JP2016109381A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】凍結割れによる冷媒の流出を防止することのできる熱交換器を提供する。【解決手段】この熱交換器１０は、第１部材１１０と第２部材１２０との間のろう材ＢＤにおいて水の凍結による膨張が生じると、当該膨張に伴う第２部材１２０の変形量が、第１部材１１０の変形量よりも大きくなるように構成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、冷媒が通る冷媒流路を有する熱交換器に関する。

例えば空調装置の室外機等に用いられる熱交換器には、内部を冷媒が通るチューブや、当該チューブに冷媒を供給するためのタンクが備えられている。このような熱交換器が、外気から熱を回収するための蒸発器（エバポレータ）として機能する場合には、低温となった冷媒がチューブやタンク内の空間、すなわち冷媒流路を通り、それに伴ってチューブ及びタンク等も低温となる。

熱交換器を外気が通過する際には、低温となったチューブ及びタンク等の外表面において結露が生じることがある。また、外気の通過に伴って、外部から侵入した雨水等の水滴が直接熱交換器にかかってしまうこともある。

冷媒の温度が水の凍結温度よりも低くなると、熱交換器の表面に付着した水は凍結する。また、冬期において外気温が凍結温度以下となった場合には、熱交換器の表面に付着した水が、当該外気に触れることにより凍結することもある。

ところで、熱交換器の冷媒流路を区画する部品は、単一の部材によって形成されるのではなく、複数の部材をろう接することによって形成されるのが一般的である。例えば、冷媒に直接触れる第１の部材のうち冷媒側とは反対側の表面の一部に、第２の部材を外側から重ねた状態で、これら第１の部材と第２の部材とを互いにろう接してなる接合部を有する構成の熱交換器が知られている（例えば、下記特許文献１及び下記特許文献２を参照）。

特開２００４−４４９２８号公報 特開２０１２−２３７４７４号公報

上記第１の部材と第２の部材との間に介在するろう材には、接合時における温度の不均一やフラックスの気化等に起因して、ボイド（巣）が形成されていることが多い。当該ボイドに結露水等が浸入して凍結すると、凍結に伴う膨張によって第１の部材と第２の部材との間が押し広げられて、部材の変形が生じてしまう。特に、冷媒に直接触れる第１の部材が大きく変形してしまうと、変形による破断（所謂「凍結割れ」）が生じ、破断箇所から冷媒が外部に流出してしまう恐れがある。

このような冷媒の流出を防止するために、上記特許文献１に記載の熱交換器では、接合される部材の接合面、すなわち、ろう材に直接触れる部分に、予め突起を形成している。当該突起により、接合時におけるろう材の温度分布を均一化してボイドの形成を抑制し、これにより凍結割れの発生を防止している。

また、上記特許文献２に記載の熱交換器では、熱交換器を構成する部材の外表面に凸部を形成して排水性を向上させている。つまり、ろう接部に水が滞留しにくい構成とすることによって凍結の発生自体を抑制し、これにより凍結割れの発生を防止している。

しかしながら、上記特許文献１に記載されているような対策を施したとしても、接合時におけるボイドの発生を完全には抑制し得ない可能性がある。また、上記特許文献２に記載されているような対策を施したとしても、外表面の形状による工夫だけでは、ろう接部への水の到達を完全には防止できない可能性もある。これらに鑑みれば、ろう接部において水の凍結に伴う膨張が仮に生じた場合であっても、凍結割れに起因した冷媒の流出を確実に防止し得るような構造、としておくことが望ましい。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、凍結割れによる冷媒の流出を防止することのできる熱交換器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る熱交換器は、冷媒が通る冷媒流路（ＳＰ）を有する熱交換器（１０）であって、冷媒流路を区画する第１部材（１１０）と、第１部材のうち冷媒側とは反対側の面に対してろう接される第２部材（１２０）と、を備え、第１部材と第２部材との間のろう接部分（ＢＤ）において水の凍結による膨張が生じると、当該膨張に伴う第２部材の変形量が、第１部材の変形量よりも大きくなるように構成されている。

水の凍結による膨張が生じた際には、接合部において冷媒に直接接している第１部材よりも、その外側（冷媒とは反対側）にある第２部材の方が大きく変形するので、第１部材における応力が低減される。また、大きな膨張が生じた際や、膨張及び収縮が何度も繰り返された際には部材の凍結割れが生じるのであるが、その際は第１部材が破断するよりも前に、(変形量の大きな）第２部材の方が先に破断することとなる。また、外側の第２部材が破断した以降は、膨張に伴う応力は解放される。このように、凍結割れが生じた場合であっても、冷媒に直接触れている第１部材において大きな応力が生じてしまうことがないため、第１部材の破断及びこれに伴う冷媒の流出が防止される。

本発明によれば、凍結割れによる冷媒の流出を防止することのできる熱交換器が提供される。

本発明の第１実施形態に係る熱交換器の全体構成を示す図である。 図１におけるＡ部を拡大して示す図である。 図１に示された熱交換器のうち、タンクの断面を模式的に示す図である。 図３のＢ部を拡大して示す図である。 図３のＢ部において凍結割れが生じた状態を模式的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る熱交換器のうち、タンクの断面を模式的に示す図である。 本発明の第３実施形態に係る熱交換器のうち、タンクの断面を模式的に示す図である。 本発明の第４実施形態に係る熱交換器のうち、タンクの断面を模式的に示す図である。 図８のＣ部を拡大して示す図である。 本発明の第５実施形態に係る熱交換器のうち、タンクの断面を模式的に示す図である。 本発明の第６実施形態に係る熱交換器のうち、チューブの断面を模式的に示す図である。 本発明の第７実施形態に係る熱交換器のうち、タンク及びブラケットの接合部における断面を模式的に示す図である。 図１２のＤ部を拡大して示す図である。 本発明の比較例に係る熱交換器において、凍結割れが生じた状態を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。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。

本発明の第１実施形態に係る熱交換器１０は、車両用の空調装置として構成されたヒートポンプシステムの蒸発器（エバポレータ）として機能する熱交換器である。熱交換器１０は、ヒートポンプシステムを冷媒が循環する経路の一部に配置される。

車室の暖房が行われる場合、熱交換器１０では、内部を通る冷媒と外気（車外から導入された空気）との間で熱交換がなされることにより、冷媒が加熱される。外気からの熱によって加熱された冷媒は、ヒートポンプシステムの圧縮機（不図示）によって圧縮され、その温度を上昇させながら下流側の凝縮器（不図示）に到達する。凝縮器では、車室内に供給される空気と冷媒との熱交換がなされることにより、空気が加熱される。

図１及び図２に示されるように、熱交換器１０は、第１タンク１００と、第２タンク２００と、チューブ３００と、フィン４００とを有している。

第１タンク１００は、熱交換器１０に対して外部から供給される冷媒を貯留し、当該冷媒を後述のチューブ３００に供給するための容器である。第１タンク１００は、断面が略円形であり、細長い棒状の容器として形成されている。第１タンク１００は、その長手方向を水平に向けた状態で、熱交換器１０のうち下方側に配置されている。

第１タンク１００は、供給ポート１５０と、排出ポート１６０とを有している。供給ポート１５０は、熱交換器１０の外部から供給される冷媒の入口となる部分であって、第１タンク１００のうち長手方向の一端側に形成されている。排出ポート１６０は、熱交換器１０から外部（凝縮器側）に排出される冷媒の出口となる部分であって、第１タンク１００のうち長手方向の他端側に形成されている。

尚、第１タンク１００の内部空間は、長手方向に沿って少なくとも１ヶ所以上に配置された不図示の仕切板によって、二つ以上に分けられている。このため、供給ポート１５０から供給された冷媒が、第１タンク１００の内部空間を通って直接排出ポート１６０に到達することはできなくなっている。

図１においては、水平方向であり且つ供給ポート１５０から排出ポート１６０に向かう方向をｘ方向としてｘ軸を設定している。また、鉛直上方に向かう方向をｙ方向としてｙ軸を設定している。更に、ｘ方向とｙ方向のいずれに対しても垂直な方向で会って、紙面奥側から手前側に向かう方向をｚ方向としてｚ軸を設定している。以降の図面においても、同様にしてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を設定している。

第２タンク２００は、第１タンク１００と略同一形状の容器である。第２タンク２００には、供給ポート１５０及び排出ポート１６０は形成されていない。第２タンク２００は、第１タンク１００と平行な状態で、熱交換器１０のうち上方側に配置されている。

チューブ３００は、扁平形状の断面を有する細長い配管であって、熱交換器１０に複数備えられている。それぞれのチューブ３００は、その長手方向をｙ軸に沿わせており、互いに平行な状態でｘ方向に沿って並ぶように配置されている。

それぞれのチューブ３００は、その上端が第２タンク２００に接続されており、その下端が第１タンク１００に接続されている。このような構成により、第１タンク１００の内部空間と、第２タンク２００の内部空間とは、それぞれのチューブ３００によって連通されている。

フィン４００（図２参照）は、所謂コルゲートフィンであって、それぞれのチューブ３００の間に配置されている。尚、図１においては、フィン４００の図示を省略している。フィン４００は、その左右両側に配置された一対のチューブ３００のそれぞれに対して当接しており、且つろう接により固定されている。

供給ポート１５０から供給された冷媒は、まず第１タンク１００の内部空間のうち最も−ｘ方向側の部分に流入し、貯留される。その後、冷媒は、チューブ３００の内部空間をｙ方向に向かって流れて、第２タンク２００の内部空間に到達する。

第２タンク２００の内部空間に到達した冷媒は、当該内部空間をｘ方向に向かって流れる。その後、チューブ３００の内部空間を−ｙ方向に向かって流れて、第１タンク１００の内部空間に到達する。冷媒は、第１タンク１００の内部空間と第２タンク２００の内部空間との間を１回又は複数回往復した後、第１タンク１００の内部空間のうち最もｘ方向側の部分に流入する。その後、排出ポート１６０から熱交換器１０の外部に排出される。

ヒートポンプシステムは不図示の送風ファンを備えており、当該送風ファンによって車外から導入された空気（外気）が熱交換器１０に向けて送り込まれている。当該空気は、各チューブ３００の間をｚ方向に向かって通過する。このとき、チューブ３００の内部空間を通る冷媒と空気との熱交換が行われ、空気の熱が冷媒に伝達される。

また、空気の熱はフィン４００を介しても冷媒に伝達される。つまり、通過する空気との接触面積がフィン４００によって大きくなっており、冷媒と空気との熱交換が効率よく行われる構成となっている。

図３及び図４を参照しながら、第１タンク１００の具体的な構成について説明する。図３は、第１タンク１００をｘ軸に対して垂直な面で切断した場合の断面を模式的に示す図である。図４は、図３におけるＢ部を拡大して示す図である。尚、図３及び図４は模式的な図であるから、第１タンク１００を構成する部材の板厚や寸法の比率等は実際のものと異なる。

第１タンク１００は、断面が略Ｃ字形状である二つの部材（第１部材１１０、第２部材１２０）をろう接することにより形成されている。第１部材１１０はｙ方向側に配置された部材であり、第２部材１２０は−ｙ方向側に配置された部材である。第１部材１１０と第２部材１２０とにより、冷媒が流れる流路である空間ＳＰが区画されている。本実施形態では、第１部材１１０と第２部材１２０とは同一の材料（アルミニウム）によって形成されている。

第１部材１１０の下端近傍の部分（以下、「第１ろう接部１１１」とも表記する）と、第２部材１２０の上端近傍の部分（以下、「第２ろう接部１２１」とも表記する）とは、ｚ方向に沿って互いに重ねられており、ろう材ＢＤによって接合されている。具体的には、第１ろう接部１１１が内側、すなわち空間ＳＰ側に配置され、第２ろう接部１２１が第１ろう接部１１１を外側から覆うように配置された状態で、第１ろう接部１１１と第２ろう接部１２１とがろう材ＢＤによって接合されている。

第２部材１２０のうち上方側部分においては、第２ろう接部１２１が他の部分よりも外側に突出しており、これにより段部１２２（図４参照）が形成されている。第１タンク１００は、その下端を段部１２２に当接させている。

第１部材１１０は、その板厚が全体で均一となっている。一方、第２部材１２０は、第２ろう接部１２１の板厚とそれ以外の部分の板厚とが異なっている。具体的には、第２ろう接部１２１の板厚Ｔ２が、第２ろう接部１２１以外の部分の板厚Ｔ３よりも薄くなっている。板厚Ｔ３は、第１部材１１０の板厚Ｔ１と同一である。

「凍結割れ」という現象について説明する。熱交換器１０を構成する各部品（第１タンク１００やチューブ３００等）の表面には、結露により生じた水（結露水）や、外気と共に車外から侵入した水が付着している場合がある。

熱交換器１０は蒸発器として機能するものであるから、内部を通る冷媒の温度は外気温よりも低くなっており、０℃以下となることもある。また、冬期においては、熱交換器１０を通過する外気の温度が０℃以下となることもある。このような状態では、第１タンク１００等の表面に付着していた水が凍結してしまう。

この時、第１部材１１０と第２部材１２０との間に介在しているろう材ＢＤが、水の凍結に伴って膨張する場合がある。これは、ろう材ＢＤの内部に生じているボイド（巣）に侵入した水が凍結してその体積を増加させ、ボイドの内側からろう材ＢＤを押し広げてしまうことに起因する。以下、このようにろう材ＢＤが膨張する現象のことを「凍結膨張」とも表記する。

凍結膨張が生じると、図５に示されるように、第２ろう接部１２１は外側（−ｚ方向側）に向かって押し広げられるような力をろう材ＢＤから受けて、大きく変形する。一方、第１ろう接部１１１にも、ろう材ＢＤからの力が内側（ｚ方向側）に向けて加わる。しかしながら、第１ろう接部１１１の板厚Ｔ１は第２ろう接部１２１の板厚Ｔ２よりも厚いため、第１ろう接部１１１の変形量は、第２ろう接部１２１の変形量よりも小さく、ほぼ０となっている。

尚、ここでいう「変形量」とは、凍結膨張による変形に伴って第２ろう接部１２１等の各部が移動する距離のうち、最も大きいものをいう。例えば、図５に示されるような変形が生じた場合において、第２ろう接部１２１の「変形量」とは、第２ろう接部１２１の先端（ｙ方向側の端部）が−ｚ方向に移動する距離、に該当する。

凍結膨張に伴って第２ろう接部１２１が大きく変形すると、第２ろう接部１２１の根元部分で破断（亀裂ＦＳ）が生じる。しかしながら、第２ろう接部１２１は、空間ＳＰを通る冷媒に直接触れる部分ではないので、亀裂ＦＳから冷媒が流出してしまうことはない。尚、このような亀裂ＦＳは、大きな凍結膨張が発生した場合の他、小さな凍結膨張及びその後の収縮が繰り返し発生した場合にも生じる。

また、第２ろう接部１２１が破断した以降は、凍結膨張により生じていた応力が解放されることになるので、第１ろう接部１１１、すなわち、冷媒に直接触れている部分に対して大きな応力が加わることはなく、当該部分に亀裂が生じてしまうこともない。

ここで、本発明の比較例として、第１ろう接部１１１の板厚Ｔ１と、第２ろう接部１２１の板厚Ｔ２とが同一である場合の例を図１４に示した。このような場合において、ろう材ＢＤの凍結膨張が生じると、第２ろう接部１２１と同程度の変形が第１ろう接部１１１でも生じることとなる。つまり、第２ろう接部１２１が−ｚ方向側に押し広げられることによる変形と、第１ろう接部１１１がｚ方向側に押し広げられることによる変形とが同程度になってしまう。

第１ろう接部１１１の変形量と、第２ろう接部１２１の変形量とが同程度であるので、亀裂ＦＳは第２ろう接部１２１側で生じるとは限られず、図１４に示されるように第１ろう接部１１１側で生じる可能性もある。冷媒に直接触れる部分に亀裂ＦＳが生じると、亀裂ＦＳから冷媒が外部に流出してしまい、空調機器の性能は著しく低下してしまうこととなる。

これに対し、本実施形態では図５に示されるように、第２ろう接部１２１の板厚Ｔ２の方が薄くなっているので、亀裂ＦＳは確実に第２ろう接部１２１側で生じることとなる。このように、凍結膨張による破断が、冷媒に直接触れない部分で常に生じるので、冷媒が外部に流出してしまうようなことは確実に防止される。

ろう接部において冷媒に直接触れている部分（第１ろう接部１１１）を、外側から覆っている第２ろう接部１２１は、凍結膨張が生じた場合において第１ろう接部１１１よりも先に（積極的に）破断するように形成された部分、ということもできる。

尚、板厚Ｔ２は、板厚Ｔ１よりも薄く、且つ板厚Ｔ１の０．９倍以上の厚さとすることが望ましい。板厚Ｔ２をこのような厚さとしておけば、第１部材１１０において破断が生じることを防止しながらも、第２ろう接部１２１の強度を十分に確保することができる。

本発明の第２実施形態に係る熱交換器について、図６を参照しながら説明する。尚、本実施形態に係る熱交換器は、第１タンク１００ａの形状においてのみ熱交換器１０と異なっており、他の構成については熱交換器１０と同一である。このため、第１タンク１００ａ以外の構成については説明を省略する。

図６は、第１タンク１００ａをｘ軸に対して垂直な面で切断した場合の断面を模式的に示す図である。図３等と同様に、図６は模式的な図であるから、第１タンク１００ａを構成する部材の板厚や寸法の比率等は実際のものと異なる。

第１タンク１００ａも、断面が略Ｃ字形状である二つの部材（第１部材１１０ａ、第２部材１２０ａ）をろう接することにより形成されている。第１部材１１０ａと第２部材１２０ａとにより、冷媒が流れる流路である空間ＳＰが区画されている。第１部材１１０ａと第２部材１２０ａとは同一の材料（アルミニウム）によって形成されている。

第１部材１１０ａの下端近傍の部分（第１ろう接部１１１ａ）と、第２部材１２０ａの上端近傍の部分（第２ろう接部１２１ａ）とは、ｚ方向に沿って互いに重ねられており、ろう材ＢＤによって接合されている。具体的には、第１ろう接部１１１ａが内側、すなわち空間ＳＰ側に配置され、第２ろう接部１２１ａが第１ろう接部１１１ａを外側から覆うように配置された状態で、第１ろう接部１１１ａと第２ろう接部１２１ａとがろう材ＢＤによって接合されている。

本実施形態においては、第２部材１２０ａには図４の段部１２２のようなものが形成されておらず、第２部材１２０ａの板厚Ｔ１２は（第２ろう接部１２１ａも含めて）全体で均一となっている。また、第１部材１１０ａの板厚Ｔ１１も（第１ろう接部１１１ａも含めて）全体で均一となっている。第２部材１２０ａの板厚Ｔ１２は、第２部材１２０ａの板厚Ｔ１１よりも薄い。

このような構成であっても、ろう材ＢＤが凍結膨張した場合には、第２部材１２０ａ（第２ろう接部１２１ａ）の方が第１部材１１０ａ（第１ろう接部１１１ａ）よりも大きく変形し、先に破断する。つまり、第１実施形態の場合と同一の効果を奏する。

尚、板厚Ｔ１２は、板厚Ｔ１１よりも薄く、且つ板厚Ｔ１１の０．９倍以上の厚さとすることが望ましい。板厚Ｔ１２をこのような厚さとしておけば、第１部材１１０ａにおいて破断が生じることを防止しながらも、第１タンク１００ａの強度（耐圧性）を十分に確保することができる。

本発明の第３実施形態に係る熱交換器について、図７を参照しながら説明する。尚、本実施形態に係る熱交換器は、第１タンク１００ｂの形状においてのみ熱交換器１０と異なっており、他の構成については熱交換器１０と同一である。このため、第１タンク１００ｂ以外の構成については説明を省略する。

図７は、第１タンク１００ｂをｘ軸に対して垂直な面で切断した場合の断面を模式的に示す図である。図３等と同様に、図７は模式的な図であるから、第１タンク１００ｂを構成する部材の板厚や寸法の比率等は実際のものと異なる。

第１タンク１００ｂも、断面が略Ｃ字形状である二つの部材（第１部材１１０ｂ、第２部材１２０ｂ）をろう接することにより形成されている。第１部材１１０ｂと第２部材１２０ｂとにより、冷媒が流れる流路である空間ＳＰが区画されている。

第１タンク１００ｂの形状は、第２実施形態に係る第１タンク１００ａの形状と略同一である。ただし、本実施形態においては、第１部材１１０ｂの板厚Ｔ２１と、第２部材１２０ｂの板厚Ｔ２２とが互いに同一となっている。更に、第１部材１１０ａと第２部材１２０ａとは同一の材料によって形成されておらず、互いに異なる材料で形成されている。具体的には、第１部材１１０ｂがＪＩＳ呼称３０００番台のアルミニウムで形成されており、第２部材１２０ｂがＪＩＳ呼称１０００番台のアルミニウムで形成されている。つまり、第２ろう接部１２１ｂを含む第２部材１２０ｂは、第１ろう接部１１１ｂを含む第１部材１１０ｂよりもヤング率の小さな材料（且つ、引っ張り強さが小さい材料）により形成されている。

このような構成であっても、ろう材ＢＤが凍結膨張した場合には、第２部材１２０ｂ（第２ろう接部１２１ａ）の方が第１部材１１０ｂ（第１ろう接部１１１ｂ）よりも大きく変形し、先に破断する。つまり、第１実施形態の場合と同一の効果を奏する。

このように、凍結膨張が生じた際には大きく変形して先に破断が生じるべき部材である第２部材１２０ｂを、第１部材１１０ｂよりもヤング率の小さな材料、又は引張強度の小さい材料（破断点における応力が小さな材料）により形成すれば、板厚Ｔ２１と板厚Ｔ２２とが同一であっても、第１実施形態の場合と同一の効果を奏することができる。

本発明の第４実施形態に係る熱交換器について、図８及び図９を参照しながら説明する。尚、本実施形態に係る熱交換器は、第１タンク１００ｃの形状においてのみ熱交換器１０と異なっており、他の構成については熱交換器１０と同一である。このため、第１タンク１００ｃ以外の構成については説明を省略する。

図８は、第１タンク１００ｃをｘ軸に対して垂直な面で切断した場合の断面を模式的に示す図である。図９は、図８のＣ部を拡大して示した図である。図３等と同様に、図８及び図９は模式的な図であるから、第１タンク１００ｃを構成する部材の板厚や寸法の比率等は実際のものと異なる。

第１タンク１００ｃは３つの部材（第１部材１１０ｃ、第２部材１２０ｃ、第３部材１３０ｃ）により形成されている。第１部材１１０ｃ、第２部材１２０ｃ、及び第３部材１３０ｃは、いずれも同一の材料（アルミニウム）によって形成されている。このうち、第１部材１１０ｃは、第１実施形態の第１部材１１０と略同一形状の部材である。また、第２部材１２０ｃは、第１実施形態の第２部材１２０と略同一形状の部材である。

第３部材１３０ｃは、第１タンク１００ｃの内部空間をｙ方向に沿って二つに分けるように配置された板状の部材である。第１タンク１００ｃの内部では、第１部材１１０ｃと第３部材１３０ｃとによって空間ＳＰ１が区画されており、第２部材１２０ｃと第３部材１３０ｃとによって空間ＳＰ２が区画されている。空間ＳＰ１及び空間ＳＰ２は、いずれも冷媒が通る流路となっている。

第３部材１３０ｃは、そのｚ方向側及び−ｚ方向側のそれぞれにおいて、端部が上方（ｙ方向側）に向かって伸びるように曲げ加工が施されている。このように上方に向かって伸びる部分を、以下では「第３ろう接部１３１ｃ」と表記する。図８及び図９に示されるように、第３ろう接部１３１ｃは、第１部材１１０ｃの第１ろう接部１１１ｃを外側から覆うように配置されている。また、第３ろう接部１３１ｃは、第２部材１２０ｃの第２ろう接部１２１ｃによって更に外側から覆われている。

第１ろう接部１１１ｃと第３ろう接部１３１ｃとの間、及び、第２ろう接部１２１ｃと第３ろう接部１３１ｃとの間には、それぞれろう材ＢＤが介在している。また、本実施形態においては、第１ろう接部１１１ｃの下端と第３部材１３０ｃの上面との間、及び、第２部材１２０ｃの段部１２２ｃと第３部材１３０ｃの下面との間にも、それぞれろう材ＢＤが介在している。

図９に示されるように、第２ろう接部１２１ｃと第３ろう接部１３１ｃ（及び両者に間に介在するろう材ＢＤ）の全体の板厚Ｔ３２は、第１ろう接部１１１ｃの板厚Ｔ３１よりも薄くなっている。このため、凍結膨張が生じた際には、冷媒に直接触れる部分である第１ろう接部１１１ｃが破断するよりも前に、冷媒には直接触れない部分である第２ろう接部１２１ｃ又は第３ろう接部１３１ｃのいずれかにおいて破断が生じることになる。つまり、本実施形態においても、第１実施形態の場合と同一の効果を奏する。

本発明の第５実施形態に係る熱交換器について、図１０を参照しながら説明する。尚、本実施形態に係る熱交換器は、第１タンク１００ｄの形状においてのみ熱交換器１０と異なっており、他の構成については熱交換器１０と同一である。このため、第１タンク１００ｄ以外の構成については説明を省略する。

図１０は、第１タンク１００ｄをｘ軸に対して垂直な面で切断した場合の断面を模式的に示す図である。図３等と同様に、図１０は模式的な図であるから、第１タンク１００ｄを構成する部材の板厚や寸法の比率等は実際のものと異なる。

第１タンク１００ｄは、単一の板材を曲げ加工によって円管状とし、端部同士をろう接することによって形成された管である。ろう接部の構成は、図４に示されるろう接部の構成と同じである。

つまり、内側に配置された一方（図１０では上方側）の端部である第１ろう接部１１１ｄが、第１実施形態における第１ろう接部１１１と同一の形状となっている。また、外側に配置された他方（図１０では下方側）の端部である第２ろう接部１２１ｄが、第１実施形態における第２ろう接部１２１と同一の形状となっている。第１ろう接部１１１ｄは、その下端を段部１２２ｄに当接させた状態で、第２ろう接部１２１ｄに対して内側からろう接されている。

本実施形態でも、第２ろう接部１２１ｄの板厚Ｔ４２は、第１ろう接部１１１ｄの板厚Ｔ４１よりも薄い。ろう材ＢＤが凍結膨張した場合には、第２ろう接部１２１ｄの方が第１ろう接部１１１ｄよりも大きく変形し、先に破断する。つまり、第１実施形態の場合と同一の効果を奏する。

このように、互いにろう接される二つの部材（第１ろう接部１１１ｄ、第２ろう接部１２１ｄ）は、それぞれが（分離可能な）別部品の一部である必要はない。つまり、全体としては一つの部品であって、その互いに異なる部分同士をろう接する場合であっても、本発明を適用することができる。

本発明の第６実施形態に係る熱交換器について、図１１を参照しながら説明する。尚、本実施形態に係る熱交換器は、チューブ３００ｅの形状においてのみ熱交換器１０と異なっており、他の構成については熱交換器１０と同一である。このため、チューブ３００ｅ以外の構成については説明を省略する。

図１１は、チューブ３００ｅをｙ軸に対して垂直な面で切断した場合の断面を模式的に示す図である。図１１は模式的な図であるから、チューブ３００ｅを構成する部材の板厚や寸法の比率等は実際のものと異なる。

チューブ３００ｅは、単一の板材を曲げ加工によって扁平な円管状とし、端部同士をろう接することによって形成された管である。その内部の空間ＳＰ１０には、板材と冷媒との間の伝熱を促進するためのフィン３１０ｅが配置されている。

ろう接部において、一方の端部である第１ろう接部３１１ｅが内側に配置されており、他方の端部である第２ろう接部３２１ｅが外側に配置されている。ろう接部では第１ろう接部３１１ｅと第２ろう接部３２１ｅとが重ねられており、両者の間にろう材ＢＤが介在している。第１ろう接部３１１ｅを含め、チューブ３００ｅを構成する部材の板厚は全体で略同一なのであるが、第２ろう接部３２１ｅにおいてのみ板厚が薄くなっている。

つまり、第２ろう接部３２１ｅの板厚Ｔ５２は、第１ろう接部３１１ｅの他部における板厚Ｔ３１よりも薄くなっている。ろう材ＢＤが凍結膨張した場合には、冷媒には直接触れない部分である第２ろう接部３２１ｅの方が、冷媒に直接触れる部分である第１ろう接部３１１ｅよりも大きく変形し、先に破断する。このため、チューブ３００ｅから冷媒が外部に流出することが防止される。

このように、本発明の適用対象は熱交換器のタンク(第１タンク１００等）に限定されるものではなく、チューブにも適用することができる。また、これらの他、冷媒に直接触れる部材と、直接触れない部材とを重ね合わせてろう接してなる接合部を有する部品であれば、本発明を適用することができる。

本発明の第７実施形態に係る熱交換器について、図１２及び図１３を参照しながら説明する。本実施形態に係る熱交換器では、第１タンク１００ｆと、ブラケットＢＬとのろう接部分において本発明を適用している。ブラケットＢＬとは、車両内において熱交換器を固定するための板状の部品である。第１タンク１００ｆに対してブラケットＢＬがろう接により外側から固定され、当該ブラケットＢＬがボルト締結などによって車室内に固定される。

図１２は、第１タンク１００ｆ及びブラケットＢＬを、ｘ軸に対して垂直な面で切断した場合の断面を模式的に示す図である。図１３は、図１２のＤ部を拡大して示した図である。図１２及び図１３は模式的な図であるから、第１タンク１００ｆ等を構成する部材の板厚や寸法の比率等は実際のものと異なる。

第１タンク１００ｆは、金属により形成された円管である。ブラケットＢＬは、その一部が第１タンク１００ｆの外周面に沿うように形成された板状の部材であり、第１タンク１００ｆと同一の金属によって形成されている。

図１３に示されるように、ろう接部におけるブラケットＢＬの板厚Ｔ６２は、ろう接部における第１タンク１００ｆの板厚Ｔ６１よりも薄くなっている。両者の間に介在するろう材ＢＤが凍結膨張した場合には、ブラケットＢＬの方が第１タンク１００ｆよりも大きく変形し、先に破断する。このため、第１タンク１００ｆが破断することはなく、第１タンク１００ｆから冷媒が流出してしまうことが防止される。このように、本実施形態においても、第１実施形態の場合と同一の効果を奏する。

以上の説明においては、車両用の空調装置の蒸発器として機能する熱交換器の各部に、本発明を適用した例を説明した。ただし、本発明の適用範囲はこのような熱交換器に限定されず、様々な種類の熱交換器に本発明を適用することができる。例えば、車両用のラジエータ、コンデンサ、定置式のヒートポンプ用蒸発器等として用いられる熱交換器にも、本発明を適用することができる。つまり、結露又は外部からの被水によってろう材に水が付着し、当該水の凍結が生じるような環境に設置される熱交換器であれば、本発明を適用することができる。

以上の説明においては、チューブ３００の長手方向をｙ軸（鉛直軸）に沿わせた態様の熱交換器について説明したが、本発明の適用範囲はこのようなものに限定されない。例えば、チューブ３００の長手方向をｘ軸（水平軸）に沿わせた態様の熱交換器に対しても、本発明を適用することが出来る。

以上の説明においては、第２部材１２０のうちろう付け部における板厚を薄くした態様の熱交換器について説明したが、本発明の実施態様はこのようなものに限定されない。例えば、第１部材１１０の板厚の方を厚くしてもよい。つまり、ろう接部において、第２部材１２０の方が第１部材１１０よりも相対的に薄くなっているのであれば、本発明の効果を奏することができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、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。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０：熱交換器
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｆ：第１タンク
１１０，１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ：第１部材
１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ：第１ろう接部
１２０，１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ：第２部材
１２１，１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄ：第２ろう接部
ＢＤ：ろう材
ＢＬ：ブラケット

Claims (9)

1. 冷媒が通る冷媒流路（ＳＰ）を有する熱交換器（１０）であって、
   前記冷媒流路を区画する第１部材（１１０）と、
   前記第１部材のうち前記冷媒側とは反対側の面に対してろう接される第２部材（１２０）と、を備え、
   前記第１部材と前記第２部材との間のろう接部分（ＢＤ）において水の凍結による膨張が生じると、
   当該膨張に伴う前記第２部材の変形量が、前記第１部材の変形量よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記第２部材のうち、前記第１部材にろう接される部分である第２ろう接部（１２１）の厚さは、
   前記第１部材のうち、前記第２部材がろう接される部分である第１ろう接部（１１１）の厚さよりも薄いことを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第２部材のうち、少なくとも前記第２ろう接部における厚さ（Ｔ２）は、前記第１ろう接部の厚さ（Ｔ１）の０．９倍以上であることを特徴とする、請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記第２部材のうち、前記第２ろう接部以外の部分の厚さは、
   前記第１部材のうち、前記第１ろう接部以外の部分の厚さと同一であることを特徴とする、請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記第２ろう接部は、複数の部材（１３１ｃ，１２１ｃ）が互いに接合された構成となっていることを特徴とする、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の熱交換器。
6. 前記第２部材のうち、前記第１部材にろう接される部分である第２ろう接部（１２１ｂ）の材料は、
   前記第１部材のうち、前記第２部材がろう接される部分である第１ろう接部（１１１ｂ）の材料よりも、ヤング率が小さいことを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
7. 前記第２部材のうち、前記第１部材にろう接される部分である第２ろう接部（１２１ｂ）の材料は、
   前記第１部材のうち、前記第２部材がろう接される部分である第１ろう接部（１１１ｂ）の材料よりも、引張強さが小さいことを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
8. 前記第１部材は、複数のチューブに前記冷媒を供給するためのタンク（１００）を構成する部品であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱交換器。
9. 前記第２部材は、前記タンクを外側から固定するためのブラケット（ＢＬ）であることを特徴とする、請求項８に記載の熱交換器。

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