の両外方膨出部(11A)(11B)にまたがるように第１プレート(7A)の上端部から下端部にかけて形成されている。第１プレート(7A)の外方膨出部(24)の右側を向いた開口は第２プレート(7B)により塞がれている。その結果、外方膨出部(24)内は上下両端が閉鎖され、かつ冷媒が上下方向に流れる冷媒流通部(24a)となっている。外方膨出部(24)に冷媒入口および冷媒出口が形成されていない。

第２ヘッダタンク(3)の管接続用プレート(8)のすべての管挿入穴(18)は、第１プレート(7A)の外方膨出部(24)の上下方向の範囲内に形成されており、管接続用プレート(8)のすべての管挿入穴(18)は、第２プレート(7B)のすべての連通穴(22)を介して、第１プレート(7A)の外方膨出部(24)内の冷媒流通部(24a)に通じさせられている。第２プレート(7B)のすべての連通穴(22)は、第２プレート(7B)における隣り合う連通穴(22)間の部分の前後方向中央部を切除することにより形成された連通部(23)により連通させられている。その結果、連通部(23)、および連通穴(22)の前後方向中央部（連通穴(22)における連通部(23)に対応する部分）によって、第２プレート(7B)に、第１プレート(7A)の冷媒流通部(24a)に通じかつ冷媒が上下方向に流れる冷媒流通部(7c)が形成されている（図８参照）。

そして、第２ヘッダタンク(3)のタンク形成部材(7)を構成する２つのプレート(7A)(7B)および管接続用プレート(8)における外方膨出部(24)と対応する部分により、第１ヘッダタンク(2)の２つのヘッダ部(10A)(10B)よりも１つ少ない数、ここでは１つの中間ヘッダ部(20)が、第１ヘッダタンク(2)の両ヘッダ部(10A)(10B)に跨るように形成されており、タンク形成部材(7)の第１プレート(7A)の冷媒流通部(24a)と第２プレート(7B)の冷媒流通部(7c)とによって、右方に開口するとともに当該開口が管接続用プレート(8)により塞がれた中間ヘッダ部(20)の中空部が形成されている。

熱交換管(4)は、金属、ここではアルミニウム製押出形材からなり、前後方向に幅広の扁平状で、その内部に長さ方向にのびる複数の冷媒通路(4a)が並列状に形成されている。熱交換管(4)の両端部は、それぞれ両ヘッダタンク(2)(3)の管挿入穴(18)に挿入された状態で、管接続用プレート(8)のろう材層を利用して管接続用プレート(8)にろう付されている。なお、熱交換管(4)の両端は第２プレート(7B)の厚さ方向の中間部まで連通穴(22)内に入り込んでおり、第２プレート(7B)の冷媒流通部(7a)(7b)(7c)内に臨んでいる。すべての熱交換管(4)は、右端部が第１ヘッダタンク(2)の入口ヘッダ部(10A)の中空部に通じるとともに左端部が第２ヘッダタンク(3)の中間ヘッダ部(20)の中空部の上半部に通じる複数の熱交換管(4)からなる熱交換管群と、右端部が第１ヘッダタンク(2)の出口ヘッダ部(10B)の中空部に通じるとともに左端部が第２ヘッダタンク(3)の中間ヘッダ部(20)の中空部の下半部に通じる複数の熱交換管(4)からなる熱交換管群とに分けられることにより、第１および第２の２つのパス(P1)(P2)に区分されており、各パス(P1)(P2)を構成する全ての熱交換管(4)における冷媒の流れ方向が同一となっているとともに、２つのパス(P1)(P2)の熱交換管(4)における冷媒の流れ方向が異なっている。

コルゲートフィン(5)は両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートを用いて波状に形成されたものである。

以下、ガスクーラ(1)の製造方法について、図７および図８を参照して説明する。

まず、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより、外方膨出部(11A)(11B)(24)を有するタンク形成部材(7)の第１プレート(7A)を形成する。第１ヘッダタンク(2)の第１プレート(7A)の外方膨出部(11A)(11B)には、凸部(26A)(26B)を形成するとともに、冷媒入口(12)および冷媒出口(15)を形成しておく。また、アルミニウムベア材にプレス加工を施すことにより、連通穴(22)および連通部(23)を有するタンク形成部材(7)の第２プレート(7B)を形成する。さらに、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより、管挿入穴(18)、側面被覆壁(19)、ならびに側面被覆壁(19)に真っ直ぐに連なったプレート係合爪形成用突片(21A)および突出部係合爪形成用突片(25A)を有する第１ヘッダタンク(2)の管接続用プレート(8)と、管挿入穴(18)および側面被覆壁(19)および側面被覆壁(19)に真っ直ぐに連なったプレート係合爪形成用突片(21A)を有する第２ヘッダタンク(3)の管接続用プレート(8)とを形成する。また、適当な方法により、冷媒流入路(14)、突出部(13a)、凹所(13b)、凹部(27A)およびねじ穴(35)を有する入口側配管接続部材(13)と、冷媒流出路(17)、突出部(16a)、凹所(16b)、凹部(27B)およびねじ穴(36)を有する出口側配管接続部材(16)とを形成する。

ついで、３つのプレート(7A)(7B)(8)を第２プレート(7B)が中間部に来るように積層するとともに、入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)を、外方膨出部(11A)(11B)が凹所(13b)(16b)内に嵌りかつ凸部(26A)(26B)が凹部(27A)(27B)内に嵌るように第１プレート(7A)の外面側に配置し、管接続用プレート(8)のプレート係合爪形成用突片(21A)を内方に曲げてプレート係合爪(21)を形成するとともにプレート係合爪(21)を第１プレート(7A)に係合させることにより、３つのプレート(7A)(7B)(8)を仮止めして第１ヘッダタンク(2)用の仮止め体をつくり、さらに突出部係合爪形成用突片(25A)を内方に曲げて突出部係合爪(25)を形成するとともに突出部係合爪(25)を入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)の突出部(13b)(16b)に係合させることにより、両配管接続部材(13)(16)を仮止め体に仮止めする。これと同様に、３つのプレート(7A)(7B)(8)を第２プレート(7B)が中間部に来るように積層し、管接続用プレート(8)のプレート係合爪形成用突片(21A)を内方に曲げてプレート係合爪(21)を形成するとともにプレート係合爪(21)を第１プレート(7A)に係合させることにより、３つのプレート(7A)(7B)(8)を仮止めして第２ヘッダタンク(3)用の仮止め体をつくる。

ついで、２つの仮止め体を、管接続用プレート(8)どうしが対向するように間隔をおいて配置するとともに、複数の熱交換管(4)とコルゲートフィン(5)とを交互に配置し、熱交換管(4)の両端部をそれぞれ両仮止め体の管接続用プレート(8)の管挿入穴(18)および中間プレート(9)の連通穴(22)に挿入するとともに、両端のコルゲートフィン(5)の外側にサイドプレート(6)を配置して適当な治具で固定することにより、全部品の組立体を得る。。

その後、組立体を所定のろう付温度に加熱し、第１プレート(7A)のろう材層および管接続用プレート(8)のろう材層を利用して３つのプレート(7A)(7B)(8)を相互にろう付して第１および第２プレート(7A)(7B)によりタンク形成部材(7)をつくるとともに、側面被覆壁(19)と第１プレート(7A)および第２プレート(7B)の前後両側面、プレート係合爪(21)と第１プレート(7A)、突出部係合爪(25)と入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)の突出部(13b)(16b)とをそれぞれろう付し、さらに第１プレート(7A)のろう材層を利用して第１プレート(7A)と両配管接続部材(13)(16)とをろう付することにより第１ヘッダタンク(2)を形成する。これと同時に、第１プレート(7A)のろう材層および管接続用プレート(8)のろう材層を利用して３つのプレート(7A)(7B)(8)を相互にろう付して第１および第２プレート(7A)(7B)によりタンク形成部材(7)をつくるとともに、側面被覆壁(19)と第１プレート(7A)および第２プレート(7B)の前後両側面、プレート係合爪(21)と第１プレート(7A)とをそれぞれろう付することにより第２ヘッダタンク(3)を形成する。さらに、これと同時に、管接続用プレート(8)と熱交換管(4)、熱交換管(4)とコルゲートフィン(5)、およびコルゲートフィン(5)とサイドプレート(6)とを同時にろう付する。こうして、ガスクーラ(1)が製造されている。

ガスクーラ(1)は、圧縮機、エバポレータ、減圧器およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器とともに超臨界冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして車両、たとえば自動車に搭載される。

上述したガスクーラ(1)において、圧縮機を通過したＣＯ_２ が、入口側配管接続部材(13)の冷媒流入路(14)を通って冷媒入口(12)から第１ヘッダタンク(2)の入口ヘッダ部(10A)の中空部内に入り、第１プレート(7A)の冷媒流通部(11a)および第２プレート(7B)の冷媒流通部(7a)を下方に流れながら分流して第１パス(P1)のすべての熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内に流入する。冷媒通路(4a)内に流入したＣＯ_２は、冷媒通路(4a)内を左方に流れて第２ヘッダタンク(3)の中間ヘッダ部(20)の中空部内の上半部（流入部）に流入する。中間ヘッダ部(20)の中空部内の上半部に流入したＣＯ_２は、第１プレート(7A)の冷媒流通部(24a)および第２プレート(7B)の冷媒流通部(7c)を通って下方に流れ、分流して第２パス(P2)のすべての熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内に流入し、流れ方向を変えて冷媒通路(4a)内を右方に流れて第１ヘッダタンク(2)の出口ヘッダ部(10B)の中空部内に入る。その後、ＣＯ_２は、第１プレート(7A)の冷媒流通部(11b)および第２プレート(7B)の冷媒流通部(7b)を下方に流れ、冷媒出口(15)および出口側配管接続部材(16)の冷媒流出路(17)を通って流出する。そして、ＣＯ_２が熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内を流れる間に、通風間隙を図１に矢印Ｘで示す方向に流れる空気と熱交換し、冷却される。

上記実施形態においては、タンク形成部材(7)の第１プレート(7A)に凸部(26A)(26B)が形成され、入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)に凹部(27A)(27B)が形成されているが、これとは逆に、入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)に凸部が形成され、タンク形成部材(7)の第１プレート(7A)に凹部が形成されていてもよい。また、上記実施形態においては、タンク形成部材(7)の第１プレート(7A)に２つの凸部(26A)(26B)が形成され、入口側配管接続部材(13)および出口側配管接続部材(16)にそれぞれ凹部(27A)(27B)が形成されているが、これに代えて、タンク形成部材(7)の第１プレート(7A)に１つの凸部または凹部が形成され、およびいずれか一方の配管接続部材(13)(16)に第１プレート(7A)の凸部が嵌る凹部または第１プレート(7A)の凹部に嵌る凸部が形成されていてもよい。

また、上記実施形態においては、この発明による熱交換器が適用されたガスクーラ(1)における第１ヘッダタンク(2)のヘッダ部(10A)(10B)の数が２であり、第２ヘッダタンク(3)のヘッダ部(20)の数が１であり、パス(P1)(P2)の数が２であるが、これに限定されるものではなく、第１ヘッダタンク(2)のヘッダ部の数が３以上であり、第２ヘッダタンク(3)のヘッダ部の数が第１ヘッダタンク(2)のヘッダ部の数よりも１つ少なく、パスの数が第１ヘッダタンク(2)のヘッダ部の数と同一であってもよい。また、この発明による熱交換器は、第１ヘッダタンクに、その長さ方向に並んだ複数のヘッダ部が設けられ、第２ヘッダタンクに、第１ヘッダタンクのヘッダ部と同数のヘッダ部がその長さ方向に並んで設けられ、第１ヘッダタンクの長さ方向の一端部のヘッダ部に冷媒入口が設けられるとともに、第２ヘッダタンクにおける冷媒入口とは反対側の端部のヘッダ部に冷媒出口が設けられ、すべての熱交換管が、ヘッダタンクの長さ方向に連続して並んだ複数の熱交換管からなりかつ両ヘッダタンクのヘッダ数よりも１つ多い数のパスに区分されているガスクーラに適用される場合もある。

また、上記実施形態においては、タンク形成部材(7)が第１および第２の２枚のプレート(7A)(7B)により形成されているが、第２プレート(7B)は複数枚用いられてもよい。

また、上記の実施形態においては、超臨界冷凍サイクルの超臨界冷媒として、ＣＯ_２が使用されているが、これに限定されるものではなく、エチレン、エタン、酸化窒素などが使用可能である。

さらに、上記の実施形態においては、熱交換管(4)は、アルミニウム押出形材からなるが、これに両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなる管製造用金属板を曲げた折り曲げ体からなるものであってもよい。

この発明による熱交換器を適用したガスクーラの全体構成を示す斜視図である。 図１のガスクーラの後方から前方を見た一部省略垂直断面図である。 図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。 図２のＢ−Ｂ線拡大断面図である。 図１のガスクーラの入口側配管接続部材の部分を示す拡大斜視図である。 図２のＣ−Ｃ線拡大断面図である。 図１のガスクーラを製造するにあたり、第１ヘッダタンクを構成する３つのプレートと入口側配管接続部材および出口側配管接続部材を示す分解斜視図である。 図１のガスクーラを製造するにあたり、第２ヘッダタンクを構成する３つのプレートを示す分解斜視図である。

符号の説明

(1)：ガスクーラ（熱交換器）
(2)：第１ヘッダタンク
(3)：第２ヘッダタンク
(4)：熱交換管
(7)：タンク形成部材
(7A)：第１プレート
(7B)：第２プレート
(8)：管接続用プレート
(10A)：入口ヘッダ部
(10B)：出口ヘッダ部
(11A)(11B)：外方膨出部
(12)：冷媒入口
(13)：入口側配管接続部材
(13a)：突出部
(13b)：凹所
(14)：冷媒流入路（冷媒流路）
(16)：出口側配管接続部材
(16a)：突出部
(16b)：凹所
(17)：冷媒流出路（冷媒流路）
(18)：管挿入穴
(19)：側面被覆壁
(20)：中間ヘッダ部
(21)：プレート係合爪
(21A)：プレート係合爪形成用突片
(22)：連通穴
(23)：連通部
(24)：外方膨出部
(25)：突出部係合爪
(25A)：突出部係合爪形成用突片
(26A)(26B)：凸部
(27A)(27B)：凹部

Claims (10)

1. 互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、各ヘッダタンクが、タンク形成部材と、タンク形成部材における熱交換管側を向いた面を覆う管接続用プレートとにより構成され、各ヘッダタンクに少なくとも１つのヘッダ部が設けられ、全ヘッダ部のうちの１つのヘッダ部が入口ヘッダ部となされるとともに、他の１つのヘッダ部が出口ヘッダ部となされ、入口ヘッダ部を有するヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた外面に、入口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する入口側配管接続部材がろう付され、出口ヘッダ部を有するヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた外面に、出口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する出口側配管接続部材がろう付されている熱交換器において、
   タンク形成部材の外面、および少なくともいずれか一方の配管接続部材におけるタンク形成部材側を向いた面のうちの一方に凸部が形成されるとともに、同他方に凸部が嵌る凹部が形成されている熱交換器。
2. タンク形成部材が、ヘッダタンクの長さ方向に伸びるとともに熱交換管側を向いた面に開口した中空部を有し、当該中空部の熱交換管側を向いた開口が管接続用プレートにより塞がれることによりヘッダ部が形成されている請求項１記載の熱交換器。
3. タンク形成部材が、第１プレートと、第１プレートと管接続用プレートとの間に介在させられた第２プレートとよりなり、第１プレートおよび第２プレートに跨って中空部が形成されており、第１プレートに凸部が形成されるとともに、配管接続部材に凹部が形成されている請求項２記載の熱交換器。
4. タンク形成部材の第１プレートに、第１プレートの長さ方向に伸びる少なくとも１つの外方膨出部が形成され、管接続用プレートにおける第１プレートの外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が管接続用プレートの長さ方向に間隔をおいて貫通状に形成されるとともに、熱交換管の端部が管挿入穴に挿入されて管接続用プレートにろう付され、タンク形成部材の第２プレートに、管接続用プレートの管挿入穴を第１プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、各外方膨出部内に通じるすべての連通穴が、第２プレートにおける隣り合う連通穴どうしの間に形成された連通部により連通させられ、第１プレートの外方膨出部の内部と、第２プレートの連通部および連通穴における連通部と対応する部分とによってタンク形成部材の中空部が形成されるとともに、当該中空部の熱交換管側を向いた開口が管接続用プレートにより塞がれることによってヘッダ部が形成され、配管接続部材におけるタンク形成部材側を向いた面にタンク形成部材の外方膨出部が嵌る凹所が形成されており、第１プレートの外方膨出部の頂部に凸部が形成されるとともに、配管接続部材の凹所の内周面に凹部が形成されている請求項３記載の熱交換器。
5. 第１プレートが金属板にプレス加工を施すことにより形成されており、凸部が半抜き加工により形成されている請求項４記載の熱交換器。
6. 少なくともいずれか一方の配管接続部材の基端部に、前後方向外方に突出した突出部が設けられ、管接続用プレートの前後両側縁部に熱交換管とは反対側に突出し、かつタンク形成部材の前後両側面を覆う側面被覆壁が設けられ、当該側面被覆壁の先端部に、前後方向内方に突出しかつ配管接続部材の突出部に係合する係合爪が設けられており、係合爪が突出部にろう付されている請求項３〜５のうちのいずれかに記載の熱交換器。
7. 側面被覆壁の先端部に、前後方向内方に突出しかつタンク形成部材の第１プレートに係合するプレート係合爪が設けられ、側面被覆部が第１および第２プレートの前後両側面にろう付されるとともに、プレート係合爪が第１プレートの外面にろう付されている請求項６記載の熱交換器。
8. 互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、各ヘッダタンクが、タンク形成部材と、タンク形成部材における熱交換管側を向いた面を覆う管接続用プレートとにより構成され、各ヘッダタンクに少なくとも１つのヘッダ部が設けられ、全ヘッダ部のうちの１つのヘッダ部が入口ヘッダ部なされるとともに、他の１つのヘッダ部が出口ヘッダ部となされ、入口ヘッダ部を有するヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた面に、入口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する入口側配管接続部材がろう付され、出口ヘッダ部を有するヘッダタンクのタンク形成部材における熱交換管とは反対側を向いた外面に、出口ヘッダ部内に通じる冷媒流路を有する出口側配管接続部材がろう付されている熱交換器を製造する方法であって、
   両面にろう材層を有するブレージングシートにプレス加工を施すことにより、長さ方向に間隔をおいて形成された複数の管挿入穴と、両側縁部に連なって全長にのびる側面被覆部と、側面被覆部の先端に真っ直ぐに連なった突出部係合爪形成用突片およびプレート係合爪形成用突片とを有する管接続用プレートをつくること、
   両面にろう材層を有するブレージングシートにプレス加工を施すことにより、長さ方向に伸びる少なくとも１つの外方膨出部を有するとともに、入口ヘッダ部および出口ヘッダ部の中空部を構成する外方膨出部の頂部に半抜き加工により外方突出状凸部が形成されたタンク形成部材用第１プレートをつくること、
   金属ベア材にプレス加工を施すことにより、管接続用プレートの管挿入穴を第１プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴と、各外方膨出部内に通じるすべての連通穴を通じさせる連通部とを有するタンク形成部材用第２プレートをつくること、
   タンク形成部材用第１プレートを向いた面に形成されかつ外方膨出部が嵌る凹所と、凹所の内周面に形成されかつタンク形成部材用第１プレートの凸部が嵌る凹部と、基端部に形成された前後方向外方に突出した突出部とを有する金属ベア材製入口側配管接続部材および出口側配管接続部材をつくること、
   管接続用プレートと、タンク形成部材用第１プレートと、タンク形成部材用第２プレートとを、第２プレートが中間部に来るように積層し、管接続用プレートのプレート係合爪形成用突片を内方に曲げてプレート係合爪を形成するとともにプレート係合爪を第１プレートに係合させることにより３種類のプレートを仮止めして仮止め体をつくること、
   両配管接続部材を、外方膨出部が凹所内に嵌るとともに、凸部が凹部内に嵌るように第１プレートの外面側に配置した後、突出部係合爪形成用突片を内方に曲げて係合爪を形成するとともに係合爪を両配管接続部材の突出部に係合させることにより、両配管接続部材を仮止め体に仮止めすること、
   ならびに管接続用プレートと第２プレート、第１プレートと第２プレート、管接続用プレートの両側面被覆部と第１および第２プレートの前後両側面、管接続用プレートのプレート係合爪と第１プレート、管接続用プレートの係合爪と配管接続部材の突出部、配管接続部材と第１プレートとをそれぞれろう付し、第１および第２プレートによりタンク形成部材をつくるとともに、タンク形成部材に配管接続部材をろう付することを含む熱交換器の製造方法。
9. 圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、減圧器およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えており、かつ超臨界冷媒を用いる超臨界冷凍サイクルであって、ガスクーラが請求項１〜７のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる超臨界冷凍サイクル。
10. 請求項９記載の超臨界冷凍サイクルがカーエアコンとして搭載されている車両。

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