JP5211862B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、扁平チューブと扁平チューブの端部に配置されるタンク部とを備えた熱交換器に関する。

特許文献１には、超臨界冷凍サイクルに用いられる従来の熱交換器が開示されている。この熱交換器は、内部に冷媒を流通させる複数の扁平チューブと、扁平チューブの端部に配置されたタンク部とを備えている。タンク部は、扁平チューブが挿入される扁平形状のチューブ挿入孔が形成されたプレートヘッダと、プレートヘッダに組み合わされるタンクヘッダと、プレートヘッダ及びタンクヘッダ間に介在する中間プレートとがろう付けにより一体化された構造を備えている。中間プレートには、チューブ挿入孔に対応する位置に、チューブ挿入孔よりも幅広の扁平形状のプレート孔が形成されている。プレート孔には、扁平チューブの先端部が挿入されている。タンクヘッダは、中間プレートに当接して接合された平板部と、中間プレートの反対側に断面Ｕ字状に膨出した膨出部とを有している。タンクヘッダの膨出部と中間プレートとの間には、プレート孔を介して複数の扁平チューブのそれぞれに連通する冷媒流路が形成されている。

超臨界冷凍サイクルでは高圧状態の冷媒が用いられるため、熱交換器においても高い耐圧性が求められる。上記の構成を有する熱交換器では一般に、タンク径（膨出部の内径）が小さく、膨出部の板厚が厚く、プレート孔の幅が狭いほど高い耐圧性が得られる。
特開２００７−２７８５５６号公報

ところが、上記の熱交換器において耐圧性を高めるためにプレート孔の幅を狭くすると、プレート孔の内壁面と扁平チューブの外壁面との間の間隔が狭くなってしまう。このため、熱交換器の構成部品同士を接合するろう付け工程において、チューブ根付け部のろう材が毛管現象により扁平チューブの先端面まで吸い上げられ、扁平チューブのチューブ孔がろう材により埋められて閉塞してしまうという問題が生じる。

一方、タンクヘッダの膨出部と平板部との境界部に形成されるＲ立上がり部には、冷媒圧力により中間プレートから引き剥がされる方向の応力が集中し易い。また、プレート孔の幅が広いほどタンクヘッダにおける冷媒からの受圧面積が増加するため、Ｒ立ち上がり部に集中する応力はプレート孔の幅が広いほど大きくなる。したがって、ろう材によるチューブ孔の閉塞を回避するためにプレート孔の幅を広くすると、受圧面積が増加するためＲ立上がり部に集中する応力が増大し、熱交換器の耐圧性が低下してしまうという問題が生じる。

本発明の目的は、耐圧性を向上できるとともに、扁平チューブのチューブ孔の閉塞を生じ難くできる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、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明は、内部に冷媒を流通させる複数の扁平チューブ（１１）と、複数の扁平チューブ（１１）の端部に配置されたタンク部（２０）とを備えた熱交換器であって、タンク部（２０）は、複数の扁平チューブ（１１）がそれぞれ挿入される扁平形状の複数のチューブ挿入孔（５１）が形成されたプレートヘッダ（５０）と、プレートヘッダ（５０）に組み合わされるタンクヘッダ（３０）と、プレートヘッダ（５０）及びタンクヘッダ（３０）間に介在する中間プレート（４０）とがろう付けにより一体化された構造を備え、中間プレート（４０）には、複数の扁平チューブ（１１）の先端部がそれぞれ挿入される扁平形状の複数のプレート孔（４１）がチューブ挿入孔（５１）に対応する位置に形成され、タンクヘッダ（３０）は、中間プレート（４０）に当接して接合された平板部（３１）と、平板部（３１）から中間プレート（４０）の反対側に膨出し、プレート孔（４１）を介して複数の扁平チューブ（１１）のそれぞれに連通する冷媒流路（３３）を形成する膨出部（３２）とを有し、プレート孔（４１）は、膨出部（３２）と平板部（３１）との境界部（３４ａ、３４ｂ）近傍に、短手方向の幅（Ｗａ、Ｗｂ）が狭く形成された幅狭部（４２ａ、４２ｂ）を有し、かつ扁平チューブ（１１）の挿入方向に境界部（３４ａ、３４ｂ）を見たときに、幅狭部（４２ａ、４２ｂ）に境界部（３４ａ、３４ｂ）が重なって位置していることを特徴とする熱交換器である。

これにより、膨出部（３２）と平板部（３１）との境界部（３４ａ、３４ｂ）において中間プレート（４０）のプレート孔（４１）の幅（Ｗａ、Ｗｂ）を狭くできるため、タンクヘッダ（３０）の境界部（３４ａ、３４ｂ）に集中する応力を減少させることができる。したがって、熱交換器の耐圧性を向上できる。

一方、幅狭部（４２ａ、４２ｂ）の形成領域以外ではプレート孔（４１）の幅を広くできるため、プレート孔（４１）の内壁面と扁平チューブ（１１）の外壁面との間の間隔を広くできる。したがって、ろう付け工程においてろう材が吸い上げられ難くなるため、扁平チューブ（１１）のチューブ孔の閉塞を生じ難くできる。

請求項２に記載の発明は、プレート孔（４１）は、幅狭部（４２ａ、４２ｂ）より膨出部（３２）側に、幅狭部（４２ａ、４２ｂ）より幅が広い部位を有していることを特徴としている。

これにより、幅狭部（４２ａ、４２ｂ）より膨出部（３２）側において、プレート孔（４１）の内壁面と扁平チューブ（１１）の外壁面との間の間隔を広くできる。

請求項３に記載の発明は、プレート孔（４１）は、幅狭部（４２ａ、４２ｂ）より平板部（３１）側に、幅狭部（４２ａ、４２ｂ）より幅が広い部位を有していることを特徴としている。

これにより、幅狭部（４２ａ、４２ｂ）より平板部（３１）側において、プレート孔（４１）の内壁面と扁平チューブ（１１）の外壁面との間の間隔を広くできる。

請求項４に記載の発明は、中間プレート（４０）は、プレート孔（４１）を介して対面する内壁面から互いに向き合う方向に突出し、幅狭部（４２ａ、４２ｂ）を形成する一対の突出部（４３ａ、４３ｂ）を有していることを特徴としている。

これにより、幅狭部（４２ａ、４２ｂ）におけるプレート孔（４１）の幅（Ｗａ、Ｗｂ）を部分的に狭くするとともに、幅狭部（４２ａ、４２ｂ）の形成領域以外ではプレート孔（４１）の内壁面と扁平チューブ（１１）の外壁面との間の間隔を広く維持することが容易になる。

請求項５に記載の発明は、内部に冷媒を流通させる複数の扁平チューブ（１１）と、複数の扁平チューブ（１１）の端部に配置されたタンク部（２０）とを備えた熱交換器であって、タンク部（２０）は、複数の扁平チューブ（１１）がそれぞれ挿入される扁平形状の複数のチューブ挿入孔（５１）が形成されたプレートヘッダ（５０）と、プレートヘッダ（５０）に組み合わされるタンクヘッダ（３０）と、プレートヘッダ（５０）及びタンクヘッダ（３０）間に介在する中間プレート（４０）とがろう付けにより一体化された構造を備え、中間プレート（４０）には、複数の扁平チューブ（１１）の先端部がそれぞれ挿入される扁平形状の複数のプレート孔（４１）がチューブ挿入孔（５１）に対応する位置に形成され、タンクヘッダ（３０）は、中間プレート（４０）に当接して接合された平板部（３１）と、平板部（３１）から中間プレート（４０）の反対側に膨出し、プレート孔（４１）を介して複数の扁平チューブ（１１）のそれぞれに連通する冷媒流路（３３）を形成する膨出部（３２）とを有し、プレート孔（４１）は、膨出部（３２）と平板部（３１）との境界部（３４ａ、３４ｂ）近傍に、短手方向の幅（Ｗａ、Ｗｂ）が狭く形成された幅狭部（４２ａ、４２ｂ）を有しており、膨出部（３２）は、プレート孔（４１）の長手方向中央部に対して所定方向にずれて配置されており、プレート孔（４１）は、第１の幅狭部（４２ａ）と、第１の幅狭部（４２ａ）よりも当該長手方向中央部からの距離が遠く、第１の幅狭部（４２ａ）よりも幅広に形成された第２の幅狭部（４２ｂ）とを有していることを特徴としている。

プレート孔（４１）の長手方向中央部から遠い境界部（３４ｂ）近傍では、プレート孔（４１）の長手方向中央部に近い境界部（３４ａ）近傍よりも集中する応力が小さくなるため、第２の幅狭部（４２ｂ）を第１の幅狭部（４２ａ）よりも幅広に形成しても高い耐圧性を維持することができる。第２の幅狭部（４２ｂ）を比較的幅広に形成することによって、当該第２の幅狭部（４２ｂ）でのプレート孔（４１）の内壁面と扁平チューブ（１１）の外壁面との間の間隔を広くできるため、扁平チューブ（１１）のチューブ孔の閉塞をより生じ難くできる。

請求項６に記載の発明は、第２の幅狭部（４２ｂ）は、プレート孔（４１）の長手方向端部に配置されていることを特徴としている。

プレート孔（４１）の長手方向端部に位置する第２の幅狭部（４２ｂ）を第１の幅狭部（４２ａ）よりも幅広に形成することによって、溶融したろう材が溜まるろう溜まり部をプレート孔（４１）の長手方向端部に確保できる。したがって、扁平チューブ（１１）のチューブ孔の閉塞を生じ難くできる。

請求項７に記載の発明は、冷媒として二酸化炭素が用いられていることを特徴としている。二酸化炭素が冷媒として用いられる場合には熱交換器に高い耐圧性が求められるため、上記発明により特に高い効果が得られる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係の一例を示している。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１乃至図５を用いて説明する。本実施形態の熱交換器は、例えば車両用空調装置に用いられ、高圧側圧力が臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成する蒸発器である。蒸発器は、冷凍サイクル内を循環して膨張弁により減圧された冷媒との熱交換によって、送風ファンにより送風される空調空気を冷却するようになっている。冷媒としては、例えば二酸化炭素（ＣＯ_２）が用いられている。

図１は、本実施形態における蒸発器１の概略の構成を模式的に示す斜視図である。図１中に両矢印で示す上下方向及び左右方向は、車両搭載状態の蒸発器１を車両前方から見たときの方向を表している。図１に示すように、蒸発器１は例えば２−２ターン式の構造を備え、２列のコア部１０と、各コア部１０の上下に位置するタンク部２０とを有している。蒸発器１は、軽量で耐腐食性に優れるアルミニウム又はアルミニウム合金製の複数の部材により構成されている。これらの構成部材は、嵌合、かしめ又は治具固定等により互いに組み付けられた後に、ろう材によりろう付けされて一体化している。

コア部１０は、扁平チューブ１１、フィン１２及びサイドプレート（インサート）１３を有している。扁平チューブ１１は扁平な断面形状を有し、上下方向に延伸している。フィン１２は、薄肉の帯状材を用いて波形に成形されている。扁平チューブ１１とフィン１２とは、左右方向に交互に積層されている。最外方のフィン１２のさらに外方には、補強部材としての一対のサイドプレート１３が設けられている。蒸発器１は２つのコア部１０を有しており、両コア部１０は空気の流れ方向Ａに対して直列に配置されている。

扁平チューブ１１の延伸方向両端部には、冷媒の集合及び分散を行う一対のタンク部２０が接続されている。タンク部２０は、扁平チューブ１１が接続されるプレートヘッダ５０と、プレートヘッダ５０に組み合わされるタンクヘッダ３０と、プレートヘッダ５０及びタンクヘッダ３０間に介在する中間プレート４０とがろう付けにより一体化された構造を有している。タンク部２０には、２つのコア部１０に対応して２列の冷媒流路が形成されている。上側のタンク部２０には、風下側の冷媒流路の一端側に接続され、外部から冷媒を流入させる流入口２１と、風上側の冷媒流路の一端側に接続され、外部に冷媒を流出させる流出口２２とが設けられている。両冷媒流路の他端側は、不図示の連通路により連通している。また、上側のタンク部２０の２列の冷媒流路は、延伸方向中央部に設けられた中央仕切板２３によりそれぞれ分割されている。下側のタンク部２０の２列の冷媒流路の両端部にはサイド仕切板２４が設けられている。

図２は、ろう付け姿勢において下段側となる扁平チューブ１１とタンク部２０との接続部分近傍の構成を示す模式図である。図２（ａ）は、タンク部２０を扁平チューブ１１の扁平面に平行に切断した断面図であり、図２（ｂ）は中間プレート４０、プレートヘッダ５０及び扁平チューブ１１を図２（ａ）の左側から見たときの構成を示す図である。図２（ａ）、（ｂ）の上下方向は、蒸発器１のろう付け姿勢における上下方向にほぼ一致している。また図２（ａ）では、蒸発器１が実際に使用される際にタンクヘッダ３０に作用する冷媒圧力を矢印で模式的に表している。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、扁平チューブ１１は、扁平な長六角形状の断面形状を有している。扁平チューブ１１の内部には、冷媒を流通させる複数（例えば１６個）のチューブ孔１４が形成されている。

プレートヘッダ５０には、複数の扁平チューブ１１がそれぞれ挿入されて貫通する扁平形状の複数のチューブ挿入孔５１が形成されている。チューブ挿入孔５１の開口形状は、扁平チューブ１１の外周形状にほぼ一致している。プレートヘッダ５０の縁部には、中間プレート４０を挟んでタンクヘッダ３０を仮固定するためのかしめ部５２が形成されている。

中間プレート４０には、扁平形状を有する複数のプレート孔４１が形成されている。各プレート孔４１は、プレートヘッダ５０のチューブ挿入孔５１に対応する位置に形成されている。プレート孔４１には、扁平チューブ１１の先端部が挿入されている。プレート孔４１は、中間プレート４０を貫通している。プレート孔４１は、扁平チューブ１１の端部を収容するように扁平チューブ１１の先端部よりやや大きく形成されている。プレート孔４１の深さ方向の中間に扁平チューブ１１の端部が位置付けられている。

タンクヘッダ３０は、中間プレート４０に当接して接合された平板部３１と、平板部３１から中間プレート４０の反対側に向かって断面Ｕ字状に膨出する膨出部３２とを有している。膨出部３２と中間プレート４０との間には、プレート孔４１を介して複数の扁平チューブ１１のそれぞれに連通する冷媒流路３３が形成されている。冷媒流路３３は、扁平チューブ１１の断面長手方向（図２（ａ）、（ｂ）の上下方向）に対してほぼ垂直な方向に延伸している。冷媒流路３３の幅は、扁平チューブ１１の断面長手方向の幅及びプレート孔４１の長手方向（図２（ａ）、（ｂ）の上下方向（扁平方向ともいう））の幅よりも狭くなっている。

本例の冷媒流路３３（膨出部３２）は、プレート孔４１の長手方向中央部に対してタンク部２０の側端部側（図２（ａ）、（ｂ）中の下側）にずれて配置されている。このため、膨出部３２と平板部３１との間の一方の境界部３４ａはプレート孔４１の長手方向中央部近傍に位置し、他方の境界部３４ｂはプレート孔４１の下端部近傍に位置している。境界部３４ａ、３４ｂは、平板部３１と呼びうる部位と膨出部３２と呼びうる部位との境界線を含んでいる。平板部３１と膨出部３２との間には凸曲面が形成される。この凸曲面の上に、境界部３４ａ、３４ｂは設定される。中間プレート４０とタンクヘッダ３０との間には、凸曲面に沿って、縦断面における形状が三角形のろう材のフィレットが形成される。このろう材フィレットの中間プレート４０上の縁を、境界部３４ａ、３４ｂは含んでいる。

プレート孔４１は、全体として略長円状の開口形状を有している。プレート孔４１は、当該プレート孔４１の内壁面と扁平チューブ１１の外壁面との間の間隔を広く確保するために、プレートヘッダ５０のチューブ挿入孔５１よりも大きく形成されている。プレート孔４１の大部分の領域において、短手方向の幅はＷｃになっている。この幅Ｗｃの部位は、幅広部４４ａ、４４ｂをなしている。

プレート孔４１の長手方向中央部近傍、すなわちタンクヘッダ３０の境界部３４ａに対向する位置近傍には、プレート孔４１の内壁面から互いに向き合う方向に突出する一対の突出部４３ａが形成されている。突出部４３ａは、プレート孔４１の長手方向に関して、境界部３４ａの図中上下にわたる長さを有している。突出部４３ａの長さは、境界部３４ａを包含するように設定されている。突出部４３ａは、プレート孔４１の内面に、台形の凸条として形成されている。これにより、プレート孔４１の長手方向中央部近傍には、短手方向の幅Ｗａが部分的に狭くなった幅狭部４２ａが形成されている。幅狭部４２ａの幅Ｗａは、幅広部４４ａ、４４ｂの幅Ｗｃよりも狭く、Ｗａ＜Ｗｃとなっている。また、プレート孔４１の下端部近傍、すなわちタンクヘッダ３０の境界部３４ｂに対向する位置近傍には、同様に突出する一対の突出部４３ｂが形成されている。これにより、プレート孔４１の下端部近傍には、短手方向の幅Ｗｂが部分的に狭くなった幅狭部４２ｂが形成されている。幅狭部４２ｂの幅Ｗｂは、幅広部４４ａ、４４ｂの幅Ｗｃよりも狭く、Ｗｂ＜Ｗｃとなっている。ただし幅狭部４２ｂの幅Ｗｂは、幅狭部４２ａの幅Ｗａよりも広く、Ｗｂ＞Ｗａとなっている。プレート孔４１は、長手方向中央部近傍の幅狭部４２ａでくびれた瓢箪状の形状を有している。

プレート孔４１は、幅狭部４２ａ、４２ｂより膨出部３２側に、幅広部４４ｂを有している。幅広部４４ｂは、幅狭部４２ａ、４２ｂに挟まれており、膨出部３２に重なって配置されている。プレート孔４１は、幅狭部４２ａより平板部３１側に、幅広部４４ａを有している。プレート孔４１には、その長手方向に関して、幅広部４４ｂによって離された２つの幅狭部４２ａ、４２ｂが設けられている。プレート孔４１の端側に位置する幅狭部４２ｂは、プレート孔４１の中央側に位置する幅狭部４２ａより、幅広に形成されている。かしめ部５２近傍に位置する幅狭部４２ｂは、かしめ部５２から離れて位置する幅狭部４２ａより、幅広に形成されている。

このように本実施形態では、幅狭部４２ａ、４２ｂが形成されているため、タンクヘッダ３０の膨出部３２と平板部３１との境界部３４ａ、３４ｂ近傍の領域で、プレート孔４１の幅Ｗａ、Ｗｂが部分的に狭くなっている。境界部３４ａ、３４ｂに集中する応力の大きさは、境界部３４ａ、３４ｂに対向する位置でのプレート孔４１の幅と相関がある。このため、当該位置でのプレート孔４１の幅を狭くすることにより、境界部３４ａ、３４ｂに集中する応力を減少させることができる。したがって本実施形態によれば、蒸発器１の耐圧性を向上させることができる。

一方、幅狭部４２ａ、４２ｂの形成領域以外の領域においては、プレート孔４１の幅Ｗｃは比較的幅広に形成されているため、プレート孔４１の内壁面と扁平チューブ１１の外壁面との間の間隔を広くすることができる。したがって、ろう付け工程においてろう材が吸い上げられ難くなるため、扁平チューブ１１のチューブ孔１４の閉塞を生じ難くすることができる。

また本実施形態では、プレート孔４１の内壁面から互いに向き合う方向に突出する突出部４３ａ、４３ｂにより幅狭部４２ａ、４２ｂが形成されている。これにより、幅狭部４２ａ、４２ｂにおけるプレート孔４１の幅Ｗａ、Ｗｂを局所的に狭くするとともに、幅狭部４２ａ、４２ｂ形成領域以外の領域ではプレート孔４１の内壁面と扁平チューブ１１の外壁面との間の間隔を広く維持することが容易になる。

さらに本実施形態では、ろう付け姿勢においてプレート孔４１の下端部に位置する幅狭部４２ｂの幅Ｗｂは、プレート孔４１の長手方向中央部近傍の幅狭部４２ａの幅Ｗａよりも広くなっている。仮に、幅狭部４２ｂの幅Ｗｂを幅狭部４２ａの幅Ｗａと同程度に狭くしてしまうと、ろう付け工程において溶融したろう材が幅狭部４２ｂに溜まってしまい、扁平チューブ１１の幅狭部４２ｂ側のチューブ孔１４がろう材により閉塞されてしまうおそれがあった。これに対し本実施形態では、幅狭部４２ｂの幅Ｗｂを比較的幅広に形成することにより、溶融したろう材が溜まるろう溜まり部をプレート孔４１の下端部に確保できるため、チューブ孔１４の閉塞を生じ難くすることができる。また、幅狭部４２ｂでのプレート孔４１内壁面と扁平チューブ１１外壁面との間の間隔を比較的広くできるため、幅狭部４２ｂでのろう材の吸い上がりを緩和することもできる。

ここで、本実施形態では、タンクヘッダ３０の膨出部３２がプレート孔４１の長手方向中央部に対して下方にずれて配置されている。このため、図２（ａ）中の矢印で表しているように、膨出部３２よりも下方の平板部３１に対して冷媒により加えられる力は、膨出部３２よりも上方の平板部３１に対して冷媒により加えられる力よりも小さくなる。これにより、境界部３４ｂ近傍に集中する応力は、境界部３４ａ近傍に集中する応力よりも小さくなる。このため、幅狭部４２ｂの幅Ｗｂを幅狭部４２ａの幅Ｗａより広くしても、蒸発器１の高い耐圧性を維持することができる。

本実施形態の蒸発器を試作したところ、扁平チューブ１本当たりのチューブ孔の閉塞孔数は、従来の１．５個（９．４％）から０．４個（２．５％）に減少した。

図３は、本実施形態の第１変形例における扁平チューブ１１とタンク部２０との接続部分近傍の構成を示す模式図である。図３（ａ）、（ｂ）は、図２（ａ）、（ｂ）にそれぞれ対応する部分を示している。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本変形例では、膨出部３２が、プレート孔４１の長手方向中央部に対してタンク部２０の中央部側（図３（ａ）、（ｂ）中の上側）にずれて配置されている。このため、膨出部３２と平板部３１との間の一方の境界部３４ａはプレート孔４１の上端部近傍に位置し、他方の境界部３４ｂはプレート孔４１の長手方向中央部近傍に位置している。

プレート孔４１の長手方向中央部近傍には、プレート孔４１の内壁面から互いに向き合う方向に突出する一対の突出部４３ａが形成されている。またプレート孔４１の上端部近傍には、同様に突出する一対の突出部４３ｂが形成されている。これにより、プレート孔４１の長手方向中央部近傍には幅狭部４２ａが形成され、上端部近傍には幅狭部４２ｂが形成されている。幅狭部４２ｂの幅Ｗｂは、幅狭部４２ａの幅Ｗａよりも広くなっている（Ｗｂ＞Ｗａ）。幅狭部４２ａ、４２ｂより膨出部３２側には幅広部４４ｂが形成され、幅狭部４２ａより平板部３１側には幅広部４４ａが形成されている。

図３（ａ）中の矢印で表しているように、膨出部３２よりも上方の平板部３１に対して冷媒により加えられる力は、膨出部３２よりも下方の平板部３１に対して冷媒により加えられる力よりも小さくなる。これにより、境界部３４ａ近傍に集中する応力は、境界部３４ｂ近傍に集中する応力よりも小さくなる。このため、幅狭部４２ｂの幅Ｗｂを幅狭部４２ａの幅Ｗａより狭くしても、蒸発器１の高い耐圧性を維持することができる。

本変形例では、図２（ａ）、（ｂ）に示した構成とは異なり、比較的幅の広い幅狭部４２ｂがプレート孔４１の上端部に形成されている。ここで、中間プレート４０やタンクヘッダ３０等は一般に図４に示すように対称構造を有しているため、ろう付け姿勢において上段に位置するプレート孔４１においては、幅狭部４２ｂがプレート孔４１の下端部に配置される。したがって、図２（ａ）、（ｂ）に示した構成と同様に、幅狭部４２ｂを比較的幅広に形成することによりプレート孔４１にろう溜まり部を確保できるため、扁平チューブ１１のチューブ孔１４の閉塞を生じ難くすることができる。また、幅狭部４２ｂでのプレート孔４１内壁面と扁平チューブ１１外壁面との間の間隔を比較的広くできるため、幅狭部４２ｂでのろう材の吸い上がりを緩和することもできる。

図５は、本実施形態の第２変形例における扁平チューブ１１とタンク部２０との接続部分近傍の構成を示す模式図である。図５（ａ）、（ｂ）は、図２（ａ）、（ｂ）にそれぞれ対応する部分を示している。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本変形例では、膨出部３２がプレート孔４１の長手方向中央部近傍に配置されている。このため、膨出部３２と平板部３１との間の一方の境界部３４ａはプレート孔４１の上方寄りに位置し、他方の境界部３４ｂはプレート孔４１の下方寄りに位置している。

プレート孔４１における境界部３４ａに対向する位置には、プレート孔４１の内壁面から互いに向き合う方向に突出する一対の突出部４３ｄが形成されている。またプレート孔４１における境界部３４ｂに対向する位置には、同様に突出する一対の突出部４３ｄが形成されている。これにより、プレート孔４１の上方寄りには幅狭部４２ｄが形成され、下方寄りには幅狭部４２ｅが形成されている。幅狭部４２ｄより平板部３１側には幅広部４４ｄが形成され、幅狭部４２ｄ、４２ｅより膨出部３２側には幅広部４４ｅが形成され、幅狭部４２ｅより平板部３１側には幅広部４４ｆが形成されている。幅広部４４ｅは幅狭部４２ｄ、４２ｅに挟まれており、膨出部３２に重なって配置されている。プレート孔４１は、２つの幅狭部４２ｄ、４２ｅでそれぞれくびれた形状を有している。

図５（ａ）中の矢印で表しているように、膨出部３２よりも上方の平板部３１に対して冷媒により加えられる力と、膨出部３２よりも下方の平板部３１に対して冷媒により加えられる力とはほぼ等しくなっている。これにより、境界部３４ａ近傍に集中する応力と境界部３４ｂ近傍に集中する応力とはほぼ等しくなる。このため本変形例では、幅狭部４２ｄ、４２ｅがほぼ同一の幅Ｗｄ（Ｗｄ＜Ｗｃ）に形成されている。

本変形例では、プレート孔４１の上端部及び下端部はいずれも比較的幅広の幅Ｗｃに形成されているため、幅狭部の幅を調節するまでもなくろう溜まり部が確保される。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態における蒸発器の扁平チューブ１１とタンク部２０との接続部分の構成を示す模式図である。図６（ａ）、（ｂ）は、図２（ａ）、（ｂ）にそれぞれ対応する部分を示している。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態では、膨出部３２と平板部３１との間の一方の境界部３４ａはプレート孔４１の長手方向中央部近傍に位置し、他方の境界部３４ｂはプレート孔４１の下端部近傍に位置している。

プレート孔４１の長手方向中央部近傍、すなわちタンクヘッダ３０の境界部３４ａに対向する位置近傍には、プレート孔４１の内壁面から互いに向き合う方向に突出する一対の突出部４３ａが形成されている。これにより、プレート孔４１の長手方向中央部近傍には、短手方向の幅Ｗａが部分的に狭くなった幅狭部４２ａが形成されている（Ｗａ＜Ｗｃ）。

一方、プレート孔４１の下端部近傍、すなわちタンクヘッダ３０の境界部３４ｂに対向する位置近傍には、上記のような突出部が形成されていない。これにより、プレート孔４１の下端部近傍には幅狭部が形成されず、当該下端部近傍での幅Ｗｄはプレート孔４１の大部分の領域における幅Ｗｃにほぼ等しくなっている（Ｗｄ≒Ｗｃ）。

本実施形態では、プレート孔４１において幅狭部が形成される領域を減少させているため、ろう材の吸い上げによるチューブ孔１４の閉塞を第１実施形態よりもさらに生じ難くすることができる。図２（ａ）、（ｂ）に示した構成と同様に、境界部３４ｂ近傍に集中する応力は境界部３４ａ近傍に集中する応力よりも小さくなるため、境界部３４ｂ近傍でのプレート孔４１の幅Ｗｄを比較的幅広に形成しても、蒸発器の高い耐圧性を維持することができる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、扁平な長六角形状の断面形状を有する扁平チューブ１１を例に挙げたが、扁平チューブの断面形状は長円形状や扁平な平行四辺形状等の他の形状であってもよい。

また上記実施形態では、１６個のチューブ孔１４を備えた多穴の扁平チューブ１１を例に挙げたが、扁平チューブのチューブ孔の個数は１６個以外でもよいし、単穴の扁平チューブを用いてもよい。

上記実施形態では、プレートヘッダ５０にかしめ部５２を設けたが、かしめ部をタンクヘッダ３０あるいは中間プレート４０に設けてもよい。さらに、かしめ部を別体のかしめ部材によって提供してもよい。

また、突出部の形状は、台形凸条に限らず、長方形の凸条、半円柱あるいは半楕円柱の凸条として設けられてもよい。また、突出部は、中間プレート４０のタンクヘッダ３０に面する側面にだけ設けられてもよい。また、突出部は、プレート孔４１の片側にだけ設けられてもよい。

さらに上記実施形態では、熱交換器として蒸発器を例に挙げたが、他の熱交換器にも適用できる。

また上記実施形態では、冷媒としてＣＯ_２を例に挙げたが、他の冷媒を用いることもできる。

第１実施形態における蒸発器の概略の構成を模式的に示す斜視図である。 第１実施形態における扁平チューブとタンク部との接続部分近傍の構成を示す模式図である。 第１実施形態の第１変形例における扁平チューブとタンク部との接続部分近傍の構成を示す模式図である。 中間プレートの構成を示す図である。 第１実施形態の第２変形例における扁平チューブとタンク部との接続部分近傍の構成を示す模式図である。 第２実施形態における扁平チューブとタンク部との接続部分近傍の構成を示す模式図である。

符号の説明

１ 蒸発器（熱交換器）
１１ 扁平チューブ
２０ タンク部
３０ タンクヘッダ
３１ 平板部
３２ 膨出部
３３ 冷媒流路
３４ａ、３４ｂ 境界部
４０ 中間プレート
４１ プレート孔
４２ａ、４２ｂ、４２ｄ、４２ｅ 幅狭部
４３ａ、４３ｂ、４３ｄ、４３ｅ 突出部
４４ａ、４４ｂ、４４ｄ、４４ｅ、４４ｆ 幅広部
５０ プレートヘッダ
５１ チューブ挿入孔

Claims (7)

1. 内部に冷媒を流通させる複数の扁平チューブ（１１）と、前記複数の扁平チューブ（１１）の端部に配置されたタンク部（２０）とを備えた熱交換器であって、
   前記タンク部（２０）は、前記複数の扁平チューブ（１１）がそれぞれ挿入される扁平形状の複数のチューブ挿入孔（５１）が形成されたプレートヘッダ（５０）と、前記プレートヘッダ（５０）に組み合わされるタンクヘッダ（３０）と、前記プレートヘッダ（５０）及び前記タンクヘッダ（３０）間に介在する中間プレート（４０）とがろう付けにより一体化された構造を備え、
   前記中間プレート（４０）には、前記複数の扁平チューブ（１１）の先端部がそれぞれ挿入される扁平形状の複数のプレート孔（４１）が前記チューブ挿入孔（５１）に対応する位置に形成され、
   前記タンクヘッダ（３０）は、前記中間プレート（４０）に当接して接合された平板部（３１）と、前記平板部（３１）から前記中間プレート（４０）の反対側に膨出し、前記プレート孔（４１）を介して前記複数の扁平チューブ（１１）のそれぞれに連通する冷媒流路（３３）を形成する膨出部（３２）とを有し、
   前記プレート孔（４１）は、前記膨出部（３２）と前記平板部（３１）との境界部（３４ａ、３４ｂ）近傍に、短手方向の幅（Ｗａ、Ｗｂ）が狭く形成された幅狭部（４２ａ、４２ｂ）を有し、かつ前記扁平チューブ（１１）の挿入方向に前記境界部（３４ａ、３４ｂ）を見たときに、前記幅狭部（４２ａ、４２ｂ）に前記境界部（３４ａ、３４ｂ）が重なって位置していることを特徴とする熱交換器。
2. 前記プレート孔（４１）は、前記幅狭部（４２ａ、４２ｂ）より前記膨出部（３２）側に、前記幅狭部（４２ａ、４２ｂ）より幅が広い部位を有していることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記プレート孔（４１）は、前記幅狭部（４２ａ、４２ｂ）より前記平板部（３１）側に、前記幅狭部（４２ａ、４２ｂ）より幅が広い部位を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 前記中間プレート（４０）は、前記プレート孔（４１）を介して対面する内壁面から互いに向き合う方向に突出し、前記幅狭部（４２ａ、４２ｂ）を形成する一対の突出部（４３ａ、４３ｂ）を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 内部に冷媒を流通させる複数の扁平チューブ（１１）と、前記複数の扁平チューブ（１１）の端部に配置されたタンク部（２０）とを備えた熱交換器であって、
   前記タンク部（２０）は、前記複数の扁平チューブ（１１）がそれぞれ挿入される扁平形状の複数のチューブ挿入孔（５１）が形成されたプレートヘッダ（５０）と、前記プレートヘッダ（５０）に組み合わされるタンクヘッダ（３０）と、前記プレートヘッダ（５０）及び前記タンクヘッダ（３０）間に介在する中間プレート（４０）とがろう付けにより一体化された構造を備え、
   前記中間プレート（４０）には、前記複数の扁平チューブ（１１）の先端部がそれぞれ挿入される扁平形状の複数のプレート孔（４１）が前記チューブ挿入孔（５１）に対応する位置に形成され、
   前記タンクヘッダ（３０）は、前記中間プレート（４０）に当接して接合された平板部（３１）と、前記平板部（３１）から前記中間プレート（４０）の反対側に膨出し、前記プレート孔（４１）を介して前記複数の扁平チューブ（１１）のそれぞれに連通する冷媒流路（３３）を形成する膨出部（３２）とを有し、
   前記プレート孔（４１）は、前記膨出部（３２）と前記平板部（３１）との境界部（３４ａ、３４ｂ）近傍に、短手方向の幅（Ｗａ、Ｗｂ）が狭く形成された幅狭部（４２ａ、４２ｂ）を有しており、
   前記膨出部（３２）は、前記プレート孔（４１）の長手方向中央部に対して所定方向にずれて配置されており、
   前記プレート孔（４１）は、第１の幅狭部（４２ａ）と、前記第１の幅狭部（４２ａ）よりも前記長手方向中央部からの距離が遠く、前記第１の幅狭部（４２ａ）よりも幅広に形成された第２の幅狭部（４２ｂ）とを有していることを特徴とする熱交換器。
6. 前記第２の幅狭部（４２ｂ）は、前記プレート孔（４１）の長手方向端部に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
7. 前記冷媒として二酸化炭素が用いられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の熱交換器。

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