JP2024007944A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】チューブ内部を流れる内部流体の圧力に対応したチューブを設けることが可能であると共に、チューブとフィンとを確実に接合しながら積層することが可能な熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器１０は、第１熱交換部１００及び第２熱交換部２００を備える。第１熱交換部１００においては、複数の第１チューブの内部構造に応じた圧力の第１内部流体と複数の第２チューブの内部構造に応じた圧力の第２内部流体を流すことが可能なように構成されている。第２熱交換部２００においては、複数の第１チューブの内部構造及び複数の第２チューブの内部構造に応じた圧力の第３内部流体を流すことが可能なように構成されている。【選択図】図１

Description

本開示は、外部流体と内部流体との間で熱交換を行う熱交換器に関する。

外部流体である空気と内部流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、異なる温度の内部流体、又は異なる種類の内部流体が流れる流路を少なくとも２つ有する熱交換器が知られている。下記特許文献１に記載の熱交換器は、２つの流路を構成するチューブをアウターフィンで一体化したものである。特許文献１に記載の熱交換器は、空気が流れる上流側に配置されている熱交換部はラジエータとして機能し、空気が流れる下流側に配置されている熱交換部はコンデンサとして機能している。

特開２０２０－１３３９９１号公報

ラジエータは、内部流体として冷却水が流れるので、冷却水と空気との間で熱交換を行う。コンデンサは、内部流体として冷媒が流れるので、冷媒と空気との間で熱交換を行う。コンデンサは、ヒートポンプシステムの一部として設けられており、高圧の冷媒が流入する。一方、ラジエータに流入する冷却水は高圧の冷媒に比較して低圧である。

特許文献１では、熱交換器の流路を構成するチューブの内部構造について特段の言及がない。しかしながら、圧力の異なる内部流体を流入させるのであるから、流入する内部流体の圧力に応じた内部構造を有するチューブを適切に配置することが必要である。また、内部構造が異なるチューブは強度も異なるため、製造工程も考慮に入れた配置とする必要もある。

本開示は、チューブ内部を流れる内部流体の圧力に対応したチューブを設けることが可能であると共に、チューブとフィンとを確実に接合しながら積層することが可能な熱交換器を提供することを目的とする。

本開示は、外部流体と内部流体との間で熱交換を行う熱交換器（１０）であって、外部流体の流れ方向に沿って配置される第１熱交換部（１００）及び第２熱交換部（２００）を備える。第１熱交換部及び第２熱交換部はそれぞれ、複数の第１チューブ（１３０ａ，２３０ａ）と、第１チューブとは異なる内部構造を有する複数の第２チューブ（１３０ｂ，２３０ｂ）と、複数の第１チューブ間及び複数の第２チューブ間に設けられたフィン（３００，３１０，３２０，３３０）とを有する。第１熱交換部が有するフィン（３１０）と、第２熱交換部が有するフィン（３２０）とが繋がっている。第１熱交換部においては、複数の第１チューブの内部構造に応じた圧力の第１内部流体と複数の第２チューブの内部構造に応じた圧力の第２内部流体を流すことが可能なように構成され、第２熱交換部においては、複数の第１チューブの内部構造及び複数の第２チューブの内部構造に応じた圧力の第３内部流体を流すことが可能なように構成されている。

本開示によれば、チューブ内部を流れる内部流体の圧力に対応したチューブを設けることが可能であると共に、チューブとフィンとを確実に接合しながら積層することが可能な熱交換器を提供することができる。

図１は、実施形態における熱交換器の全体構成を示す図である。 図２は、図１のII部を拡大して示す図である。 図３は、図１に示される熱交換器が有するチューブの構成を示す図である。 図４は、図１に示される熱交換器が有するチューブの構成を示す図である。 図５は、図１に示される熱交換器におけるチューブの配置を示す図である。 図６は、図１に示される熱交換器におけるチューブの配置の変形例を示す図である。 図７は、熱交換器におけるチューブの配置の一例を示す図である。 図８は、図７に示されるチューブの配置による熱交換器の全体構成を示す図である。 図９は、実施形態における熱交換器の全体構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本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。

本実施形態に係る熱交換器１０は、不図示の車両に搭載されるものであり、車両において循環する各種流体の温度調整を行うためのものである。熱交換器１０が搭載される車両は、例えば、モータジェネレータの駆動力によって走行する電動車両である。図１に示されるように、熱交換器１０は、第１熱交換部１００と、第２熱交換部２００と、を備えている。熱交換器１０は、これら２つの熱交換部を組み合わせて一体とすることにより構成されている。熱交換器１０は、一部がラジエータとして機能し、残部がコンデンサとして機能している。熱交換器１０の詳細構造を説明するのに先立って、ラジエータ及びコンデンサについて説明する。

ラジエータは、冷却水と空気との間で熱交換を行うための熱交換器である。この冷却水は、例えばモータジェネレータやインバータ、電池等の車載電気機器やエンジンと、ラジエータとして機能する熱交換器１０の該当部分の間を循環している。車載電気機器やエンジンを通り高温となった冷却水は、ラジエータとして機能する熱交換器１０の該当部分を通る際において空気により冷却され、その温度を低下させる。冷却水が循環する経路の途中には、不図示の冷却水用ポンプが設けられている。冷却水用ポンプは、車両に搭載されたバッテリから供給される電力により動作する。

コンデンサは、冷媒と空気との間で熱交換を行うための熱交換器である。コンデンサは、車両に搭載される空調装置の一部であって、空調装置を構成するヒートポンプシステムの一部として設けられている。空調装置によって車室内の冷房が行われる際には、コンデンサでは、冷媒から空気への放熱が行われる。ヒートポンプシステムにおいて冷媒が循環する経路の途中には、不図示の冷媒用コンプレッサが設けられている。冷媒用コンプレッサは、車両に搭載されたバッテリから供給される電力により動作する。

以下の説明では、空気を外部流体と称する場合がある。また、冷却水及び冷媒を内部流体と称する場合がある。

第１熱交換部１００及び第２熱交換部２００の具体的な構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。

第１熱交換部１００は、タンク１１０、１２０と、チューブ１３０と、フィン３１０と、を備えている。タンク１１０は、タンクの外部から供給される内部流体を受け入れて、これをそれぞれのチューブ１３０へと分配するための容器である。タンク１１０は、上下方向に沿って伸びる細長い棒状の容器として構成されている。

タンク１１０の内部のうち、その上下方向に沿った略中央となる位置には、不図示のセパレータが配置されている。タンク１１０の内部空間は、このセパレータによって上下２つの空間に分けられている。後に説明するように、タンク１２０の内部空間にもこれと同様のセパレータ４１０が配置されている。タンク１１０の内部に配置されるセパレータの形状は、図２に示されるセパレータ４１０の形状と同じである。

タンク１１０のうちセパレータよりも上方側の部分には、第１流入口１４１が設けられている。また、タンク１１０のうちセパレータよりも下方側の部分には、第２流入口１４３が設けられている。第１流入口１４１及び第２流入口１４３はいずれも、外部から供給される内部流体の入口である。

タンク１２０は、チューブ１３０を通った内部流体を受け入れて、これを外部へと排出するための容器である。タンク１２０は、タンク１１０と同様に、上下方向に沿って伸びる細長い棒状の容器として構成されている。尚、図１及び図２においては、タンク１２０の内部構造を示すため、後述のタンク２２０と共にタンク１２０を分解し、プレート部材となった状態が示されている。

タンク１２０の内部のうち、その上下方向に沿った略中央となる位置には、セパレータ４１０が配置されている。タンク１２０の内部空間は、セパレータ４１０によって上下２つの空間に分けられている。セパレータ４１０は、タンク１１０の内部に配置されたセパレータと同じ高さの位置に配置されている。

タンク１２０のうちセパレータ４１０よりも上方側の部分には、排出口１４２が設けられている。また、タンク１２０のうちセパレータ４１０よりも下方側の部分には、第２流出口１４４が設けられている。第１流出口１４２及び第２流出口１４４はいずれも、タンク１２０から外部へと排出される内部流体の出口である。

チューブ１３０は、内部流体の通る流路が内部に形成された管状の部材である。チューブ１３０は、その長手方向に対して垂直な断面の形状が扁平形状となっている。チューブ１３０は、その主面の法線方向を上下方向に沿わせた状態で、タンク１１０とタンク１２０との間に配置されている。チューブ１３０は複数設けられており、これらがタンク１１０の長手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１３０は、その長手方向に沿った一端がタンク１１０に接続されており、他端がタンク１２０に接続されている。タンク１１０の内部空間とタンク１２０の内部空間との間は、それぞれのチューブ１３０によって連通されている。

フィン３１０は、金属板を波状に折り曲げることにより形成されたコルゲートフィンである。図２に示されるように、フィン３１０は、互いに隣り合うチューブ１３０の間となる位置に配置されている。第１熱交換部１００においては、チューブ１３０とフィン３１０とが上下方向に沿って交互に並ぶように配置されている。

フィン３１０は、その山部及び谷部の頂点が、隣にあるチューブ１３０に対してろう接されている。フィン３１０が設けられていることにより、空気との接触面積が大きくなっており、第１熱交換部１００における熱交換の効率が高められている。

第１流入口１４１からタンク１１０に供給された内部流体は、タンク１１０内のセパレータよりも上方側にある各チューブ１３０へと分配される。分配された内部流体は、それぞれのチューブ１３０を通った後、タンク１２０の内部のうちセパレータ４１０よりも上方側の空間へと流入し、第１流出口１４２から外部へと排出される。

内部流体は、セパレータよりも上方側にある各チューブ１３０の内部を通る際に、外部を通る空気との熱交換によって冷却される。この外部流体としての空気は、熱交換器１０の近傍に配置された不図示のファン及び走行中の風によって送り込まれるものである。熱交換器１０を空気が通過する方向は、タンク１１０の長手方向、及びチューブ１３０の長手方向のいずれに対しても垂直な方向であって、図１においては紙面手前側から奥側へと向かう方向である。

第２流入口１４３からタンク１１０に供給された内部流体は、タンク１１０内のセパレータよりも下方側にある各チューブ１３０へと分配される。分配された内部流体は、それぞれのチューブ１３０を通った後、タンク１２０の内部のうちセパレータ４１０よりも下方側の空間へと流入し、第２流出口１４４から外部へと排出される。

内部流体は、セパレータよりも下方側にある各チューブ１３０の内部を通る際に、外部を通る空気との熱交換によって冷却される。この外部流体としての空気は、上記のように不図示のファン及び走行中の風によって送り込まれるものである。

以上のように、第１熱交換部１００においては、セパレータよりも上方側の部分及び下方側の部分のそれぞれが、別々の熱交換器として機能する構成となっている。例えば、モータジェネレータを通過した後の冷却水が第１流入口１４１から供給され、冷媒用コンプレッサによって高圧状態となった冷媒が第２流入口１４３から供給されることとすれば、上方側がラジエータとして機能し、下方側がコンデンサとして機能する。また、例えば、モータジェネレータを通過した後の冷却水が第１流入口１４１から供給され、電池を通過した後の冷却水が第２流入口１４３から供給されることとすれば、それぞれの冷却対象を互いに異なる温度に維持することが可能となる。その場合、第２流入口１４３及び第2流出口１４４は、第１流入口１４１及び第１流出口１４２と同様の管状のものとすることが好ましい。

図１においては、第１熱交換部１００を空気が通過する方向をｘ方向としており、同方向に沿ってｘ軸を設定している。また、ｘ方向に垂直な方向であって、タンク１１０からタンク１２０へと向かう方向をｙ方向としており、同方向に沿ってｙ軸を設定している。更に、ｘ方向及びｙ方向のいずれに対しても垂直な方向であって、タンク１１０の長手方向に沿って下方から上方へと向かう方向をｚ方向としており、同方向に沿ってｚ軸を設定している。以下においては、以上のように定義されたｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向を用いて説明を行う。

第２熱交換部２００は、タンク２１０、２２０と、チューブ２３０と、フィン３２０と、を備えている。後に説明するように、タンク２１０は、外部から供給される内部流体を受け入れて、これをそれぞれのチューブ２３０へと分配するための容器である。タンク２１０は、ｚ方向に沿って伸びる細長い棒状の容器として構成されている。タンク２１０は、第１熱交換部１００のタンク１１０に対し、ｘ方向側において隣り合う位置に配置されている。タンク２１０とタンク１１０とは互いに一体となっている。タンク２１０とタンク１１０とは、一対のプレート部材を組み合わせることで構成されている。プレート部材は、タンク１１０とタンク２１０とで共有された一枚のプレート部材である。

タンク２２０は、それぞれのチューブ２３０を通った内部流体を受け入れて、これを外部へと排出するための容器である。タンク２２０は、タンク２１０と同様に、ｚ方向に沿って伸びる細長い棒状の容器として構成されている。タンク２２０は、第１熱交換部１００のタンク１２０に対し、ｘ方向側において隣り合う位置に配置されている。タンク２２０とタンク１２０とは互いに一体となっている。タンク２２０とタンク１２０とは、一対のプレート部材を組み合わせることで構成されている。図２には、チューブ側のプレート部材が示されている。プレート部材は、タンク１２０とタンク２２０とで共有された一枚のプレート部材である。

タンク２１０のｚ方向上方側の部分には、第３流入口２４１が設けられている。第３流入口２４１は、外部から供給される内部流体の入口である。タンク２２０のｚ方向下方側の部分には、第３流出口２４２が設けられている。第３流出口２４２は、タンク２２０から外部へと排出される内部流体の出口である。

チューブ２３０は、内部流体の通る流路が内部に形成された管状の部材である。チューブ２３０は、その長手方向に対して垂直な断面の形状が扁平形状となっている。チューブ２３０は、その主面の法線方向を上下方向に沿わせた状態で、タンク２１０とタンク２２０との間に配置されている。チューブ２３０は複数設けられており、これらがタンク２１０の長手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２３０は、その長手方向に沿った一端がタンク２１０に接続されており、他端がタンク２２０に接続されている。タンク２１０の内部空間とタンク２２０の内部空間との間は、それぞれのチューブ２３０によって連通されている。チューブ２３０の本数は、チューブ１３０の本数と同じである。また、各チューブ２３０が配置されている位置の高さは、各チューブ１３０が配置されている位置の高さと同じである。

フィン３２０は、金属板を波状に折り曲げることにより形成されたコルゲートフィンである。フィン３２０は、互いに隣り合うチューブ２３０の間となる位置に配置されている。第２熱交換部２００においては、チューブ２３０とフィン３２０とが上下方向に沿って交互に並ぶように配置されている。

フィン３２０は、その山部及び谷部の頂点が、隣にあるチューブ２３０に対してろう接されている。フィン３２０が設けられていることにより、空気との接触面積が大きくなっており、第２熱交換部２００における熱交換の効率が高められている。

第３流入口２４１からタンク２１０に供給された内部流体は、各チューブ２３０へと分配される。分配された内部流体は、それぞれのチューブ２３０を通り、タンク２２０へと供給される。タンク２２０へと流入した内部流体は、第３流出口２４２から外部へと排出される。

内部流体は、各チューブ２３０の内部を通る際に、外部を通る空気との熱交換によって冷却される。この空気は、第１熱交換部１００を通過した後の空気である。熱交換器１０では、第１熱交換部１００と第２熱交換部２００とが並んでいる方向が、ｘ方向、すなわち空気の流れ方向となっている。

図３を参照しながら、フィン３１０及びフィン３２０の構成について説明する。図３では、互いに同じ高さとなる位置に配置された一対のフィン３１０及びフィン３２０を、ｙ方向に沿って見た状態が描かれている。また、図３では、フィン３１０が接合されている上下一対の第１チューブ１３０ａ、及びフィン３２０が接合されている上下一対の第１チューブ２３０ａ、も描かれている。図３は、図２におけるセパレータ４１０よりもｚ方向上方に配置された第１チューブ１３０ａ，２３０ａについて描かれている。第１チューブ１３０ａ，２３０ａは、インナーフィンが設けられたチューブである。

第１チューブ１３０ａ，２３０ａは、１枚の板状部材を折り曲げることにより形成されている。この板状部材は、伝熱性に優れるアルミニウム合金といった金属で形成されている。第１チューブ１３０ａ，２３０ａは、板状部材を湾曲させた湾曲端部と、互いに対向配置された一対の平板部と、湾曲端部の反対側の端部に設けられたカシメ部と、を有している。カシメ部は、湾曲端部の反対側において、板状部材の一方の端部を折り曲げて、板状部材の他方の端部及びインナーフィンの一端部を挟み込み且つかしめることにより形成されている。一対の平板部の内側には、インナーフィンにおける波状の頂部がろう付け接合されている。

図３に示されるように、同じ高さの位置に配置されたフィン３１０及びフィン３２０は、接続部３３０を介して互いに接続されており、その全体が一体のフィン３００として構成されている。この構成は、全てのフィン３１０及びフィン３２０についても同様となっている。熱交換器１０においては、第１熱交換部１００と第２熱交換部２００との間で、フィン３００が互いに共有された状態となっている。

図４を参照しながら、フィン３１０が接合されている上下一対の第２チューブ１３０ｂ、及びフィン３２０が接合されている上下一対の第２チューブ２３０ｂについて説明する。図４は、図２におけるセパレータ４１０よりもｚ方向下方に配置された第２チューブ１３０ｂ，２３０ｂについて描かれている。

第２チューブ１３０ｂ，２３０ｂは、押出成形により形成されたチューブである。第２チューブ１３０ｂ，２３０ｂは、内部空間に設けられた仕切り部分と、外周部分とが一体となるように形成されている。

図５を参照しながら、第１熱交換部１００及び第２熱交換部２００におけるチューブの配置と、内部流体の流動パターンについて説明する。第１熱交換部１００では、セパレータ４１０よりもｚ方向上方に、第１チューブ１３０ａが配置されている。第１熱交換部１００では、セパレータ４１０よりもｚ方向下方に、第２チューブ１３０ｂが配置されている。従って、第１熱交換部１００は、第１チューブ１３０ａが配置されている第１構造部分１０１と、第２チューブ１３０ｂが配置されている第２構造部分１０２とを有している。

図３及び図４を参照しながら説明したように、第２熱交換部２００においては、第１熱交換部１００において配置されているチューブと同様の構造のチューブがｚ方向同じ高さに配置されている。従って、第２熱交換部２００は、第１チューブ２３０ａが配置されている第１構造部分２０１と、第２チューブ２３０ｂが配置されている第２構造部分２０２とを有している。

第１構造部分１０１と第１構造部分２０１とは、ｚ方向同じ高さに配置されている。第２構造部分１０２と第２構造部分２０２とは、ｚ方向同じ高さに配置されている。

第１熱交換部１００の第１構造部分１０１には、第１流入口１４１から内部流体が流入する。第１構造部分１０１に流入した内部流体は第１流出口１４２から排出される。第１熱交換部１００の第２構造部分１０２には、第２流入口１４３から内部流体が流入する。第２構造部分１０２に流入した内部流体は第２流出口１４４から排出される。従って、内部流体の流動パターンに着目すると、第１熱交換部１００は、第１流動部分Ｈ１と、第２流動部分Ｈ２とを有している。第１流動部分Ｈ１は、第１構造部分１０１によって構成されている。第２流動部分Ｈ２は、第２構造部分１０２によって構成されている。

第２熱交換部２００の第１構造部分２０１及び第２構造部分２０２には、第３流入口２４１から内部流体が流入する。第１構造部分２０１及び第２構造部分２０２に流入した内部流体は第３流出口２４２から排出される。従って、内部流体の流動パターンに着目すると、第２熱交換部２００は、第３流動部分Ｈ３を有している。

第１流動部分Ｈ１には、内部流体として第１内部流体を流すことができる。第２流動部分Ｈ２には、内部流体として第２内部流体を流すことができる。第３流動部分Ｈ３には、内部流体として第３内部流体を流すことができる。

第１流動部分Ｈ１は、第１構造部分１０１のみで構成されている。第１構造部分１０１は、第１チューブ１３０ａによって構成されている。第１チューブ１３０ａは、いわゆるインナーフィン構造のチューブなので、押出構造のチューブよりも耐圧強度が相対的に低い。従って、第１流動部分Ｈ１には、例えば冷却水といった低圧の第１内部流体を流すことができる。

第２流動部分Ｈ２は、第２構造部分１０２のみで構成されている。第２構造部分１０２は、第２チューブ１３０ｂによって構成されている。第２チューブ１３０ｂは、いわゆる押出構造のチューブなので、インナーフィン構造のチューブよりも耐圧強度が相対的に高い。従って、第２流動部分Ｈ２には、例えばヒートポンプサイクルの冷媒といった高圧の第２内部流体を流すことができる。

第３流動部分Ｈ３は、第１構造部分２０１及び第２構造部分２０２で構成されている。第１構造部分２０１は、第１チューブ２３０ａによって構成されている。第１チューブ２３０ａは、いわゆるインナーフィン構造のチューブなので、押出構造のチューブよりも耐圧強度が相対的に低い。第２構造部分２０２は、第２チューブ２３０ｂによって構成されている。第２チューブ２３０ｂは、いわゆる押出構造のチューブなので、インナーフィン構造のチューブよりも耐圧強度が相対的に高い。このように、第３流動部分Ｈ３は、耐圧強度が相対的に高い部分と、耐圧強度が相対的に低い部分とが混在する。従って、第３流動部分Ｈ３には、例えば冷却水といった低圧の第３内部流体を流すことができる。

第１内部流体と第３内部流体とは、ともに低圧の内部流体であるので、同一の内部流体としてもよく、異なる内部流体としてもよい。

上記したように、本実施形態に係る熱交換器１０は、外部流体と内部流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、外部流体の流れ方向に沿って配置される第１熱交換部１００及び第２熱交換部２００を備える。第１熱交換部１００及び第２熱交換部２００はそれぞれ、複数の第１チューブ１３０ａ，２３０ａと、第１チューブ１３０ａ，２３０ａとは異なる内部構造を有する複数の第２チューブ１３０ｂ，２３０ｂと、複数の第１チューブ１３０ａ，２３０ａ間及び複数の第２チューブ１３０ｂ，２３０ｂ間に設けられたフィン３００，３１０，３２０，３３０とを有している。第１熱交換部１００が有するフィン３１０と、第２熱交換部２００が有するフィン３２０とは繋がっている。第１熱交換部１００においては、複数の第１チューブ１３０ａの内部構造に応じた圧力の第１内部流体と複数の第２チューブ１３０ｂの内部構造に応じた圧力の第２内部流体を流すことが可能なように構成されている。第２熱交換部２００においては、複数の第１チューブ２３０ａの内部構造及び複数の第２チューブ２３０ｂの内部構造に応じた圧力の第３内部流体を流すことが可能なように構成されている。

第１熱交換部１００においては、第１チューブ１３０ａの内部構造に応じた第１内部流体と、第２チューブ１３０ｂの内部構造に応じた第２内部流体とを流すことが可能になるので、２種類の内部流体を流して熱交換することができる。一方、第２熱交換部２００においては、第１チューブ２３０ａ及び第２チューブ２３０ｂの内部構造に応じた第３内部流体を流すことが可能になるので、内部構造の異なる２種類のチューブに応じた１種類の内部流体を流すことができる。従って、第１熱交換部１００と第２熱交換部２００とにおけるチューブの仕様を共通化しつつ、第１熱交換部１００と第２熱交換部２００とに流す内部流体の組み合わせを異ならせることができる。第１熱交換部１００と第２熱交換部２００とでチューブの仕様を共通化しているので、例えば、チューブとフィンとを加圧しながらろう付けする場合にも第１熱交換部１００と第２熱交換部２００とで均等に力をかけることができるので、チューブとフィンとを確実に接合しながら積層することができる。

本実施形態に係る熱交換器１０では、第１熱交換部１００には、第１内部流体が流入する第１流入口１４１と、第１内部流体が流出する第１流出口１４２と、第２内部流体が流入する第２流入口１４３と、第２内部流体が流出する第２流出口１４４と、が設けられている。第２熱交換部２００には、第３内部流体が流入する第３流入口２４１と、第３内部流体が流出する第３流出口２４２と、が設けられている、

流入する内部流体の種類に適合した流入口及び流出口を設けることで、第１熱交換部１００には２種の内部流体を確実に導入し、第２熱交換部２００には１種の内部流体を確実に導入することができる。

本実施形態に係る熱交換器１０は、外部流体と内部流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、外部流体の流れ方向に沿って配置される第１熱交換部１００及び第２熱交換部２００を備える。第１熱交換部１００及び第２熱交換部２００はそれぞれ、複数の第１チューブ１３０ａ，２３０ａと、第１チューブ１３０ａ，２３０ａとは異なる内部構造を有する複数の第２チューブ１３０ｂ，２３０ｂと、複数の第１チューブ１３０ａ，２３０ａ間及び複数の第２チューブ１３０ｂ，２３０ｂ間に設けられたフィン３００，３１０，３２０，３３０とを有している。第１熱交換部１００が有するフィン３１０と、第２熱交換部２００が有するフィン３２０とは繋がっている。第１熱交換部１００には、第１内部流体が流入する第１流入口１４１と、第１内部流体が流出する第１流出口１４２と、第２内部流体が流入する第２流入口１４３と、第２内部流体が流出する第２流出口１４４と、が設けられている。第２熱交換部２００には、第３内部流体が流入する第３流入口２４１と、第３内部流体が流出する第３流出口２４２と、が設けられている。

第１熱交換部においては、第１内部流体と第２内部流体とを流すことが可能になるので、２種類の内部流体を流して熱交換することができる。一方、第２熱交換部においては、第３内部流体を流すことが可能になるので、内部構造の異なる２種類のチューブに応じた１種類の内部流体を流すことができる。従って、第１熱交換部と第２熱交換部とにおけるチューブの仕様を共通化しつつ、第１熱交換部と第２熱交換部とに流す内部流体の組み合わせを異ならせることができる。

本実施形態に係る熱交換器１０では、第１熱交換部１００及び第２熱交換部２００において、複数の第１チューブ１３０ａ，２３０ａ及び複数の第２チューブ１３０ｂ，２３０ｂは外部流体の流れ方向と交わる方向に沿って配列されており、内部流体の流入部及び流出部においてそれぞれ１つのプレート部材に繋がれている。

複数の第１チューブ１３０ａ，２３０ａ及び複数の第２チューブ１３０ｂ，２３０ｂは、端部において１つのプレート部材に固定されているので、異なるプレート部材に固定してから更に連結する必要がなくなり、コンパクトな構成とすることができる。

本実施形態に係る熱交換器１０では、第１熱交換部１００が有する複数の第２チューブ１３０ｂと、第２熱交換部２００が有する複数の第２チューブ２３０ｂとは、外部流体が流れる方向から見て重なり合うように配置されている。

第２チューブ１３０ｂ，２３０ｂを高さ方向で同じ位置とすることで、複数の第２チューブ１３０ｂ，２３０ｂを同じ位置で積層することができ、製造工程を複雑化することがない。同様に、第１熱交換部１００が有する複数の第１チューブ１３０ａと、第２熱交換部２００が有する複数の第１チューブ２３０ａとも、外部流体が流れる方向から見て重なり合うように配置されている。このように、同種のチューブを同じ位置に配置しているので、チューブとフィンとを加圧してろう付けする際にも、均等に力をかけて密接させることが可能となる。

本実施形態に係る熱交換器１０では、第１熱交換器１００が有するタンク１１０が含むプレート部材と、第２熱交換器２００が有するタンク２１０が含むプレート部材とが一体化されている。第１熱交換器１００が有するタンク１２０が含むプレート部材と、第２熱交換器２００が有するタンク２２０が含むプレート部材とが一体化されている。

本実施形態に係る熱交換器１０では、第１チューブ１３０ａ，２３０ａの耐圧性能よりも第２チューブ１３０ｂ，２３０ｂの耐圧性能が高い。

本実施形態に係る熱交換器１０では、第１チューブ１３０ａ，２３０ａはインナーフィラー構造を有し、第２チューブ１３０ｂ，２３０ｂは押出構造を有している。

上記説明した第１構造部分１０１，２０１及び第２構造部分１０２，２０２の配置は一例であって、様々な変更を加えることができる。同様に、第１流動部分Ｈ１、第２流動部分Ｈ２、及び第３流動部分Ｈ３の配置も一例であって、様々な変更を加えることができる。

図６に示される変形例では、第１熱交換器１００Ａが第１構造部分１０１Ａ及び第２構造部分１０２Ａを有している。第２熱交換器２００Ａは、第１構造部分２０１Ａ及び第２構造部分２０２Ａを有している。第１構造部分１０１Ａは、第２構造部分１０２Ａよりも、ｚ方向上方に配置されている。同様に、第１構造部分２０１Ａは、第２構造部分２０２Ａよりも、ｚ方向上方に配置されている。第１構造部分１０１Ａと第１構造部分２０１Ａとは、ｚ方向同じ高さに配置されている。第２構造部分１０２Ａと第２構造部分２０２Ａとは、ｚ方向同じ高さに配置されている。

第１熱交換部１００Ａは、第１流動部分Ｈ１Ａと、第２流動部分Ｈ２Ａとを有している。第１流動部分Ｈ１Ａは、第１構造部分１０１Ａによって構成されている。第２流動部分Ｈ２Ａは、第２構造部分１０２Ａによって構成されている。

第２熱交換部２００Ａは、第３流動部分Ｈ３Ａを有している。第３流動部分Ｈ３Ａは、第１構造部分２０１Ａ及び第２構造部分２０２Ａによって構成されている。

図７に示される変形例では、第１熱交換器１００Ｂが第１構造部分１０１Ｂ、第１構造部分１０３Ｂ及び第２構造部分１０２Ｂを有している。第２熱交換器２００Ａは、第１構造部分２０１Ｂ、第１構造部分２０３Ｂ及び第２構造部分２０２Ｂを有している。

第１構造部分１０１Ｂ及び第１構造部分１０３Ｂは、第１チューブ１３０ａを有する。第２構造部分１０２Ｂは、第２チューブ１３０ｂを有する。第１構造部分２０１Ｂ及び第１構造部分２０３Ｂは、第１チューブ２３０ａを有する。第２構造部分２０２Ｂは、第２チューブ２３０ｂを有する。

第１構造部分１０１Ｂは、第２構造部分１０２Ｂよりも、ｚ方向上方に配置されている。第１構造部分１０３Ｂは、第２構造部分１０２Ｂよりも、ｚ方向下方に配置されている。第２構造部分１０２Ｂは、ｚ方向において第１構造部分１０１Ｂと第１構造部分１０３Ｂとの間に配置されている。

第１構造部分２０１Ｂは、第２構造部分２０２Ｂよりも、ｚ方向上方に配置されている。第１構造部分２０３Ｂは、第２構造部分２０２Ｂよりも、ｚ方向下方に配置されている。第２構造部分２０２Ｂは、ｚ方向において第１構造部分２０１Ｂと第１構造部分２０３Ｂとの間に配置されている。

第１構造部分１０１Ｂと第１構造部分２０１Ｂとは、ｚ方向同じ高さに配置されている。第２構造部分１０２Ｂと第２構造部分２０２Ｂとは、ｚ方向同じ高さに配置されている。第１構造部分１０３Ｂと第１構造部分２０３Ｂとは、ｚ方向同じ高さに配置されている。

第１熱交換部１００Ｂは、第１流動部分Ｈ１Ｂ及び第１流動部分Ｈ４Ｂと、第２流動部分Ｈ２Ｂとを有している。第１流動部分Ｈ１Ｂは、第１構造部分１０１Ｂによって構成されている。第１流動部分Ｈ４Ｂは、第１構造部分１０３Ｂによって構成されている。第２流動部分Ｈ２Ｂは、第２構造部分１０２Ｂによって構成されている。

第２熱交換部２００Ｂは、第３流動部分Ｈ３Ｂを有している。第３流動部分Ｈ３Ｂは、第１構造部分２０１Ｂ、第１構造部分２０３Ｂ及び第２構造部分２０２Ｂによって構成されている。

図８に、第１熱交換部１００Ｂ及び第２熱交換部２００Ｂを有する熱交換器１０Ｂの外観斜視図を示す。図１を参照しながら説明した熱交換器１０に対して、第１流入口１４５及び第１流出口１４６が追加されている。第１流入口１４５は、第２流入口１４３よりもｚ方向下方に配置されている。第１流出口１４６は、第２流出口１４４よりもｚ方向下方に配置されている。

第１流入口１４１から流入する第１内部流体は、第１構造部分１０１Ｂに流入する。第１構造部分１０１Ｂを流れて熱交換された第１内部流体は第１流出口１４２から流出する。第１流入口１４５から流入する第１内部流体は、第１構造部分１０３Ｂに流入する。第３構造部分１０３Ｂを流れて熱交換された第１内部流体は第１流出口１４６から流出する。

第２流入口１４３から流入する第２内部流体は、第２構造部分１０２Ｂに流入する。第２構造部分１０２Ｂを流れて熱交換された第２内部流体は、第２流出口１４４から流出する。

第３流入口２４１から流入する第３内部流体は、第１構造部分２０１Ｂ，２０３Ｂ及び第２構造部分２０２Ｂに流入する。第１構造部分２０１Ｂ，２０３Ｂ及び第２構造部分２０２Ｂを流れて熱交換された第３内部流体は、第３流出口２４２から流出する。

第１流動部分Ｈ１Ｂ，Ｈ４Ｂには、内部流体として第１内部流体を流すことができる。第２流動部分ＨＢ２には、内部流体として第２内部流体を流すことができる。第３流動部分Ｈ３Ｂには、内部流体として第３内部流体を流すことができる。

上記説明では、第１熱交換部１００，１００Ｂを外部流体である空気が流れる方向において上流側に配置し、第２熱交換部２００，２００Ｂを下流側に配置したが、配置位置を逆にしてもよい。

第１内部流体を例えば冷却水とし、第２内部流体を例えば相変化を伴う冷媒とするように、第１内部流体と第２内部流体とを異ならせることができる。第１内部流体と第３内部流体とは同種のものでもよく、異種のものでもよい。第３内部流体は、相変化を伴わない冷却水とすることができるが、必ずしも第１内部流体と同一の冷却水とする必要はない。第１内部流体としての冷却水が循環して冷却する車体部分と、第３内部流体としての冷却水が循環して冷却する車体部分とを異ならせてもよい。

尚、上記説明では熱交換器１０が第１熱交換部１００及び第２熱交換部２００を有するものとしているが、図９に例示されるように、１つの熱交換部を有するものとしてもよい。その場合、熱交換器１０Ｃは、外部流体と内部流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、熱交換部１００のみを備える。熱交換部１００は、複数の第１チューブ１３０ａと、第１チューブ１３０ａとは異なる内部構造を有する複数の第２チューブ１３０ｂと、複数の第１チューブ１３０ａ間及び複数の第２チューブ１３０ｂ間に設けられたフィンとを有する。第１チューブ１３０ａの耐圧性能よりも第２チューブ１３０ｂの耐圧性能が高い。第１チューブ１３０ａはフィンよりも曲げにくく、第２チューブ１３０ｂは第１チューブ１３０ａよりも曲げにくい。換言すれば、ｙ軸に関する断面２次モーメントが、フィンよりも第１チューブ１３０ａが大きく、第１チューブ１３０ａよりも第２チューブ１３０ｂが大きい。

熱交換器１０Ｃでは、第１チューブ１３０ａの表面及び第２チューブ１３０ｂの表面が、フィンよりも卑な電位となるように設定されている。フィンは、アルミニウム（Ａｌ）を含む芯材を有する材料によって構成されている。芯材は、アルミニウム（Ａｌ）に加えて亜鉛（Ｚｎ）を含む。第１チューブ１３０ａ及び第２チューブ１３０ｂは、アルミニウム（Ａｌ）を含む芯材を有する材料によって構成され、その材料の表面に亜鉛（Ｚｎ）を含むフラックス塗装が施されている。第１チューブ１３０ａ及び第２チューブ１３０ｂは、アルミニウム（Ａｌ）を含む芯材を有する材料の表面に亜鉛（Ｚｎ）をプラズマ溶射したものを用いて構成されていてもよい。亜鉛（Ｚｎ）の含有量は質量％比較で、フィンよりも第１チューブ１３０ａ及び第２チューブ１３０ｂが多い。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、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。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０，１０Ｂ，１０Ｃ：熱交換器
１００：第１熱交換部
２００：第２熱交換部
１３０ａ，２３０ａ：第１チューブ
１３０ｂ，２３０ｂ：第２チューブ
３００，３１０，３２０：フィン
１４１：第１流入口
１４２：第１流出口
１４３：第２流入口
１４３：第２流出口
２４１：第３流入口
２４２：第２流出口

Claims (9)

1. 外部流体と内部流体との間で熱交換を行う熱交換器（１０）であって、
   前記外部流体の流れ方向に沿って配置される第１熱交換部（１００）及び第２熱交換部（２００）を備え、
   前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部はそれぞれ、複数の第１チューブ（１３０ａ，２３０ａ）と、前記第１チューブとは異なる内部構造を有する複数の第２チューブ（１３０ｂ，２３０ｂ）と、前記複数の第１チューブ間及び前記複数の第２チューブ間に設けられたフィン（３００，３１０，３２０，３３０）とを有し、
   前記第１熱交換部が有する前記フィン（３１０）と、前記第２熱交換部が有する前記フィン（３２０）とが繋がっており、
   前記第１熱交換部においては、前記複数の第１チューブの内部構造に応じた圧力の第１内部流体と前記複数の第２チューブの内部構造に応じた圧力の第２内部流体を流すことが可能なように構成され、
   前記第２熱交換部においては、前記複数の第１チューブの内部構造及び前記複数の第２チューブの内部構造に応じた圧力の第３内部流体を流すことが可能なように構成されている、熱交換器。
2. 外部流体と内部流体との間で熱交換を行う熱交換器（１０）であって、
   前記外部流体の流れ方向に沿って配置される第１熱交換部（１００）及び第２熱交換部を備え、
   前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部はそれぞれ、複数の第１チューブ（１３０ａ，２３０ａ）と、前記第１チューブとは異なる内部構造を有する複数の第２チューブ（１３０ｂ，２３０ｂ）と、前記複数の第１チューブ間及び前記複数の第２チューブ間に設けられたフィン（３００，３１０，３２０，３３０）とを有し、
   前記第１熱交換部が有する前記フィン（３１０）と、前記第２熱交換部が有する前記フィン（３２０）とが繋がっており、
   前記第１熱交換部には、第１内部流体が流入する第１流入口（１４１）と、第１内部流体が流出する第１流出口（１４２）と、第２内部流体が流入する第２流入口（１４３）と、第２内部流体が流出する第２流出口（１４４）と、が設けられ、
   前記第２熱交換部には、第３内部流体が流入する第３流入口（２４１）と、第３内部流体が流出する第３流出口（２４２）と、が設けられている、熱交換器。
3. 請求項１又は２に記載の熱交換器であって、
   前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部において、
   前記複数の第１チューブ及び前記複数の第２チューブは前記外部流体の流れ方向と交わる方向に沿って配列されており、内部流体の流入部及び流出部においてそれぞれ１つのプレート部材に繋がれている、熱交換器。
4. 請求項１又は２に記載の熱交換器であって、
   前記第１チューブの耐圧性能よりも前記第２チューブの耐圧性能が高い、熱交換器。
5. 請求項４に記載の熱交換器であって、
   前記第１チューブはインナーフィラー構造を有し、前記第２チューブは押出構造を有している。
6. 請求項１又は２に記載の熱交換器であって、
   前記第１熱交換部が有する前記複数の第２チューブと、前記第２熱交換部が有する前記複数の第２チューブとは、前記外部流体が流れる方向から見て重なり合うように配置されている、熱交換器。
7. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記第１熱交換部には、前記第１内部流体が流入する第１流入口と、前記第１内部流体が流出する第１流出口と、前記第２内部流体が流入する第２流入口と、前記第２内部流体が流出する第２流出口と、が設けられ、
   前記第２熱交換部には、前記第３内部流体が流入する第３流入口と、前記第３内部流体が流出する第３流出口と、が設けられている、熱交換器。
8. 請求項３に記載の熱交換器であって、
   前記第１熱交換器が有する前記プレート部材と、前記第２熱交換器が有する前記プレート部材とが一体化されている、熱交換器。
9. 外部流体と内部流体との間で熱交換を行う熱交換器（１０Ｃ）であって、
   熱交換部（１００）を備え、
   前記熱交換部は、複数の第１チューブ（１３０ａ）と、前記第１チューブとは異なる内部構造を有する複数の第２チューブ（１３０ｂ）と、前記複数の第１チューブ間及び前記複数の第２チューブ間に設けられたフィンとを有し、
   前記第１チューブの耐圧性能よりも前記第２チューブの耐圧性能が高く、
   前記第１チューブは前記フィンよりも曲げにくく、前記第２チューブは前記第１チューブよりも曲げにくく、
   前記第１チューブの表面及び前記第２チューブの表面が、前記フィンよりも卑な電位となるように構成されている、熱交換器。

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