(57)【要約】【課題】Ｕ字管とＵ字管を支持する支持体との接合部における応力集中を抑制することができる熱交換器の提供にある。【解決手段】互い並列に配置され、作動流体を通す複数のＵ字管１２と、複数のＵ字管１２が挿入される複数の通孔を備え、複数のＵ字管１２に支持されるフィン１３と、複数のＵ字管１２を支持する支持体と、を備え、フィン１３の周囲の熱交換流体と作動流体との熱交換を行い、作動流体が熱交換流体との熱交換によりＵ字管１２内にて相変化する熱交換器１０において、複数のＵ字管１２は、熱交換時において作動流体が相変化する前の相変化前域を含む第１Ｕ字管１２Ａと、熱交換時において作動流体が相変化する相変化域を含む第２Ｕ字管１２Ｂと、熱交換時において作動流体が相変化した後の相変化後域を含む第３Ｕ字管１２Ｃと、を有し、フィン１３において相変化前域と相変化域との間が分割された。【選択図】  図１
2014095503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互い並列に配置され、作動流体を通す複数のＵ字管と、
前記複数のＵ字管が挿入される複数の通孔を備え、前記複数のＵ字管に支持されるフィンと、
前記複数のＵ字管を支持する支持体と、を備え、
前記フィンの周囲の熱交換流体と前記作動流体との熱交換を行い、
前記作動流体が前記熱交換流体との熱交換により前記Ｕ字管内にて相変化する熱交換器において、
前記複数のＵ字管は、
熱交換時において前記作動流体が相変化する前の相変化前域を含む第１Ｕ字管と、
熱交換時において前記作動流体が相変化する相変化域を含む第２Ｕ字管と、
熱交換時において前記作動流体が相変化した後の相変化後域を含む第３Ｕ字管と、を有し、
前記フィンにおいて前記相変化前域と前記相変化域との間が分割されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記フィンにおいて前記相変化域と前記相変化後域との間が分割されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第２Ｕ字管は、往きの作動流体を通す往き管部と、戻りの作動流体を通す戻り管部とを有し、
前記フィンにおいて前記往き管部と戻り管部との間が分割されていることを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器。
【請求項４】
前記熱交換流体は、内燃機関の排気ガスとすることを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱交換器に関し、特に、作動流体を通すＵ字管と、Ｕ字管に固定された熱交換のためのフィンを備えた熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱交換器としては、例えば、図１０に示す構造の熱交換器１００が知られている。
図１０に示す熱交換器１００は、ケース１０１と、作動流体を通す複数のＵ字管１０２と、複数のＵ字管１０２により支持される多数のフィン１０３と、Ｕ字管１０２から戻った作動流体を別のＵ字管へ通すヘッダー１０４を備えている。
この熱交換器１００では熱交換流体（図１０において白抜矢印にて示す）がＵ字管１０２およびフィン１０３の周囲を通過するが、Ｕ字管１０２を通る作動流体と交差する方向へ熱交換流体が流れる。
そして、熱交換流体がＵ字管１０２およびフィン１０３の周囲を通過するとき、Ｕ字管１０２を通る作動流体と熱交換流体との熱交換が行われる。
熱交換により相変化する作動流体を用いる場合、複数のＵ字管１０２は、熱交換時において相変化する前の作動流体を通すＵ字管１０２と、相変化する作動流体を含むＵ字管１０２と、相変化した後の作動流体を含むＵ字管１０２を有することになる。
【０００３】
一方、別の従来技術としては、例えば、特許文献１に開示された熱交換器が知られている。
特許文献１に開示された熱交換器は、複数のプレートフィンと、プレートフィンを貫通する媒体管を備えている。
媒体管の一部は入口ヘッダー部と接続され、入口ヘッダー部と接続された媒体管の他の媒体管は、入口ヘッダー管と平行して設けられた出口ヘッダー管に接続されている。
媒体管における入口ヘッダー部および出口ヘッダー部の反対側に全ての媒体管と接続される中間ヘッダー管が設けられている。
複数のプレートフィンは、入口ヘッダー部と出口ヘッダー部に接続された媒体管のうち、互いに接近した部分においてそれぞれ分割されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−２５９０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１０に示す熱交換器１００では、熱交換時において相変化する前の作動流体を通すＵ字管１０２と、相変化する作動流体を含むＵ字管１０２と、相変化した後の作動流体を含むＵ字管１０２との間では、熱膨張差が生じる。
特に、熱交換時において相変化する前の作動流体を通すＵ字管１０２と相変化する作動流体を含むＵ字管１０２との間では、温度差が大きく熱膨張差も大きくなる。
また、相変化する作動流体を通すＵ字管では、往きの管部と戻りの管部との間でも温度差により著しく熱膨張差が生じる場合がある。
しかしながら、全てのＵ字管１０２がフィン１０３に拘束されるため、Ｕ字管１０２の変形は規制され、Ｕ字管１０２ではケース１０１との接合部に応力が集中する。
その結果、Ｕ字管１０２とケース１０１との接合部の破断を招くおそれがある。
【０００６】
一方、特許文献１に開示された熱交換器では、複数の熱媒体管において管内温度が異なる部分でフィンを分割する点が開示されているに過ぎない。
従って、特許文献１に開示された熱交換器を図１０に示す熱交換器に適用しても、図８に示す熱交換器の問題を解決することはできない。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、Ｕ字管とＵ字管を支持する支持体との接合部における応力集中を緩和することができる熱交換器の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、互い並列に配置され、作動流体を通す複数のＵ字管と、前記複数のＵ字管が挿入される複数の通孔を備え、前記複数のＵ字管に支持されるフィンと、前記複数のＵ字管を支持する支持体と、を備え、前記フィンの周囲の熱交換流体と前記作動流体との熱交換を行い、前記作動流体が前記熱交換流体との熱交換により前記Ｕ字管内にて相変化する熱交換器において、前記複数のＵ字管は、熱交換時において前記作動流体が相変化する前の相変化前域を含む第１Ｕ字管と、熱交換時において前記作動流体が相変化する相変化域を含む第２Ｕ字管と、熱交換時において前記作動流体が相変化した後の相変化後域を含む第３Ｕ字管と、を有し、前記フィンにおいて前記相変化前域と前記相変化域との間が分割されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、フィンにおいて相変化前域と相変化域との間が分割されているから、第１Ｕ字管と第２Ｕ字管との間ではフィンを介して互いに拘束されることなく、熱膨張量に応じてそれぞれ変形することができる。
従って、第２Ｕ字管が第１Ｕ字管よりも大きく変形しても、第２Ｕ字管と支持体との接合部における応力集中が緩和することができ、接合部の破断を防止することができる。
なお、フィンの分割とは、完全にフィンが分離されている場合のほか、フィンが完全に分離されない場合が含まれる。
フィンが完全に分離されない場合、第１Ｕ字管および第２Ｕ字管の熱膨張量に応じて互いに独立して変形することができる程度の接続部がフィンの分離箇所に形成される。
【００１０】
また、上記の熱交換器において、前記フィンにおいて前記相変化域と前記相変化後域との間が分割されている構成としてもよい。
この場合、第２Ｕ字管と第３Ｕ字管との間ではフィンを介して互いに拘束されることなく、熱膨張量に応じてそれぞれ変形することができる。
【００１１】
また、上記の熱交換器において、前記第２Ｕ字管は、往きの作動流体を通す往き管部と、戻りの作動流体を通す戻り管部とを有し、前記フィンにおいて前記往き管部と戻り管部との間が分割されている構成としてもよい。
この場合、往き管部と戻り管部との間ではフィンを介して拘束されることなく、熱膨張量に応じてそれぞれ変形することができる。
【００１２】
また、上記の熱交換器において、前記熱交換流体は、内燃機関の排気ガスとする構成としてもよい。
この場合、内燃機関における燃焼により高温となる排気ガスを熱交換流体として利用することができ、例えば、ランキンサイクル装置における蒸発器に適用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、Ｕ字管とＵ字管を支持する支持体との接合部における応力集中を緩和することができる熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る熱交換器の概要を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る熱交換器の正面図である。
【図３】（ａ）は図２におけるＡ−Ａ線矢視図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ線矢視図であり、（ｃ）はＣ−Ｃ線矢視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る熱交換器の概要を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る熱交換器の正面図である。
【図６】図５におけるＤ−Ｄ線矢視図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る熱交換器の正面図である。
【図８】図７におけるＥ−Ｅ線矢視図である。
【図９】変形例に係るフィンの正面図である。
【図１０】従来の熱交換器の概要を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る熱交換器について図面を参照して説明する。
本実施形態の熱交換器は、車両に搭載される車載用熱交換器であり、特に、車両に搭載された内燃機関としてのエンジンの廃熱を利用し、廃熱の熱エネルギーを機械的エネルギーに変換するランキンサイクル回路に設ける車載用熱交換器である。
【００１６】
図１に示す熱交換器１０は、エンジンの排気ガス（図１の白抜矢印Ｆにより示す）が流通する排気管（図示せず）内に設置されている。
排気ガスは熱交換流体に相当する。
図１および図２に示すように、熱交換器１０は、ケース１１と、作動流体としての冷媒を通す複数のＵ字管１２と、Ｕ字管１２にろう付けされた複数のフィン１３と、ケース１１の外で冷媒の流れを反転させるヘッダー１４を備えている。
【００１７】
図１、図２に示すように、ケース１１は、一対の側板１５、１６と、天板１７と、底板１８とを備えており、ケース１１内には、複数のＵ字管１２および複数のフィン１３を収容する空間が形成されている。
ケース１１の天板１７及び底板１８とは、上下に位置するものに限らず、側板１５、１６と交差する一対の壁板を指すものとする。
本実施形態のケース１１はステンレス鋼により形成されている。
【００１８】
図１、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、Ｕ字管１２は、互いに平行な一対の直管部１９と、一対の直管部１９を接続する曲管部２０を備えている。
本実施形態のＵ字管１２はステンレス鋼により形成されている。
本実施形態では、一対の直管部１９が排気ガスの流れ方向において前後位置となるように、Ｕ字管１２はケース１１内において水平に配置されているほか、排気ガスがＵ字管１２を通る冷媒と交差する方向へ流れるように配置されている。
さらに、互いに隣り合うＵ字管１２が天板１７から底板１８へ向けて上下位置となるように、複数のＵ字管１２がケース１１内に並列に配設されている。
本実施形態の熱交換器１０では９本のＵ字管１２がケース１１内に配設されている。  
【００１９】
ケース１１の一方の側板１５には複数の通孔（図示せず）が形成されており、Ｕ字管１２の直管部１９は通孔に挿入されて側板１５とろう付けされている。
従って、側板１５はＵ字管１２を支持する支持体に相当する。
通孔に挿通されてケース１１の外側へ突出する直管部１９の端部はケース１１の外側に配置されるヘッダー１４にろう付けにより接続され、Ｕ字管１２の基部を成している。
Ｕ字管１２の曲管部２０はケース１１内においてケース１１の他方の側板１６と対向する。
【００２０】
図１、図３（ｃ）に示すように、ヘッダー１４は外壁２１により密閉された空間を内部に有する箱体であり、内部の空間は仕切り壁２２、２３、２４により４分割され、４個の部屋を有する。
外部から冷媒が流入する流入口２５を備えた第１室２６は、仕切り壁２２、２３により仕切られて区画された部屋である。
第１室２６は、ヘッダー１４において排気ガスの流れ方向の下流側であって、ケース１１の底板１８側に形成される。
第１室２６には、底板１８側の３本のＵ字管１２において排気ガスの導出側となる直管部１９と連通する３個の入口孔２７が形成されている。
【００２１】
第２室２８は、仕切り壁２３、２４により仕切られて区画された部屋である。
第２室２８は、ヘッダー１４において排気ガスの流れ方向の上流側であって、ケース１１の底板１８側に形成されている。
第２室２８には、底板１８側の３本のＵ字管１２における排気ガスの導入側となる直管部１９が接続される３個の出口孔２９が形成されている。
このため、流入口２５から第１室２６に導入された冷媒は、第１室２６の入口孔２７から底板１８側の３本のＵ字管１２を通り、第２室２８の出口孔２９から第２室２８へ導入される。
また、第２室２８は第１室２６より大きな空間であり、第２室２８における出口孔２９の上部には、３個の入口孔３０が形成されている。
第２室２８の入口孔３０は、底板１８側の３本のＵ字管１２と天板１７側に位置する３本のＵ字管１２の間に位置する３本のＵ字管１２における排気ガスの導入側となる直管部１９と連通する。
従って、第２室２８の出口孔２９から第２室２８へ導入された冷媒は、入口孔３０と連通されたＵ字管１２へ流入される。
【００２２】
第３室３１は仕切り壁２２、２３により仕切られて区画された部屋である。
第３室３１は、ヘッダー１４において排気ガスの流れ方向の下流側であって、第１室２６よりもケース１１の天板１７側に形成されている。
第３室３１には、３個の出口孔３２が形成されており、出口孔３２は、底板１８側の３本のＵ字管１２と天板１７側に位置する３本のＵ字管１２の間に位置する３本のＵ字管１２における排気ガスの導出側となる直管部１９が接続される。
このため、第２室２８の入口孔３０から底板１８側の３本のＵ字管１２と天板１７側に位置する３本のＵ字管１２の間に位置する３本のＵ字管１２へ導入された冷媒は、第３室３１の出口孔３２から第３室３１へ導入される。
また、第３室３１は第２室２８と同じ大きさ空間を有しており、第３室３１における出口孔３２の上部には、３個の入口孔３３が形成されている。
第３室３１の入口孔３３は、天板１７側の３本のＵ字管１２における排気ガスの導出側となる直管部１９と連通する。
従って、第３室３１の出口孔３２から第３室３１へ導入された冷媒は、入口孔３３と連通されたＵ字管１２へ流入される。
【００２３】
第４室３４は仕切り壁２３、２４により仕切られて区画された部屋である。
第４室３４は、ヘッダー１４において排気ガスの流れ方向の上流側であって、第２室２８よりもケース１１の天板１７側に形成される。
第４室３４には、３個の出口孔３５が形成されており、出口孔３５は、天板１７側の３本のＵ字管１２における排気ガスの導入側となる直管部１９が接続される。
このため、第３室３１の入口孔３３から天板１７側の３本のＵ字管１２へ導入された冷媒は、第４室３４の出口孔３５から第４室３４へ導入される。
第４室３４には、第４室３４内の冷媒を外部へ流出する流出口３６が設けられている。
【００２４】
ヘッダー１４とＵ字管１２が接続されることにより、第１室２６に導入される冷媒はＵ字管１２を通って第２室２８、第３室３１から第４室３４へ供給され、第４室３４から外部へ流出する。
図１に示すように、本実施形態の熱交換器１０は、複数のＵ字管１２とヘッダー１４の構成により、連続する冷媒の流路が形成され、ヘッダー１４に導入された冷媒はケース１１内を何度も通って最終的にヘッダー１４から流出される。
【００２５】
本実施形態の冷媒は排気ガスとの熱交換によりＵ字管１２内において相変化する性質を有している。
本実施形態では、熱交換時において底板１８側のＵ字管１２を通る冷媒は液相の状態にある。
そして、熱交換時において底板１８側のＵ字管１２と天板１７側のＵ字管１２との間のＵ字管１２を通る冷媒は、液相から気相へ相変化する状態にある。
熱交換時において天板１７側のＵ字管１２を通る冷媒は気相の状態にある。
本実施形態では、説明の便宜上、底板１８側の３本のＵ字管１２を第１Ｕ字管１２Ａとする。
また、説明の便宜上、底板１８側の３本のＵ字管１２および天板１７側の３本のＵ字管１２との間に位置する３本のＵ字管１２を、第２Ｕ字管１２Ｂとする。
さらに、天板１７側の３本のＵ字管１２を第３Ｕ字管１２Ｃとする。
上下３本を単位とした第１Ｕ字管１２Ａ群、第２Ｕ字管１２Ｂ群および第３Ｕ字管１２Ｃ群がそれぞれ構成されている。
【００２６】
天板１７側の３本の第３Ｕ字管１２Ｃでは、図３（ａ）に示すように、排気ガスの導出側（下流側）に位置する直管部１９をヘッダー１４から曲管部２０へ向かう往きの冷媒が通る。
そして、排気ガスの導入側（上流側）に位置する直管部１９を曲管部２０からヘッダー１４へ向かう戻りの冷媒が通る。
３本の第２Ｕ字管１２Ｂでは、図３（ｂ）に示すように、排気ガスの導入側（上流側）に位置する直管部１９をヘッダー１４から曲管部２０へ向かう往きの冷媒が通る。
そして、排気ガスの導出側（下流側）に位置する直管部１９を曲管部２０からヘッダー１４へ向かう戻りの冷媒が通る。
また、底板１８側の３本の第１Ｕ字管１２Ａでは、第３Ｕ字管１２Ｃと同様に、排気ガスの導出側（下流側）に位置する直管部１９をヘッダー１４から曲管部２０へ向かう往きの冷媒が通る。
そして、排気ガスの導入側（上流側）に位置する直管部１９を曲管部２０からヘッダー１４へ向かう戻りの冷媒が通る。
【００２７】
本実施形態では、第１Ｕ字管１２Ａには液相の冷媒が通る。
つまり、第１Ｕ字管１２Ａは冷媒が相変化する前の相変化前域（液域）を含むＵ字管１２である。
第２Ｕ字管１２Ｂには液相から気相へ相変化中の冷媒が通る。
つまり、第２Ｕ字管１２Ｂは冷媒が相変化する相変化域（沸騰域）を含むＵ字管１２である。
そして、第３Ｕ字管１２Ｃには気相の冷媒が通る。
つまり、第３Ｕ字管１２Ｃは冷媒が相変化した後の相変化後域（過熱蒸気域）を含むＵ字管１２である。
このため、第２Ｕ字管１２Ｂは、第１Ｕ字管１２Ａと比較して温度が高く、第１Ｕ字管１２Ａと比較して熱膨張による変形は大きい。
また、第３Ｕ字管１２Ｃは第２Ｕ字管１２Ｂと比べて温度は高い。
このため、第２Ｕ字管１２Ｂにおける熱膨張による変形は、第１Ｕ字管１２Ａにおける熱膨張による変形よりも大きくなり、第３Ｕ字管１２Ｃにおける熱膨張による変形は、第２Ｕ字管１２Ｂにおける熱膨張による変形よりも大きくなる。
【００２８】
本実施形態では、ケース１１内に配置されるＵ字管１２の直管部１９には、多数のフィン１３が装着されている。
フィン１３はステンレス鋼により形成された金属板であり、図１に示すように、フィン１３には直管部１９を挿通する複数の通孔３７が形成されている。
ケース１１の側板１５、１６間の排気ガスの流路は、多数のフィン１３により仕切られ、フィン１３の面は排気ガスの流れ方向に沿う。
互いに隣り合うフィン１３の間には隙間が形成されており、この隙間に排気ガスが流通されることによりフィン１３に排気ガスの熱を伝達し易くする。
【００２９】
本実施形態のフィン１３は、第１Ｕ字管１２Ａと第２Ｕ字管１２Ｂとの間において物理的に分断されて分割されているほか、第２Ｕ字管１２Ｂと第３Ｕ字管１２Ｃとの間においても物理的に分断されて分割されている。
このため、フィン１３は、底板１８側の３本の第１Ｕ字管１２Ａに装着されている第１フィン部３８と、第２Ｕ字管１２Ｂに装着されている第２フィン部３９と、第３Ｕ字管１２Ｃに装着されている第３フィン部４０の３つの部分に分割されている。
つまり、本実施形態のフィン１３は、相変化前域と相変化域との間において分割されているとともに、相変化域と相変化後域との間にて分割されている。
フィン１３を第１フィン部３８〜第３フィン部４０の３つに分断することにより、第１フィン部３８に拘束される第１Ｕ字管１２Ａ群、第２フィン部３９に拘束される第２Ｕ字管１２Ｂ群、第３フィン部４０に拘束される第３Ｕ字管１２Ｃ群、は互いに独立して変形可能となる。
【００３０】
さらに、本実施形態では、フィン１３の第２フィン部３９における第２Ｕ字管１２Ｂの直管部１９の間が分割されている。
これは、本実施形態では、第２Ｕ字管１２Ｂの直管部１９の間に生じる熱膨張差を考慮しているためである。
従って、第２フィン部３９の第２Ｕ字管１２Ｂ群において、往きの冷媒が通る直管部１９と帰りの冷媒が通る直管部１９は互いに独立して変形可能となる。
因みに、第２Ｕ字管１２Ｂの直管部１９の間に生じる熱膨張差が、考慮する必要がない程度に小さい場合は、第２フィン部３９における第２Ｕ字管１２Ｂの直管部１９の間を分割しなくてもよい。
【００３１】
次に、本実施形態の熱交換器１０による冷媒と排気ガスとの熱交換について説明する。
車両に搭載されたエンジンが駆動される状態では、エンジンの排気ガスは排気管（図示せず）を通り、熱交換器１０を通過する。
熱交換器１０を通過する排気ガスは、多数のフィン１３の面に沿って流れ、フィン１３は高温の排気ガスにより加熱される。
【００３２】
一方、熱交換器１０のＵ字管１２には冷媒が流れており、冷媒はフィン１３、Ｕ字管１２とフィン１３を接合するろう材および直管部１９を介してフィン１３の周囲の排気ガスと熱交換を行う。
本実施形態では、第１Ｕ字管１２Ａを通る冷媒はヘッダー１４の第１室２６から導入されているため、液相の冷媒が高温の排気ガスと熱交換される。
第２Ｕ字管１２Ｂを通る冷媒は、第１Ｕ字管１２Ａで既に熱交換された冷媒であり、第２Ｕ字管１２Ｂにおける高温の排気ガスとの熱交換により、液相から気相へ相変化中の状態にある。
このため、第２Ｕ字管１２Ｂは第１Ｕ字管１２Ａと比較すると高温であり、第２Ｕ字管１２Ｂの熱膨張は第１Ｕ字管１２Ａの熱膨張よりも大きい。
第２Ｕ字管１２Ｂの往きの冷媒は、ヘッダー１４の第２室２８から導入される冷媒であり、冷媒において液相の冷媒が占める割合が高い。
一方、第２Ｕ字管１２Ｂの戻りの冷媒では、冷媒において気相の冷媒が占める割合が高い。
従って、第２Ｕ字管１２Ｂでは、戻りの冷媒が通る直管部１９は、気相の冷媒が占める割合が高く、オイルの熱抵抗が大きく、往きの冷媒が通る直管部１９よりも熱膨張が大きくなる。
因みに、オイルの熱抵抗は、液域を含む第１Ｕ字管１２Ａでは小さく、沸騰域を含む第２Ｕ字管１２Ｂでは、過熱蒸気域を含む第３Ｕ字管１２Ｃと同程度の熱抵抗となる。
従って、第１Ｕ字管１２Ａでは、相変化による影響が小さく、かつ、オイルの熱抵抗が小さいため、第１Ｕ字管１２Ａの変形量は最も小さい。
また、第２Ｕ字管１２Ｂでは、相変化による影響が小さく、かつ、オイルの熱抵抗が大きいため、第２Ｕ字管１２Ｂの変形量は第１Ｕ字管１２Ａの変形量よりも大きい。
第３Ｕ字管１２Ｃでは、相変化による影響が大きく、かつ、オイルの熱抵抗も大きいため、第３Ｕ字管１２Ｃの変形量は最も大きい。
【００３３】
フィン１３が３つのフィン部３８〜４０に分割されていることから、第１Ｕ字管１２Ａと第２Ｕ字管１２Ｂとの間ではフィン１３を介して互いに拘束されることなく、第１Ｕ字管１２Ａは変形する。
第２Ｕ字管１２Ｂは、第１Ｕ字管１２Ａおよび第３Ｕ字管１２Ｃに拘束されることなく変形する。
第３Ｕ字管１２Ｃは、第２Ｕ字管１２Ｂに拘束されることなく変形する。
つまり、第１Ｕ字管１２Ａ、第２Ｕ字管１２Ｂおよび第３Ｕ字管１２Ｃは、それぞれの熱膨張量に応じてそれぞれ独立して変形する。
このため、第１Ｕ字管１２Ａとケース１１における側板１５との接合部では応力集中が緩和される。
また、第３Ｕ字管１２Ｃでは、第１Ｕ字管１２Ｃとケース１１における側板１５との接合部では応力集中が緩和される。
さらに、第２フィン部３９における第２Ｕ字管１２Ｂの直管部１９の間が分割されていることから、第２フィン部３９の第２Ｕ字管１２Ｂ群において、往きの冷媒が通る直管部１９と帰りの冷媒が通る直管部１９は互いに拘束されることなく変形する。
【００３４】
本実施形態に係る熱交換器１０は、以下の作用効果を奏する。
（１）フィン１３において相変化前域を含む第１Ｕ字管１２Ａと相変化域を含む第２Ｕ字管１２Ｂとの間が分割されているから、第１Ｕ字管１２Ａと第２Ｕ字管１２Ｂとの間ではフィン１３を介して互いに拘束されることなく、熱膨張量に応じてそれぞれ変形することができる。従って、第２Ｕ字管１２Ｂが第１Ｕ字管１２Ａよりも大きく変形しても、第２Ｕ字管１２Ｂとケース１１との接合部における応力集中が緩和することができ、接合部の破断を防止することができる。
（２）フィン１３において相変化域を含む第２Ｕ字管１２Ｂと相変化後域を含む第３Ｕ字管１２Ｃとの間が分割されているから、第２Ｕ字管１２Ｂと第３Ｕ字管１２Ｃとの間ではフィン１３を介して互いに拘束されることなく、熱膨張量に応じてそれぞれ変形することができる。従って、第３Ｕ字管１２Ｃが第２Ｕ字管１２Ｂよりも大きく変形しても、第３Ｕ字管１２Ｃとケース１１との接合部における応力集中が緩和することができ、接合部の破断を防止することができる。
【００３５】
（３）内燃機関における燃焼により高温となる排気ガスを熱交換流体として利用することができ、例えば、熱交換器１０をランキンサイクル装置における蒸発器に適用することができる。
（４）Ｕ字管１２に装着されるフィン１３は、冷媒の相変化を考慮した位置において分割されているから、Ｕ字管１２とケース１１との接合部における応力集中をより緩和することができ、接合部の破断を防止することができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態に係る熱交換器について説明する。
本実施形態の熱交換器では、ヘッダーの構成と、Ｕ字管の配設状態が第１の実施形態の熱交換器と相違する。
本実施形態では、第１の実施形態の形態と同一の構成については第１の実施形態の説明を援用し、共通の符号を用いる。
【００３７】
図４に示す熱交換器５０は、エンジンの排気ガス（図１の白抜矢印Ｆにより示す）が流通する排気管（図示せず）内に設置されている。
図４および図５に示すように、熱交換器５０は、ケース１１と、作動流体としての冷媒を通す複数のＵ字管１２と、Ｕ字管１２にろう付けされた複数のフィン５１と、ケース１１の外で冷媒の流れを反転させるヘッダー５２を備えている。
【００３８】
図４、図５に示すように、Ｕ字管１２は、互いに平行な一対の直管部１９と、一対の直管部１９を接続する曲管部２０を備えている。
本実施形態では、Ｕ字管１２は、ケース１１内において一対の直管部１９が互いに上下位置となるように水平に配置されているほか、排気ガスがＵ字管１２を通る冷媒と交差する方向へ流れるように配置されている。
さらに、互いに隣り合うＵ字管１２が排気ガスの流れ方向において前後位置となるように、複数（本実施形態では２本）のＵ字管１２がケース１１内に並列に配設されている。
また、互いに隣り合うＵ字管１２が天板１７から底板１８へ向けて上下位置となるように、複数（本実施形態では３本）のＵ字管１２がケース１１内に並列に配設されている。
本実施形態の熱交換器５０では６本のＵ字管１２がケース１１内に配設されている。
【００３９】
ケース１１の一方の側板１５には複数の通孔（図示せず）が形成されており、Ｕ字管１２の直管部１９は通孔に挿入されて側板１５とろう付けされている。
通孔に挿通されてケース１１の外側へ突出する直管部１９の端部はケース１１の外側に配置されるヘッダー５２にろう付けにより接続され、Ｕ字管１２の基部を成している。
【００４０】
図４、図６に示すように、ヘッダー５２は外壁５３により密閉された空間を内部に有する箱体であり、内部の空間は仕切り壁５４、５５、５６により４分割され、４個の部屋を有する。
外部から冷媒が流入する流入口５７を備えた第１室５８は、仕切り壁５４により仕切られて区画された部屋である。
第１室５８は、ヘッダー５２において最下部側に形成される。
第１室５８には、排気ガスの流れ方向において前後位置となる底板１８側の２本のＵ字管１２において下側の直管部１９と連通する２個の入口孔５９が形成されている。
【００４１】
第２室６０は、仕切り壁５４、５５により仕切られて区画された部屋である。
第２室６０は、ヘッダー５２において第１室５８の上側に形成されている。
第２室６０には、排気ガスの流れ方向において前後位置となる底板１８側の２本のＵ字管１２における上側の直管部１９が接続される２個の出口孔６１が形成されている。
このため、流入口５７から第１室５８に導入された冷媒は、第１室５８の入口孔５９から底板１８側の２本のＵ字管１２を通り、第２室６０の出口孔６１から第２室６０へ導入される。
また、第２室６０は第１室５８より大きな空間であり、第２室６０における出口孔６１の上部には、２個の入口孔６２が形成されている。
第２室６０の入口孔６２は、底板１８側の２本のＵ字管１２と天板１７側に位置する２本のＵ字管１２の間に位置する２本のＵ字管１２における下側の直管部１９と連通する。
従って、第２室６０の出口孔６１から第２室６０へ導入された冷媒は、入口孔６２と連通されたＵ字管１２へ流入される。
【００４２】
第３室６３は仕切り壁５５、５６により仕切られて区画された部屋である。
第３室６３は、ヘッダー５２において第２室６０の上側に形成されている。
第３室６３には、２個の出口孔６４が形成されており、出口孔６４は、底板１８側の２本のＵ字管１２と天板１７側に位置する２本のＵ字管１２の間に位置する２本のＵ字管１２における上側の直管部１９と接続される。
このため、第２室６０の入口孔６２から底板１８側の２本のＵ字管１２と天板１７側に位置する２本のＵ字管１２の間に位置する２本のＵ字管１２へ導入された冷媒は、第３室６３の出口孔６４から第３室６３へ導入される。
また、第３室６３は第２室６０と同じ大きさ空間を有しており、第３室６３における出口孔６４の上部には、２個の入口孔６５が形成されている。
第３室６３の入口孔６５は、天板１７側の２本のＵ字管１２における下側の直管部１９と連通する。
従って、第３室６３の出口孔６４から第３室６３へ導入された冷媒は、入口孔６５と連通されたＵ字管１２へ流入される。
【００４３】
第４室６６は仕切り壁５６により仕切られて区画された部屋である。
第４室６６は、ヘッダー５２において第３室６３の上側、すなわち、ヘッダー５２の最上部に形成されている。
第４室６６には、２個の出口孔６７が形成されており、出口孔６７は、天板１７側の２本のＵ字管１２における上側の直管部１９と接続される。
このため、第３室６３の入口孔６５から天板１７側の２本のＵ字管１２へ導入された冷媒は、第４室６６の出口孔６７から第４室６６へ導入される。
第４室６６には、第４室６６内の冷媒を外部へ流出する流出口６８が設けられている。
【００４４】
ヘッダー５２とＵ字管１２が接続されることにより、第１室５８に導入される冷媒はＵ字管１２を通って第２室６０、第３室６３から第４室６６へ供給され、第４室６６から外部へ流出する。
本実施形態の熱交換器５０は、複数のＵ字管１２とヘッダー５２の構成により、連続する冷媒の流路が形成され、ヘッダー５２に導入された冷媒はケース１１内を何度も通って最終的にヘッダー５２から流出される。
【００４５】
本実施形態の冷媒は排気ガスとの熱交換によりＵ字管１２内において相変化する性質を有している。
本実施形態では、熱交換時において底板１８側のＵ字管１２を通る冷媒は液相の状態にある。
そして、熱交換時において底板１８側のＵ字管１２と天板１７側のＵ字管１２との間のＵ字管１２を通る冷媒は、液相から気相へ相変化する状態にある。
熱交換時において天板１７側のＵ字管１２を通る冷媒は気相の状態にある。
本実施形態では、説明の便宜上、底板１８側の前後２本のＵ字管１２を第１Ｕ字管１２Ａとする。
また、説明の便宜上、底板１８側の前後２本のＵ字管１２と天板１７側の前後２本のＵ字管１２との間に位置する２本のＵ字管１２を、第２Ｕ字管１２Ｂとする。
さらに、天板１７側の前後２本のＵ字管１２を第３Ｕ字管１２Ｃとする。
前後２本を単位とした第１Ｕ字管１２Ａ群、第２Ｕ字管１２Ｂ群および第３Ｕ字管１２Ｃ群が構成されている。
【００４６】
第１Ｕ字管１２Ａにおける上下に位置する直管部１９は液相の冷媒が通る。
つまり、第１Ｕ字管１２Ａは冷媒が相変化する前の相変化前域（液域）を含むＵ字管１２である。
第１Ｕ字管１２Ａでは、下側の直管部１９を往きの冷媒が通り、戻りの冷媒は上側の直管部１９を通る。
第１Ｕ字管１２Ａの上下の直管部１９は排気ガスの流れ方向では互いに同じ位置であり、上下の直管部１９間の熱膨張差は小さく、第１Ｕ字管１２Ａの変形は小さい。
【００４７】
一方、第２Ｕ字管１２Ｂにおける直管部１９は液相から気相へ相変化中の冷媒が通る。
つまり、第２Ｕ字管１２Ｂは冷媒が相変化する相変化域（沸騰域）を含むＵ字管１２である。
第２Ｕ字管１２Ｂでは、往きの冷媒が通る下側の直管部１９は往き管部に相当し、戻りの冷媒が通る上側の直管部１９は戻り管部に相当する。
第２Ｕ字管１２Ｂは、第１Ｕ字管１２Ａと比較して温度が高い。
第２Ｕ字管１２Ｂの上下の直管部１９は排気ガスの流れ方向では互いに同じ位置であっても、液相に近い状態の冷媒が通る第２Ｕ字管１２Ｂの下の直管部１９と、気相に近い状態の冷媒が通る第２Ｕ字管１２Ｂの上の直管部１９との冷媒の相変化による熱膨張差は大きい。
第２Ｕ字管１２Ｂにおける上下の直管部１９の熱膨張差により、曲管部２０側が底板１８側へ向かう変形が生じる。
【００４８】
第３Ｕ字管１２Ｃにおける上下に位置する直管部１９は気相の冷媒が通る。
つまり、第３Ｕ字管１２Ｃは冷媒が相変化した後の相変化後域（過熱蒸気域）を含むＵ字管１２である。
第３Ｕ字管１２Ｃでは、下側の直管部１９を往きの冷媒が通り、戻りの冷媒は上側の直管部１９を通る。
第３Ｕ字管１２Ｃの上下の直管部１９は排気ガスの流れ方向では互いに同じ位置である。
また、第３Ｕ字管１２Ｃは第２Ｕ字管１２Ｂと比べて温度は高いものの、上下の直管部１９間の熱膨張差は小さい。
このため、第２Ｕ字管１２Ｂにおける熱膨張差による変形は、第１Ｕ字管１２Ａおよび第３Ｕ字管１２Ｃにおける熱膨張差による変形よりも大きくなる。
なお、本実施形態では、冷媒が排気ガスにより加熱される熱交換器１０であるため、熱交換器１０における冷媒の流れから見ると、相変化前域が最も上流に位置する。
そして、相変化域は相変化前域の下流に位置し、さらに、相変化後域は相変化域の下流に位置する。
【００４９】
本実施形態では、ケース１１内に配置されるＵ字管１２の直管部１９には、多数のフィン５１が装着されている。
フィン５１はステンレス鋼により形成された金属板であり、図４に示すように、フィン５１には直管部１９を挿通する複数の通孔６９が形成されている。
ケース１１の側板１５、１６間の排気ガスの流路は、多数のフィン５１により仕切られ、フィン５１の面は排気ガスの流れ方向に沿う。
互いに隣り合うフィン５１の間には隙間が形成されており、この隙間に排気ガスが流通されることによりフィン５１に排気ガスの熱を伝達し易くする。
【００５０】
本実施形態のフィン５１は、第１Ｕ字管１２Ａと第２Ｕ字管１２Ｂとの間において物理的に分断されて分割されているほか、第２Ｕ字管１２Ｂと第３Ｕ字管１２Ｃとの間において物理的に分断されて分割されている。
さらに、本実施形態では、フィン５１は第２Ｕ字管１２Ｂの上下の直管部１９との間においても物理的に分断されて分割されている。
このため、フィン５１は４つのフィン部７０〜７３に分割されている。
第１フィン部７０は底板１８側の前後２本の第１Ｕ字管１２Ａに装着されている。
第２下側フィン部７１は、前後２本の第２Ｕ字管１２Ｂの下側の直管部１９に装着されている。
第２上側フィン部７２は、前後２本の第２Ｕ字管１２Ｂの上側の直管部１９に装着されている。
第３フィン部７３は、天板１７側の前後２本の第３Ｕ字管１２Ｃに装着されている。
つまり、本実施形態のフィン５１は、相変化前域と相変化域との間において分割されているとともに、相変化域と相変化後域との間にて分割されている。
さらに、相変化域においてもフィン５１が分割されている。
【００５１】
第１Ｕ字管１２Ａ、第２Ｕ字管１２Ｂおよび第３Ｕ字管１２Ｃの熱膨張差に伴う変形量は異なる。
フィン５１を４つのフィン部７０〜７３に分断することにより、第１フィン部７０に拘束される第１Ｕ字管１２Ａと、第２下側フィン部７１および第２上側フィン部７２に拘束される第２Ｕ字管１２Ｂは互いに独立して変形可能となる。
また、第２下側フィン部７１および第２上側フィン部７２に拘束される第２Ｕ字管１２Ｂと、第３フィン部７３に拘束される第３Ｕ字管１２Ｃは互いに独立して変形可能となる。
さらに、第２Ｕ字管１２Ｂでは、往きの冷媒が通る直管部１９および戻りの冷媒が通る直管部１９が互いに拘束されることなく変形可能となる。
【００５２】
本実施形態では、車両に搭載されたエンジンが駆動されるとき、エンジンの排気ガスは排気管（図示せず）を通り、熱交換器５０を通過する。
熱交換器５０を通過する排気ガスは、多数のフィン５１の面に沿って流れ、フィン５１は高温の排気ガスにより加熱される。
【００５３】
一方、熱交換器５０のＵ字管１２には冷媒が流れており、冷媒はフィン５１、Ｕ字管１２とフィン５１を接合するろう材および直管部１９を介してフィン５１の周囲の排気ガスと熱交換を行う。
本実施形態では、第１Ｕ字管１２Ａを通る冷媒はヘッダー５２の第１室５８から導入されているため、液相の冷媒が高温の排気ガスと熱交換される。
第２Ｕ字管１２Ｂを通る冷媒は、第１Ｕ字管１２Ａで既に熱交換された冷媒であり、第２Ｕ字管１２Ｂにおける高温の排気ガスとの熱交換により、液相から気相へ相変化中の状態にある。
このため、第２Ｕ字管１２Ｂは第１Ｕ字管１２Ａと比較すると高温であり、第２Ｕ字管１２Ｂの熱膨張は第１Ｕ字管１２Ａの熱膨張よりも大きい。
第２Ｕ字管１２Ｂの往きの冷媒は、ヘッダー５２の第２室６０から導入される冷媒であり、冷媒において液相の冷媒が占める割合が高い。
一方、第２Ｕ字管１２Ｂの戻りの冷媒では、冷媒において気相の冷媒が占める割合が高い。
従って、第２Ｕ字管１２Ｂでは、戻りの冷媒が通る直管部１９は、気相の冷媒が占める割合が高く、オイルの熱抵抗が大きく、往きの冷媒が通る直管部１９よりも熱膨張が大きくなる。
因みに、オイルの熱抵抗は、液域を含む第１Ｕ字管１２Ａでは小さく、沸騰域を含む第２Ｕ字管１２Ｂでは、過熱蒸気域を含む第３Ｕ字管１２Ｃと同程度の熱抵抗となる。
従って、第１Ｕ字管１２Ａでは、相変化による影響が小さく、かつ、オイルの熱抵抗が小さいため、第１Ｕ字管１２Ａの変形量は最も小さい。
また、第２Ｕ字管１２Ｂでは、相変化による影響が小さく、かつ、オイルの熱抵抗が大きいため、第２Ｕ字管１２Ｂの変形量は第１Ｕ字管１２Ａの変形量よりも大きい。
第３Ｕ字管１２Ｃでは、相変化による影響が大きく、かつ、オイルの熱抵抗も大きいため、第３Ｕ字管１２Ｃの変形量は最も大きい。
【００５４】
フィン５１が４つのフィン部７０〜７３に分割されていることから、第１Ｕ字管１２Ａと第２Ｕ字管１２Ｂとの間ではフィン５１を介して互いに拘束されることなく、第１Ｕ字管１２Ａは変形する。
第２Ｕ字管１２Ｂは、第１Ｕ字管１２Ａおよび第３Ｕ字管１２Ｃに拘束されることなく変形する。
第３Ｕ字管１２Ｃは、第２Ｕ字管１２Ｂに拘束されることなく変形する。
つまり、第１Ｕ字管１２Ａ、第２Ｕ字管１２Ｂおよび第３Ｕ字管１２Ｃは、それぞれの熱膨張量に応じてそれぞれ独立して変形する。
このため、第１Ｕ字管１２Ａとケース１１における側板１５との接合部では応力集中が緩和される。
また、第３Ｕ字管１２Ｃでは、第３Ｕ字管１２Ｃとケース１１における側板１５との接合部では応力集中が緩和される。
【００５５】
ところで、第２Ｕ字管１２Ｂでは、往きの冷媒が通る直管部１９に第２下側フィン部７１が形成され、戻りの冷媒が通る直管部１９に第２上側フィン部７２が形成されている。
このため、第２Ｕ字管１２Ｂでは、往きの冷媒が通る直管部１９および戻りの冷媒が通る直管部１９が互いに拘束されることなく変形する。
このため、第２Ｕ字管１２Ｂとケース１１における側板１５との接合部では応力集中が緩和される。
【００５６】
本実施形態の熱交換器５０は、第１の実施形態の作用効果（１）〜（３）と同等の作用効果を奏する。
さらに言うと、第２Ｕ字管１２Ｂは、往きの冷媒を通す直管部１９と、戻りの冷媒を通す直管部１９とを有し、フィン５１において往きの冷媒を通す直管部１９と戻りの冷媒を通す直管部１９との間が分割されている。
往きの冷媒を通す直管部１９と戻りの冷媒を通す直管部１９との間ではフィン５１を介して拘束されることなく、熱膨張量に応じてそれぞれ変形することができる。
【００５７】
（第３の実施形態）
次に第３の実施形態に係る熱交換器について説明する。
本実施形態の熱交換器は、ヘッダーの構成が第１の実施形態と相違する。
本実施形態では、第１の実施形態の形態と同一の構成については第１の実施形態の説明を援用し、共通の符号を用いる。
【００５８】
図７に示す熱交換器８０は、ケース１１の外で冷媒の流れを反転させるヘッダー８１を備えている。
図７、図８に示すように、ヘッダー８１は外壁８２により密閉された空間を内部に有する箱体であり、内部の空間は仕切り壁８３、８４、８５により４分割され、４個の部屋を有する。
外部から冷媒が流入する流入口８６を備えた第１室８７は、仕切り壁８３、８４により仕切られて区画された部屋である。
第１室８７は、ヘッダー８１において排気ガスの流れ方向の上流側であって、ケース１１の底板１８側に形成される。
第１室８７には、底板１８側の３本の第１Ｕ字管１２Ａにおいて排気ガスの導入側となる直管部１９と連通する３個の入口孔８８が形成されている。
【００５９】
第２室８９は、仕切り壁８４、８５により仕切られて区画された部屋である。
第２室８９は、ヘッダー８１において排気ガスの流れ方向の下流側であって、ケース１１の底板１８側に形成される。
第２室８９には、底板１８側の３本の第１Ｕ字管１２Ａにおける排気ガスの導出側となる直管部１９が接続される３個の出口孔９０が形成されている。
このため、流入口８６から第１室８７に導入された冷媒は、第１室８７の入口孔８８から底板１８側の３本の第１Ｕ字管１２Ａを通り、第２室８９の出口孔９０から第２室８９へ導入される。
また、第２室８９は第１室８７より大きな空間であり、第２室８９における出口孔９０の上部には、３個の入口孔９１が形成されている。
第２室８９の入口孔９１は、３本の第２Ｕ字管１２Ｂにおける排気ガスの導出側となる直管部１９と連通する。
従って、第２室８９の出口孔９０から第２室８９へ導入された冷媒は、入口孔９１と連通された第２Ｕ字管１２Ｂへ流入される。
【００６０】
第３室９２は仕切り壁８３、８４により仕切られて区画された部屋である。
第３室９２は、ヘッダー８１において排気ガスの流れ方向の上流側であって、第１室８７よりもケース１１の天板１７側に形成される。
第３室９２には、３個の出口孔９３が形成されており、出口孔９３は、３本の第２Ｕ字管１２Ｂにおける排気ガスの導入側となる直管部１９が接続される。
このため、第２室８９の入口孔９１から３本の第２Ｕ字管１２Ｂへ導入された冷媒は、第３室９２の出口孔９３から第３室９２へ導入される。
また、第３室９２は第２室８９と同じ大きさ空間を有しており、第３室９２における出口孔９３の上部には、３個の入口孔９４が形成されている。
第３室９２の入口孔９４は、天板１７側の３本の第３Ｕ字管１２Ｃにおける排気ガスの導入側となる直管部１９と連通する。
従って、第３室９２の出口孔９３から第３室９２へ導入された冷媒は、入口孔９４と連通された第３Ｕ字管１２Ｃへ流入される。
【００６１】
第４室９５は仕切り壁８４、８５により仕切られて区画された部屋である。
第４室９５は、ヘッダー８１において排気ガスの流れ方向の下流側であって、第２室８９よりもケース１１の天板１７側に形成される。
第４室９５には、３個の出口孔９６が形成されており、出口孔９６は、天板１７側の３本の第３Ｕ字管１２Ｃにおける排気ガスの導出側となる直管部１９が接続される。
このため、第３室９２の入口孔９４から天板１７側の３本の第３Ｕ字管１２Ｃへ導入された冷媒は、第４室９５の出口孔９６から第４室９５へ導入される。
第４室９５には、第４室９５内の冷媒を外部へ流出する流出口９７が設けられている。
【００６２】
ヘッダー８１とＵ字管１２が接続されることにより、第１室８７に導入される冷媒はＵ字管１２を通って第２室８９、第３室９２から第４室９５へ供給され、第４室９５から外部へ流出する。
本実施形態の熱交換器８０は、複数のＵ字管１２とヘッダー８１の構成により、連続する冷媒の流路が形成され、ヘッダー８１に導入された冷媒はケース１１内を何度も通って最終的にヘッダー８１から流出される。
【００６３】
本実施形態のフィン１３は、第１Ｕ字管１２Ａと第２Ｕ字管１２Ｂとの間において物理的に分断されて分割されているほか、第２Ｕ字管１２Ｂと第３Ｕ字管１２Ｃとの間においても物理的に分断されて分割されている。
【００６４】
本実施形態では、第１Ｕ字管１２Ａはケース１１の底板１８に接近して配置され、第３Ｕ字管１２Ｃはケース１１の天板１７に接近して配置されている。
底板１８側の第１Ｕ字管１２Ａに装着された第１フィン部３８は、底板１８にろう付けにより固定されている。
つまり、底板１８側の第１Ｕ字管１２Ａは第１フィン部３８を介して底板１８に固定されている。
底板１８側の第１Ｕ字管１２Ａが第１フィン部３８を介してケース１１に固定されることにより、第１Ｕ字管１２Ａの振動が抑制される。
なお、本実施形態では、第１Ｕ字管１２Ａの変形量は、第２Ｕ字管１２Ｂの変形量よりも小さいため、第１フィン部３８を介してケース１１に固定しても、変形による影響は小さい。
【００６５】
本実施形態の熱交換器８０は、第２の実施形態の作用効果と同等の作用効果を奏する。
さらに言うと、本実施形態の熱交換器８０によれば、底板１８側の第１Ｕ字管１２Ａが第１フィン部３８を介して底板１８に固定される。
このため、底板１８側の第１Ｕ字管１２Ａを拘束する第１フィン部３８の振動を抑制することができる。
従って、第１Ｕ字管１２Ａおよび第１フィン部３８の振動による第１Ｕ字管１２Ａの損傷や騒音を低減させることができ、熱交換器８０の耐久性および静粛性の向上を図ることができる。
【００６６】
（変形例）
次に、変形例に係るフィンについて説明する。
ここでは、第１の実施形態の熱交換器１０に適用した変形例のフィンについて説明するが、変形例に係るフィンは第３の実施形態の熱交換器８０に適用することも可能である。
第１の実施形態と符号を共通して用いる。
【００６７】
図９に示すフィン１３は、第１Ｕ字管１２Ａと第２Ｕ字管１２Ｂとの間と、第２Ｕ字管１２Ｂと第３Ｕ字管１２Ｃとの間において物理的に完全に分離されず繋がっているフィンである。
フィン１３における第１フィン部３８と第２フィン部３９との間および第２フィン部３９と第３フィン部４０との間には、応力緩和部としての接続部９８が存在する。
本変形例では、フィン５１の分離箇所に設けられる接続部９８は、排気ガスの導入側（上流側）および導出側（下流側）の側縁に形成されている。
接続部９８は、フィン１３において第１Ｕ字管１２Ａと第２Ｕ字管１２Ｂとの間および第２Ｕ字管１２Ｂと第３Ｕ字管１２Ｃとの間となる部位をスリット状に打ち抜くことにより形成される。
接続部９８は、第１Ｕ字管１２Ａと第２Ｕ字管１２Ｂとの熱膨張差や第２Ｕ字管１２Ｂと第３Ｕ字管１２Ｃとの熱膨張差により生じる応力を緩和することができるように変形可能な形状および寸法設定となっている。
なお、本変形例では、フィン１３の第２フィン部３９における第２Ｕ字管１２Ｂの直管部１９の間が分割されていないが、第１の実施形態のように第２フィン部３９における第２Ｕ字管１２Ｂの直管部１９の間を分割してもよい。
【００６８】
変形例に係るフィン１３を適用した熱交換器５０では、第１Ｕ字管１２Ａと第２Ｕ字管１２Ｂとの間や第２Ｕ字管１２Ｂと第３Ｕ字管１２Ｃとの間ではフィン１３を介して互いに拘束されることなく、熱膨張差によって生じる変形量に応じてそれぞれ変形することができる。
従って、Ｕ字管１２とケース１１における側板１５との接合部における応力集中を緩和することができ、Ｕ字管１２と側板１５との接合部の破断を防止することができる。
【００６９】
なお、上記の実施形態は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、下記のように発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。
【００７０】
○  上記の実施形態では、熱交換流体を排気ガスとし、作動流体としての冷媒を排気ガスにより加熱する熱交換器としたが、コンデンサのように作動流体を熱交換流体により冷却する熱交換器であってもよい。作動流体を熱交換流体により冷却する熱交換器の場合、作動流体は、相変化前域では気相であり、相変化域では液相から気相へ相変化中の状態にあり、相変化後域では液相である。つまり、熱交換器における作動流体は上流側において気相であり下流側において液相である。
○  第１、第３の実施形態では、９本のＵ字管を備えた熱交換器であって、３本を単位とする第１Ｕ字管群〜第３Ｕ字管群として構成したが、第１Ｕ字管群〜第３Ｕ字管群の本数は特に限定されない。第１Ｕ字管〜第３Ｕ字管を少なくともそれぞれ１本以上備えた熱交換器であればよい。
○  第２の実施形態では、６本のＵ字管を備えた熱交換器であって、前後２本を単位とする第１Ｕ字管群〜第３Ｕ字管群として構成したが、第１Ｕ字管群〜第３Ｕ字管群の本数は特に限定されない。第１Ｕ字管〜第３Ｕ字管を少なくともそれぞれ１本以上備えた熱交換器であればよい。
○  第３の実施形態では、第１Ｕ字管に装着されたフィンがケースにろう付けにより固定されたが、フィンは必ずしもろう付けによりケースに固定しなくてもよい。別の手段によりフィンをケースに固定してもよい。また、第３Ｕ字管の熱膨張が小さい場合は、第１Ｕ字管のフィンの他に、第３Ｕ字管に装着されたフィンがケースにろう付けされてもよい。
○  上記の実施形態では、熱交換器をランキンサイクル回路に用いる熱交換器としたが、本発明の熱交換器はランキンサイクル回路以外の熱交換器として使用することができる。また、上記の実施形態では熱交換器を車載用熱交換器としたが、車載用熱交換器に限定されず、例えば、地上に設置される熱交換器であってもよい。
○  上記の変形例では、フィンにおいて第１Ｕ字管と第２Ｕ字管との間となる部位をスリット状に打ち抜くことで接続部を形成したが、これに限らない。接続部は応力緩和部として第１Ｕ字管と第２Ｕ字管との熱膨張差により生じる応力を緩和することができるように変形可能な形状であればよい。また、第１の実施形態におけるフィンに応力緩和部としての接続部を形成してもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１０、５０、８０  熱交換器
１１  ケース
１２  Ｕ字管
１２Ａ  第１Ｕ字管
１２Ｂ  第２Ｕ字管
１２Ｃ  第３Ｕ字管
１３、５１  フィン
１４、５２、８１  ヘッダー
１５、１６  側板
１７  天板
１８  底板
１９  直管部
２０  曲管部
３７、６９  通孔
３８、７０  第１フィン部
３９  第２フィン部
４０、７３  第３フィン部
７１  第２下側フィン部
７２  第２上側フィン部
８１  ヘッダー
９８  接続部
１００  熱交換器（従来）
１０１  ケース
１０２  Ｕ字管
１０３  フィン
１０４  ヘッダー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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