(57)【要約】【課題】チューブ間にフィン形状を有さない熱交換器におけるチューブ間の間隔を保持するとともに、チューブ表面に凝縮する水分の排水性を向上させる構成を備えた熱交換器および熱交換器の製造方法を提供する。【解決手段】内部を冷媒が流れ、隣り合う複数のチューブ４と、チューブ４の冷媒流入部７および冷媒流出部８のそれぞれに配される冷媒流入ヘッダタンク１０および冷媒流出ヘッダタンク１４とを備え、複数のチューブ４は、冷媒の流れ方向について一方側が他方側より低い位置となるように配設され、チューブ４の前記一方側と前記他方側の間に、隣り合うチューブ４の間隔を保持する保持部材１９を設けた構成とすることにより、チューブ間のフィン形状をなくしてチューブに付着する水分の排水性を向上させる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を冷媒が流れ、隣り合う複数のチューブ（４、４Ａ）と、
前記チューブ（４、４Ａ）の冷媒流入部（７）および冷媒流出部（８）のそれぞれに配される冷媒流入ヘッダタンク（９、９Ａ）および冷媒流出ヘッダタンク（１４、３０）と、を備え、
冷媒が流れる方向について、前記複数のチューブ（４、４Ａ）の一方側が他方側より低い位置となるように配設するとともに、前記複数のチューブ（４、４Ａ）の前記一方側と前記他方側の間に、前記隣り合うチューブ（４、４Ａ）間の間隔を保持する保持部材（１９）を備えたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
冷媒が流れる方向について、前記保持部材（２４、２５、２６、２７）の両側の前記複数のチューブ（４Ａ）の形状は、山状または谷状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記保持部材（２４、２５、２６、２７）は、前記山状および谷状に形成した所定本数のチューブ（４Ａ）の谷底部（３１、３３）において前記チューブ（４Ａ）を保持することを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記チューブ（４、４Ａ）は扁平形状で構成されることを特徴とする請求項１、２または３に記載の熱交換器。
【請求項５】
内部を冷媒が流れ、隣り合う複数の扁平チューブ（４Ｂ）と、
前記扁平チューブ（４Ｂ）の冷媒流入部（７Ａ）および冷媒流出部（８Ａ）のそれぞれに配される冷媒流入ヘッダタンク（９Ａ）および冷媒流出ヘッダタンク（１４Ａ）と、を備え、
前記扁平チューブ（４Ｂ）の扁平断面における長手方向を水平方向に対して傾斜させるとともに、前記隣り合う扁平チューブ（４Ｂ）間の間隔を保持する保持部材（１９Ａ）を備えたことを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
内部に冷媒を流す複数のチューブ（４Ａ）を冷媒流れ方向に対して、連続的に所望の山状および谷状に形成する工程と、
前記連続的に山状および谷状に形成した所定本数のチューブ（４Ａ）の冷媒流入口（３５）冷媒流入ヘッダタンク（９）の流入口（１０）を連通させるように、前記所定本数のチューブ（４Ａ）と前記冷媒流入ヘッダタンク（９）とを接続し、前記所定本数のチューブ（４Ａ）の冷媒流出口（３６）と冷媒流出ヘッダタンク（３０）の流出口（２８）を連通させるように、前記所定本数のチューブ（４Ａ）と前記冷媒流出ヘッダタンク（３０）とを接続する工程と、
保持部材（２４、２６）により前記チューブ（４Ａ）のそれぞれの間隔を保持して全体として一時的安定形態とする熱交換器コア（２０）を形成する工程と、
前記一時的安定形態とした熱交換器コア（２０）を炉に入れて全体的に炉中ろう付けする工程と、
からなることを特徴とする熱交換器コアの製造方法。
【請求項７】
前記一時的安定形態の熱交換器コア（２０）を形成する工程において、保持部材（２４、２６）は、前記山状および谷状に形成した所定本数のチューブ（４Ａ）の谷底部（３１、３３）において前記チューブ（４Ａ）を保持することを特徴とする請求項６に記載の熱交換器コアの製造方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の熱交換器コアの製造方法によって製造された熱交換器コアが複数個配列された状態で、前記保持部材同士を結合することにより前記配列された熱交換器コアを一体化することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍機または冷凍車などの庫内温度を低温に維持するために低温環境下で使用される熱交換器と、熱交換器コアおよび熱交換器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の熱交換器は、内部に液状冷媒が送り込まれ、この液状冷媒を熱交換器のチューブ内で蒸発させることにより熱交換器を流れる空気の温度を低下させるものである。そして、空気中に含まれる水蒸気が熱交換器のチューブの表面に凝縮して水分として付着することになる。
【０００３】
そこで、この種の従来の熱交換器としては、扁平チューブの表面に付着した水分を排水するために、水平方向に長手の複数本の扁平チューブを垂直方向に積層し、扁平チューブ間にコルゲートフィンを配設して構成されるコア部と、このコア部の長手方向両端に設けられるヘッダタンクとを備え、前記複数本の扁平チューブの各扁平断面を外部流体の流入する水平方向に対して下流側が下がるように傾斜させたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４‐６９２２８号公報（第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の熱交換器においては、扁平チューブの各扁平断面を外部流体の流入する水平方向に対して下流側が下がるように傾斜させた構成であるので、扁平チューブ周りに凝縮した水分は外部流体の流れの力を利用して下流側下端にスムーズに集まって滴下されて、排水性が向上するものの、扁平チューブ間に配設されたコルゲートフィンに付着してしまった水分は、流下しにくく排水されにくいという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、チューブ間にフィン形状を有さない熱交換器におけるチューブ間の間隔を保持するとともに、チューブ表面に凝縮する水分の排水性を向上させる構成を備えた熱交換器と、熱交換器コアおよび熱交換器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の熱交換器の発明は、内部を冷媒が流れ、隣り合う複数のチューブ（４、４Ａ）と、
前記チューブ（４、４Ａ）の冷媒流入部（７）および冷媒流出部（８）のそれぞれに配される冷媒流入ヘッダタンク（９、９Ａ）および冷媒流出ヘッダタンク（１４、３０）と、を備え、
冷媒が流れる方向について、前記複数のチューブ（４、４Ａ）の一方側が他方側より低い位置となるように配設するとともに、前記複数のチューブ（４、４Ａ）の前記一方側と前記他方側の間に、前記隣り合うチューブ（４、４Ａ）間の間隔を保持する保持部材（１９）を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この請求項１に記載の発明によれば、隣り合うチューブ（４、４Ａ）間の間隔を保持部材（１９）により保持することにより、一定の熱交換性能が確保できるとともに、チューブ（４、４Ａ）表面に凝縮した水分が保持部材（１９）を伝わって流下しやすくなるので、排水性も向上し、凝縮水の氷結による熱交換器の性能悪化を低減することができる。
【０００９】
請求項２に記載の熱交換器の発明は、冷媒が流れる方向について、前記保持部材（２４、２５、２６、２７）の両側の前記複数のチューブ（４Ａ）の形状は、山状または谷状に形成されることを特徴とする。
【００１０】
この請求項２に記載の発明によれば、チューブ（４Ａ）に付着した水分が保持部材（２４、２５、２６、２７）、またはチューブ（４Ａ）を伝わって流下する傾向をさらに促進させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の熱交換器の発明は、前記保持部材（２４、２５、２６、２７）は、前記山状および谷状に形成した所定本数のチューブ（４Ａ）の谷底部（３１、３３）において前記チューブ（４Ａ）を保持することを特徴とする。
【００１２】
この請求項３に記載の発明によれば、チューブ（４Ａ）の表面に付着した水分が傾斜されたチューブ（４Ａ）を伝わって保持部材の方へ流れていき、そして保持部材を伝わって流下することとなり、排水性を向上させることができる。
【００１３】
請求項４に記載の熱交換器の発明は、前記チューブ（４、４Ａ）は扁平形状で構成されることを特徴とする。
【００１４】
この請求項４に記載の発明によれば、たわみやすい扁平形状のチューブが安定して保持されるので、熱交換器の形態が安定し取り扱い性が向上するとともに、扁平形状のチューブの上面に溜まりやすい水分も流れやすくなるので排水性も向上させることができる。
【００１５】
請求項５に記載の熱交換器の発明は、内部を冷媒が流れ、隣り合う複数の扁平チューブ（４Ｂ）と、
前記扁平チューブ（４Ｂ）の冷媒流入部（７Ａ）および冷媒流出部（８Ａ）のそれぞれに配される冷媒流入ヘッダタンク（９Ａ）および冷媒流出ヘッダタンク（１４Ａ）と、を備え、
前記扁平チューブ（４Ｂ）の扁平断面における長手方向を水平方向に対して傾斜させるとともに、前記隣り合う扁平チューブ（４Ｂ）間の間隔を保持する保持部材（１９Ａ）を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この請求項５に記載の発明によれば、たわみやすい扁平チューブ（４Ｂ）が安定して保持されるので、熱交換器の形態が安定し取り扱い性が向上するとともに、扁平チューブ（４Ｂ）の外側を流れる外部流体の流れを活用して扁平チューブ（４Ｂ）の上面に溜まりやすい水分を排水することができる。
【００１７】
請求項６に記載の熱交換器コアの製造方法の発明は、内部に冷媒を流す複数のチューブ（４Ａ）を冷媒流れ方向に対して、連続的に所望の山状および谷状に形成する工程と、
前記連続的に山状および谷状に形成した所定本数のチューブ（４Ａ）の冷媒流入口（３５）冷媒流入ヘッダタンク（９）の流入口（１０）を連通させるように、前記所定本数のチューブ（４Ａ）と前記冷媒流入ヘッダタンク（９）とを接続し、前記所定本数のチューブ（４Ａ）の冷媒流出口（３６）と冷媒流出ヘッダタンク（３０）の流出口（２８）を連通させるように、前記所定本数のチューブ（４Ａ）と前記冷媒流出ヘッダタンク（３０）とを接続する工程と、
保持部材（２４、２６）により前記チューブ（４Ａ）のそれぞれの間隔を保持して全体として一時的安定形態とする熱交換器コア（２０）を形成する工程と、
前記一時的安定形態とした熱交換器コア（２０）を炉に入れて全体的に炉中ろう付けする工程と、
からなることを特徴とする。
【００１８】
この請求項６に記載の発明によれば、チューブ（４Ａ）に付着した水分の排水性を向上できるとともに、形態が安定して製造時の取り扱い性の良い熱交換器の製造方法を提供することができる。
【００１９】
請求項７に記載の熱交換器コアの製造方法の発明は、前記一時的安定形態の熱交換器コア（２０）を形成する工程において、保持部材（２４、２６）は、前記山状および谷状に形成した複数のチューブ（４Ａ）の谷底部（３１、３３）において前記チューブ（４Ａ）を保持することを特徴とする。
【００２０】
この請求項７に記載の発明によれば、冷熱収縮による応力がかかりやすい部分で、外力により変形しやすい部分でもあるチューブ（４Ａ）の屈曲部を保持部材で保持することにより、熱交換器の強度を向上させることができる。
【００２１】
請求項８に記載の熱交換器の製造方法の発明は、請求項６または７に記載の熱交換器コアの製造方法によって製造された熱交換器コアが複数個配列された状態で、前記保持部材同士を結合することにより前記配列された熱交換器コアを一体化することを特徴とする。
【００２２】
この請求項８に記載の発明によれば、熱交換器コアの個数を増減することにより、必要とする熱交換能力に適した熱交換器を容易に供給することができる。
【００２３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１実施形態）
本発明の熱交換器は、庫内温度を低温に維持するために低温環境下で使用される冷凍車や冷凍機などに用いられる、例えば、蒸発器であり、冷凍サイクル装置において重要な役割をなす構成部品である。この熱交換器は、内部を冷媒が流れる複数のチューブを支持するサイドプレートなどを介して車両側の部品に、車両の振動による影響を受けにくいように強固に固定されるものである。以下に、本発明に係る熱交換器について説明する。
【００２５】
図１は、本発明の熱交換器を冷凍車に搭載した場合の構成を示す概略斜視図である。図２は、本実施形態における熱交換器のチューブの構成を示す正面図である。図３は、本実施形態に関する熱交換器の排水性を検討した実験データを示すグラフである。図４は、本実施形態における熱交換器の構成を示す正面図である。
【００２６】
図１に示すように、冷凍車１には、運転席後方部に冷凍庫２が設けられており、この冷凍庫２にはさらに後方のドア３が開放されて冷凍食品などの冷凍物が積み込まれる。
【００２７】
そして、冷凍車１には、車両前方部に冷凍サイクル装置５が搭載されている。この冷凍サイクル装置５は、冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する圧縮機６を備え、この圧縮機６は電磁クラッチを介して車両用走行エンジンによって駆動されている。
【００２８】
この圧縮機６で高温高圧に圧縮されたガス冷媒は、凝縮器９に流入する。この凝縮器９は、車両床下の位置に設置され、車両の走行風と電動式の圧縮機用ファンによって送風される冷却風とにより内部のガス冷媒を冷却して凝縮させる。
【００２９】
この凝縮器９の冷媒出口側にレシーバー１１を設け、このレシーバー１１で凝縮された後の冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するとともに、液相冷媒を一度貯留する。そして、このレシーバー１１の出口側にはレシーバー１１から送り出された液相冷媒を減圧する減圧装置１２を設け、この減圧装置１２で減圧された低圧の気液二相冷媒を蒸発器１３にて蒸発させる。この蒸発器１３の出口側と圧縮機６の吸入側との間には、アキュムレータ１４が備えられている。
【００３０】
このアキュムレータ１４は、蒸発器１３を通過した冷媒の気液分離を行って、液相冷媒を貯留し、気相冷媒を圧縮機６側へ送り出す。さらに、圧縮機６の吐出側と、減圧装置１２の下流側で蒸発器１３の上流側である部位との間を直接連通するホットガスバイパス流路１５が設けられ、このホットガスバイパス流路１５は蒸発器１３の除霜のために備えられ、その流路の途中には電磁弁１６が設けられている。
【００３１】
蒸発器１３は、冷媒の蒸発潜熱により冷凍庫２内の空気を冷却するものであり、冷凍庫２内の車両前方側の上部に配置されている。そして冷凍庫２内には、蒸発器１３に向かって送風する電動式の冷凍ファン１７が蒸発器１３に隣接して設けられている。この冷凍ファン１７と蒸発器１３により冷却ユニット１３０が構成されている。この冷凍ファン１７は、冷凍庫２内の庫内空気を吸い込み、蒸発器１３を通過させて冷却した後、再度、庫内に冷却風を送風するものである。
【００３２】
次に、この蒸発器１３に適用される本実施形態の熱交換器における熱交換器コア４０の構成を説明する。図４に示すように、熱交換器コア４０は、上下に複数本（本実施形態は１０本）配置したチューブ４と、これらのチューブ４の両端に設けた冷媒流入ヘッダタンク９および冷媒流出ヘッダタンク１４と、複数本のチューブ４のすべてについて各チューブ４間の間隔を保持する保持部材１９とにより構成される。
【００３３】
チューブ４は、その長手方向（冷媒が流れる方向）に対して一方側を他方側よりも低い位置に配置するように傾斜され、両ヘッダタンク９、１４に接続されている。本実施形態では、その一例として、冷媒流入ヘッダタンク９側を高く配置し、それよりも冷媒流出ヘッダタンク１４側を低く配置した構成を示している。また、冷媒流出ヘッダタンク１４側を高く配置し、それよりも冷媒流入ヘッダタンク９側を低く配置した構成としてもよい。
【００３４】
冷媒流入ヘッダタンク９には、冷凍サイクル装置５内を流れる冷媒が流入する流入口１０が設けられ、複数本のチューブ４の各冷媒流入部７が内部に位置するようにチューブ４のすべてが接続される開口が設けられている。この開口に挿入されたすべてのチューブ４は、冷媒流入ヘッダタンク９にろう付けされることで固定される。
【００３５】
一方、冷媒流出ヘッダタンク１４には、チューブ４内に流入した冷媒が流出する流出口１８が設けられ、複数本のチューブ４の各冷媒流出部８が内部に位置するようにチューブ４のすべてが接続される開口が設けられている。この開口に挿入されたすべてのチューブ４は、冷媒流出ヘッダタンク１４にろう付けされることで固定される。
【００３６】
冷凍サイクル装置５内を流れて、流入口１０から冷媒流入ヘッダタンク９内に流入した冷媒は、チューブ４の冷媒流入部７からチューブ４内に進入し、冷媒流出部８から冷媒流出ヘッダタンク１４内に流出する。そして、流出口１８から冷凍サイクル装置の他の構成部品（例えば、アキュムレータ１４）へと送られる。
【００３７】
保持部材１９は、板状のアルミプレートで構成され、チューブ４の上下面を支持し、チューブ４を上下から挟み込むように側方が開口した溝形状のスリットをチューブ４の本数分（本実施形態においては１０個）備えている。また、各スリットの上下方向の開口幅は、チューブ４の上下方向の高さと同等であり、各スリットの上下方向の間隔は、複数本配設されたチューブ４の上下方向における所望の間隔に一致させて形成されている。
【００３８】
両端を両ヘッダタンク９および１４で支持されたすべてのチューブ４を保持部材１９により保持する場合は、すべてのチューブ４を前記スリットの各開口に同時にあてがい、そのまますべてのチューブ４をスリット内に収めるように熱交換器コア４０の正面から奥側に向かって（図４に示す奥行き方向に）保持部材１９を押し込む。チューブ４は、チューブ４の側面が溝形状のスリットの深部に到達したところで側方への動きが規制される。そして、チューブ４の上下面が溝形状のスリットの内側上下面により保持されるので、チューブ４の上下方向の動きは規制されることになる。
【００３９】
なお、保持部材１９は、両ヘッダタンク９および１４間のチューブ４のどの位置を保持するものであってもよく、冷媒流入ヘッダタンク９寄りを保持してもよいし、冷媒流出ヘッダタンク１４寄りを保持してもよい。また、両ヘッダタンク９および１４間の中間の位置を保持してもよい。
【００４０】
ところで、冷凍サイクル装置５を構成する熱交換器のチューブ４の内部に液状冷媒が送り込まれて、この液状冷媒を熱交換器のチューブ内で蒸発させると、冷媒の蒸発潜熱により熱交換器を流れる空気を冷却する。そして、この空気中に含まれる水蒸気が熱交換器のチューブ４の表面に凝縮して水分として付着し、冷凍運転時には、この水分が霜となってチューブ４上に着霜する。また、この着霜はホットガスバイパス流路１５に冷媒を流すことによる除霜運転で融解されるが、この融解された水分のうち排水されずにチューブ４の表面に停留したものは、冷凍運転で再度氷結されることになる。
【００４１】
このように、チューブ４の表面に凝縮して付着した水分は、チューブ４の表面から排水する必要がある。そこで、チューブ４を保持する保持部材１９は、チューブ４間の間隔を保持して一定の熱交換器性能を確保する機能に加えて、図４に図示するように、チューブ４の表面に凝縮した水分が停留しないように、傾斜させたチューブ４の表面上を流して保持部材１９の側壁を伝わって流下させ、保持部材１９の下端から滴下させることでチューブ４の表面に凝縮した水分を排水する機能を有するものである。この保持部材１９の下端から滴下され排水された水分は、保持部材１９の下方に備えたれたドレンパン（図示せず）で受け止められるか、または直接、車外に滴下される。また、保持部材１９と冷媒流出ヘッダタンク１４との間のチューブ４の表面に凝縮した水分は、冷媒流出ヘッダタンク１４の側壁を伝わって流下することで排水されることになる。
【００４２】
このように排水性を向上させることで、チューブ４上における氷結を防止して、氷結による空気抵抗の増加を防止できるので、熱交換器の能力低下を防止することができる。
【００４３】
次に、本実施形態の熱交換器コア４０の排水性における効果を示した実験結果を説明する。本実験は、図２に示すように、上述の熱交換器コア４０に対して保持部材１９を取り除いたものである。チューブ４は、冷媒の流れ方向、つまり水平方向に対する角度θの傾斜度を与えられて配置されている。
【００４４】
この傾斜度θの各条件において、熱交換器コア４０を一旦完全に水槽に沈め、熱交換器コア４０を引き上げてから５分後に、この熱交換器コア４０に残留した状態の水を集めてその量を測定する。水槽の水は、実使用状態を考慮して５℃とし、雰囲気温度は１０℃とする。また、熱交換器コア４０は、幅１０００ｍｍ、高さ１０００ｍｍの大きさとし、チューブは扁平形状で、その扁平断面における長手方向寸法は２３．６５ｍｍとする。
【００４５】
図３は、この傾斜度θを０〜３０°の範囲で変化させた場合と、チューブ４の表面に停留した保水量との関係を表している。
【００４６】
実験結果は、図３に示すように、傾斜角度θ＝０°のときの保水量は５．６ｇ、傾斜角度θ＝３°のときの保水量は４．５ｇ、傾斜角度θ＝６°のときの保水量は３．６ｇ、傾斜角度θ＝１０°のときの保水量は３．５ｇ、傾斜角度θ＝２０°のときの保水量は３．２ｇ、傾斜角度θ＝３０°のときの保水量は２．７ｇという結果になった。
【００４７】
チューブ４の表面に凝縮した水分が流れるメカニズムは、チューブ４の表面に付着する水の表面張力とこの水に働く重力とのバランスが、重力のほうが大きくなった場合に、流下すると考えられる。この重力は、チューブ４の表面の角度が鉛直方向に近づくほど大きくなるため、当然のことながら、傾斜角度θ＝３°よりも傾斜角度θ＝３０°のときの方が保水量は少なくなる。しかし、チューブ４を大きく傾けるということは、熱交換器コア４０の全体が納まる高さ寸法および横寸法が大きくなるため、熱交換器コア４０を車両に取り付けるスペースが大きくなり、製品として適切ではない。そこで、製品として必要なスペースと排水性能とのバランスがとれた熱交換器が望まれる。
【００４８】
このような観点から、チューブ４の傾斜角度θが３°〜６°の範囲が望ましいと判断できる。傾斜角度θ＝１０°以上の実験結果は、角度の大きさに比較して保水量の低下率が小さく、排水性が優れているとはいえず、熱交換器コア全体として大きくなってしまうことを加味すると望ましいものとはいえない。また、水槽から熱交換器コア４０を引き上げてから５分後の目視においても、傾斜角度θ＝３°以上の場合におけるチューブ４の表面に停留する水分は、冷媒流出ヘッダタンク１４とチューブ４との接合部付近に停留することになり、その停留量としても傾斜角度θ＝３°以上ではあまり差異がないように感じられた。
【００４９】
また、現状、公道は、道路の幅方向に対する道路の傾きが６°以内に抑えられている。この現状から鑑みても、あらかじめチューブ４の傾斜角度θを水平方向に対して３°〜６°の範囲に設定することは、傾きが０°〜６°の範囲にある道路を走行した場合に、結果的に水平方向に対するチューブ４の傾きが０°〜９°の範囲に収まることになり、上述のように、実験結果から望ましい排水性が得られることになる。
【００５０】
このように本実施形態の熱交換器によれば、隣り合う複数のチューブ４と、このチューブ４の冷媒流入部７および冷媒流出部８のそれぞれに配される冷媒流入ヘッダタンク９および冷媒流出ヘッダタンク１４と、を備え、冷媒の流れ方向について複数のチューブ４の一方側が他方側より低い位置となるように配設するとともに、チューブ４の前記一方側と前記他方側の間に、隣り合うチューブ４間の間隔を保持する保持部材１９を備えた構成としたので、隣り合うチューブ４間の間隔を保持部材１９により保持することで、一定の熱交換性能が確保できるとともに、チューブ４の表面に凝縮した水分がチューブ４の表面上を流れてその途中に存在する保持部材１９を伝わって流下することになるため、排水性も向上することになる。
【００５１】
また、チューブ４の傾斜角度θを水平方向に対して３°〜６°の範囲に構成した場合には、車両に熱交換器を収納するスペース、および公道の道路幅方向に対する傾きを考慮して優れた排水性が得られる熱交換器を提供することができる。
【００５２】
（第２実施形態）
以下に、第２実施形態を説明する。図５は、本実施形態の熱交換器のチューブの構成を模式的に示した概念図であり、保持部材でチューブを保持する前の状態を表している。
図６は、本実施形態における熱交換器の構成を示す斜視図である。図７は、本実施形態における熱交換器のチューブと保持部材との関係を示す模式図である。
【００５３】
図５に示すように、熱交換器コア２０は、内部を冷媒が流れる複数のチューブ４Ａと、これらのチューブ４Ａの長手方向の一端部に設けられる冷媒流入口３５と連通して配置された冷媒流入ヘッダタンク９と、複数のチューブ４Ａの長手方向の他端部に設けられる冷媒流出口３６と連通して配置された冷媒流出ヘッダタンク３０とから構成されている。
【００５４】
チューブ４Ａは、冷媒の流れ方向に順に、山頂部２９、谷底部３１、山頂部３２、谷底部３３、山頂部３４を連続的に形成するようにジグザグ形状で配置され、同様の形状のチューブ４Ａが所定の間隔を設けて複数本並んだ状態で配置されている。
【００５５】
また、前記複数本のすべてのチューブ４Ａは、一端部の冷媒流入口３５が冷媒流入ヘッダタンク９内に配置され、他端部の冷媒流出口３６が冷媒流出ヘッダタンク３０内に配置され、冷媒流入ヘッダタンク９と冷媒流出ヘッダタンク３０との間において、全体として３箇所の山頂部２９、３２、および３４と２箇所の谷底部３１および３３を形成して熱交換器コア２０を構成している。熱交換器コア２０は、全体として横長の扁平な直方体形状であり、複数本の一群のチューブ４Ａ部分は横長のジグザグ形状を呈している。
【００５６】
図６に示すように、このように形成された一群のチューブ４Ａ（本実施形態では１４本）は、冷媒流入ヘッダタンク９と冷媒流出ヘッダタンク３０との間に２箇所形成されている谷底部３１と３３のそれぞれにおいて保持部材２４と２６により、所望のチューブ間の間隔を維持した状態で一体的に保持されている。
【００５７】
このチューブ４Ａは、扁平形状であり、その扁平形状の主面は上下に配され、この主面は、チューブ４Ａ内を通る冷媒の蒸発潜熱により冷却される空気の通過する方向とほぼ平行に配置されている。
【００５８】
なお、本実施形態におけるチューブの断面形状は、扁平形状のチューブ４Ａを例に説明しているが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、断面形状が、円形状、矩形状でもよい。
【００５９】
熱交換媒体としての冷媒が流れる複数のチューブ４Ａの間には、それらのほぼ全長に渡って所定の隙間が設けられている。チューブ４Ａの間の隙間は、チューブ４Ａのうち、熱交換器コア２０の長手方向に沿って延びる延在部において確保される。すなわち、熱交換器コア２０としての短手方向に関して、複数のチューブ４Ａの間に所定の隙間が確保されている。これらの隙間は、被熱交換媒体としての空気が通過するためのものである。
【００６０】
熱交換器内へ冷媒が流入する流入口１０と冷媒が流出する流出口２８は、それぞれの冷媒流入ヘッダタンク９と冷媒流出ヘッダタンク３０の内部のほぼ中央部において開口するように設けられている。そして、流入口１０には、減圧装置１２で減圧された低圧の気液二相冷媒が流入し、この冷媒は、チューブ４Ａ内で蒸発し空気を冷却するととともに、流出口２８からアキュムレータ１４へ向けて流出される。
【００６１】
一群のチューブ４Ａは、その両端を冷媒流入ヘッダタンク９、冷媒流出ヘッダタンク３０のそれぞれに差し込む形態であり、ろう付けなどにより固定されている。
【００６２】
冷媒流入ヘッダタンク９は、１４本束になったチューブ４Ａすべての内部に連通可能な程度の高さ寸法を有し、同様に、冷媒流出ヘッダタンク３０は、１４本束になったチューブ４Ａすべての内部に連通可能な程度の高さ寸法を有している。
【００６３】
図６に示すように、このようにして構成された熱交換器コア２０と同様な構成の熱交換器コア２１、２２および２３を熱交換器コア２０とともに、空気流の流れ方向に４段に配列してそれらを保持部材２４、２５、２６および２７により一体的に固定して熱交換器を構成する。
【００６４】
図７に示すように、熱交換器コア２０と２１は、冷媒流入ヘッダタンク９寄りの谷底部３１において保持部材２４で保持され、同様に、冷媒流出ヘッダタンク３０寄りの谷底部３３において保持部材２６で一体的に保持される構成である。一方、熱交換器コア２２と２３は、冷媒流入ヘッダタンク９寄りの谷底部３１において保持部材２５で保持され、同様に、冷媒流出ヘッダタンク３０寄りの谷底部３３において保持部材２７で一体的に保持される構成である。
【００６５】
そして、それぞれ一体化された熱交換器コア２０および２１と、熱交換器コア２２および２３は、保持部材２４と保持部材２５を突き合わせた状態、あるいは重ね合わせた状態において結合部３７にろう付けを施すことで熱交換器として一体化される。また、同様に、それぞれ一体化された熱交換器コア２０および２１と、熱交換器コア２２および２３は、保持部材２６と保持部材２７を突き合わせた状態、あるいは重ね合わせた状態においてその結合部にろう付けを施すことで熱交換器として一体化される。このようにして図６に示す複数個の熱交換器コアを合わせた熱交換器が組み立てられる。なお、結合部に施されるろう材は、保持部材２４、２５、２６、２７の材質を考慮して当該材質よりも低い融点を有する適切な金属材料を用いる。
【００６６】
保持部材２４は、薄板状でくし形状を有し、全体として長方形のアルミプレートで構成されている。また、保持部材２４は、チューブ４Ａの上下面を支持し、チューブ４Ａを上下から挟み込むように側方が開口した溝形状のスリットを本実施形態のチューブ４Ａの本数分（本実施形態においては１４本）備えている。隣り合う前記スリットは連結部で区画されている。
【００６７】
また、各スリットの上下方向の開口幅は、チューブ４Ａの上下方向の高さと同等もしくは若干大きめであり、各スリットが配設される上下方向の間隔は、熱交換器コアを構成する複数本のチューブ４Ａの上下方向における所望の間隔に一致している。この保持部材２４は、２個の熱交換器コアを構成するチューブを保持可能なように上述するスリットを両側に開口して備えられ、この両側にそれぞれ開口する２列のスリットは、上下方向に互いにずらして配置されている。
【００６８】
保持部材２４には、その厚さ方向に貫通した複数のスリットが形成されている。各々のスリットは、保持部材２４の長手方向（チューブ４Ａの積層方向）の両辺から、保持部材２４の幅方向に沿ってほぼ水平に延びて形成されている。各々のスリットは一方の辺から、保持部材２４の幅方向の中央部やや手前まで形成されている。複数のスリットは、保持部材２４の縦方向に関して半ピッチずつ互いにずらして配置されている。この構成により、隣り合う熱交換器コアのチューブは、互いに半ピッチずつずれた状態で保持されることになる。
【００６９】
保持部材２４は、中央部に縦方向に伸びる連結部を有し、この連結部からその両側へ向けて交互に櫛歯が延び出した両櫛歯状に形成されている。保持部材２４の中央部の連結部は、縦方向に連続する壁面を提供している。
【００７０】
保持部材２５、２６、および２７も、保持部材２４と同様の構成である。
【００７１】
チューブ４Ａは、その断面の長径方向両端部に曲線形状を形成した曲面部と、断面の長径方向両端部を結ぶ互いに平行な線分を形成した側壁面とを備えた扁平形状であり、ファン（図示せず）などにより強制的に送られる空気が前記側壁面に沿うように通風することで、空気とチューブ４Ａとの間で熱交換が行われる。
【００７２】
そして、チューブ４Ａは、扁平形状の短径方向寸法が約２ｍｍ、長径方向寸法が約２４ｍｍの非常に細長い断面形状であり、一群のチューブ４Ａは扁平形状の短径方向にピッチ約６ｍｍの寸法で１４本並べられ、隣り合うチューブとの間に空気通風路が形成されている。
【００７３】
このように複数本（本実施形態では１４本）並列した一群のチューブ４Ａで構成される熱交換器コア２０と同様な構成の熱交換器コア２１、２２、２３を空気通風方向に間隔約７ｍｍ設けて４段配列するとともに、空気通風方向に隣り合う熱交換器コア同士は空気流通方向に対してずらした位置に配列される。すなわち、熱交換器コア２０と２２は、チューブ４Ａの積層方向について同じ位置になるように配置され、熱交換器コア２１と２３は、チューブ４Ａの積層方向について、熱交換器コア２０と２２よりも前記ずらした分だけ低い位置になるように配置される。
【００７４】
また、熱交換器コア２１におけるチューブ４Ａの空気通風方向の中心線が、空気通風方向に隣り合う熱交換器コア２０および２２を構成する各チューブ間のピッチの中間線の延長上に一致するように隣り合う熱交換器コアをずらして配列するのが望ましい。
【００７５】
以下に、本実施形態の熱交換器コアを製造する工程について説明する。
【００７６】
まず、チューブ４Ａを冷媒の流れ方向について所望の山状及び谷状に曲折させて形成する。この工程は、曲折前のチューブ４Ａをその曲折回数を考慮して必要な長さに切断し、１本ずつ所望の形状に曲折形成するものである。
【００７７】
このチューブを所望の形状に曲折する工程（これをチューブ曲折工程という）は、チューブが曲折したい形状になるようにあらかじめ作成した型を使用する。この型は２分割され、チューブを両側からプレスする構成であり、２分割された型の基台のほうに成形前のチューブ４Ａをセットして、このチューブ４Ａをもう一つの型と基台となっている型とで挟み込み、チューブ４Ａが所望の形状に塑性変形するまで型押ししてプレス加工を実施する。
【００７８】
この型は、チューブがアルミまたは銅でできていることを考慮して鉄、炭素鋼などのチューブの材質よりも硬い材料で作成する。また、プレス加工は、プレス機械を用いるのが一般的であるが、プレスされるチューブ４Ａが細く薄肉の場合は人力で行うこともできる。型は一度に複数本のチューブをプレス可能なように形成しておけば、このチューブ曲折工程は、プレス機械で大量のチューブ成形を行うことができる。
【００７９】
そして、熱交換器を構成するチューブ２の本数分のプレス作業が終わると、この複数のチューブ２とヘッダタンクを接続する工程を行う（これをヘッダタンク接続工程という）。
【００８０】
まず、曲折された所定本数のチューブ４Ａを並べ、これらのチューブ４Ａの両端面を合わせる。そして、これらのチューブ４Ａの冷媒流入口３５と冷媒流入ヘッダタンク９の流入口１０を連通させるようにこれらのチューブ４Ａと冷媒流入ヘッダタンク９とを仮組みして接続する。
【００８１】
同様に、これらのチューブ４Ａの冷媒流出口３５と冷媒流出ヘッダタンク９の流出口２８を連通させるようにこれらのチューブ４Ａと冷媒流出ヘッダタンク３０とを仮組みして接続する。
【００８２】
次に、仮組みした状態のチューブ４Ａと両ヘッダタンク９、３０は、不安定な形態であるので、製造工程において、熱交換性能の悪化につながるチューブ４Ａの変形が起こってしまう可能性が高い。そして、以降の工程で熱交換器コアを取り扱いやすく安定した形態にするために、両ヘッダタンク９、３０と仮組みされたチューブ４Ａは、チューブ４Ａ同士の所定の間隔を確保する保持部材２４、２６を用いて保持され、全体として一時的安定形態とする熱交換器コア２０を組み立てる工程が行われる（これをチューブ保持工程という）。
【００８３】
このチューブ保持工程は、チューブ４Ａの１本１本を所定の間隔を設けて保持するとともに、両ヘッダタンク９、３０と仮組みされた所定本数のチューブ全体を一体的に保持するものである。保持部材２４、２６は曲折されたチューブ４Ａをどの部位で保持する構成としてもよい。特に、保持部材２４、２６が、冷媒が流れる方向について山状または谷状に形成されたチューブ４Ａの谷底部３１および３３において、チューブ４Ａを保持する構成とすることは、チューブ４Ａの表面上に発生する凝縮水の排水性の観点から望ましい。
【００８４】
両端を両ヘッダタンク９および３０で支持されたすべてのチューブ４Ａを保持部材により保持する場合は、すべてのチューブ４Ａをチューブ４Ａの主面に対して平行な方向から前記スリットの各開口に同時にあてがい、そのまますべてのチューブ４Ａをスリット内に収めるように保持部材を押し込む。保持部材を押し込むと、チューブ４Ａは、その上下の主面を連結する側面が溝形状のスリットの深部に到達したところで側方への動きが規制されることになる。また、この状態において、チューブ４Ａの上下の主面が溝形状のスリットの内側上下面により保持されるので、チューブ４Ａの上下方向の動きは規制されることになる。
【００８５】
次に、この一時的安定形態とした熱交換器コア２０を炉に入れて全体的に炉中ろう付けする工程を行う（これをろう付け工程という）。この工程では、チューブ４Ａと冷媒流入ヘッダタンク９との固定、チューブ４Ａと冷媒流出ヘッダタンク３０との固定、およびチューブ４Ａと保持部材２４、２６との固定が行われる。
【００８６】
以上のチューブ曲折工程、ヘッダタンク接続工程、チューブ保持工程、ろう付け工程を行うことにより、本実施形態の熱交換器コア２０が製造されることとなる。
【００８７】
さらに、熱交換器の製造方法について説明する。この製造方法は、熱交換器コア２０と同様の構成である熱交換器コア２１、２２、および２３を空気流通方向に配列してこれらの熱交換器コアを一体化する方法である。
【００８８】
まず、保持部材によって一体化されていない熱交換器コア２１のすべてのチューブ４Ａは、このチューブ４Ａの主面に対して平行な方向から保持部材２４、２６のスリットの各開口に同時にあてがわれ、そのまま前記すべてのチューブ４Ａがスリット内に収まるように熱交換器コア２１を押し込む。そうすると、保持部材２４および２６により保持された熱交換器コア２０と熱交換器コア２１は、保持部材２４および２６を介して一体化されることになる（熱交換器コア２０と２１の組立工程）。
【００８９】
次に、熱交換器コア２０および２１の組立工程と同様に、熱交換器コア２０と同様の構成である熱交換器コア２２と熱交換器コア２３を保持部材２５および２７を介して一体化して組み立てる（熱交換器コア２２と２３の組立工程）。
【００９０】
そして、それぞれに一体化して組み立てられた熱交換器コア２０および２１と、熱交換器コア２２および２３は、図７に示すように、保持部材２４と保持部材２５を突き合わせ、または重ね合わせてその結合部分をろう付けするとともに、保持部材２６と保持部材２７を突き合わせ、または重ね合わせてその結合部分をろう付けすることにより一体的に固定され、４段の熱交換器コアが一体化された熱交換器が製造されることになる。なお、ろう付けは熱交換器全体を炉の中に入れて炉中ろう付けする方法とする。
【００９１】
このように本実施形態によれば、冷媒が流れる方向について、保持部材２４、２５、２６、２７の両側の複数のチューブ４Ａの形状を山状または谷状に形成した場合には、チューブ４Ａに付着した水分が保持部材２４、２５、２６、２７、またはチューブ４Ａを伝わって流下する傾向をさらに促進させることができる。
【００９２】
また、保持部材２４、２６により、山状または谷状に曲折されたチューブ４Ａの谷底部３１、３３を保持する構成とした場合には、チューブ４Ａの表面に付着した水分が傾斜されたチューブ４Ａを伝わって保持部材２４、２６の方へ流れていき、そして保持部材２４、２６を伝わって流下することとなり、排水性を向上させることができる。また、冷熱収縮、膨張により応力がかかり易いチューブの谷底部が保持部材２４、２６で支えられることになるので、チューブにかかる負担を軽減することができる。
【００９３】
また、チューブ４Ａを扁平形状で構成した場合には、たわみやすい扁平形状のチューブ４Ａが安定して保持されるので、熱交換器の形態が安定し取り扱い性が向上するとともに、扁平形状のチューブの上面に溜まりやすい水分も流れやすくなるので排水性も向上させることができる。
【００９４】
また、内部に冷媒を流す複数のチューブ４Ａを冷媒流れ方向に対して、連続的に所望の山状および谷状に形成する工程と、連続的に山状および谷状に形成した所定本数のチューブ４Ａの冷媒流入口３５冷媒流入ヘッダタンク９の流入口１０を連通させるように、所定本数のチューブ４Ａと冷媒流入ヘッダタンク９とを接続し、所定本数のチューブ４Ａの冷媒流出口３６と冷媒流出ヘッダタンク３０の流出口２８を連通させるように、所定本数のチューブ４Ａと冷媒流出ヘッダタンク３０とを接続する工程と、保持部材２４、２６によりチューブ４Ａのそれぞれの間隔を保持して全体として一時的安定形態とする熱交換器コア２０を形成する工程と、前記一時的安定形態とした熱交換器コア２０を炉に入れて全体的に炉中ろう付けする工程と、からなる熱交換器コアの製造方法を実施することにより、熱交換器コアの組み立て工数の削減や形態が安定して製造時の取り扱い性の良い作業性の向上を実現することができる。
【００９５】
また、一時的安定形態の熱交換器コア２０を形成する工程において、保持部材２４、２６は、山状および谷状に形成した複数のチューブ４Ａの谷底部３１、３３においてチューブ４Ａを保持した場合には、冷熱収縮による応力がかかりやすい部分で、外力により変形しやすい部分でもあるチューブ４Ａの屈曲部を保持部材で保持することにより、熱交換器の強度を向上させることができる。
【００９６】
また、上記方法によって製造された熱交換器コアを複数個配列した状態で、保持部材同士を結合することにより前記配列された熱交換器コアを一体化する方法とした場合には、熱交換器コアの個数を増減することにより、必要とする熱交換能力に適した熱交換器を容易に供給することができる。
【００９７】
また、くし状アルミプレートの保持部材により扁平形状のチューブ４Ａを一体化する構成としたことにより、細長い断面形状の扁平状チューブを変形しやすい断面短径方向において確実に保持できるので、組み立て作業工程においてチューブが変形することを防止することができる。
【００９８】
また、保持部材により一体的に保持された熱交換器コアを複数段に重ねる場合には、隣り合う熱交換器コアを保持する保持部材同士を連結固定する構成を採用することにより、容易に熱交換器を組み立てることができ、作業性の向上が図れる。
【００９９】
また、熱交換器コアを構成する一群のチューブ４Ａは、冷媒流入ヘッダタンク９と冷媒流出ヘッダタンク３０との間の２箇所で保持部材により一体的に保持されているので、製造工程における移動や作業中に、薄肉で変形しやすいチューブ４Ａの破損を低減することができる。
【０１００】
（第３実施形態）
以下に、第３実施形態を説明する。図８は、本実施形態の熱交換器の構成を示す平面図である。第１実施形態の図２に示す熱交換器と同一の構成要素については同一符号を付している。図９は、図８のＡ‐Ａ断面における模式図である。
【０１０１】
図８に示すように、熱交換器コアは、上下に複数本（本実施形態は１０本）配置した扁平チューブ４Ｂと、これらの扁平チューブ４Ｂの両端に設けた冷媒流入ヘッダタンク９Ａおよび冷媒流出ヘッダタンク１４Ａと、複数本の扁平チューブ４Ｂのすべてについて各扁平チューブ４Ｂ間の間隔を保持する保持部材１９Ａとにより構成される。
【０１０２】
図９に示すように、保持部材１９Ａは、扁平チューブ４Ｂの扁平断面における長手方向を水平方向、つまり空気流通方向に対して傾斜させるとともに、隣り合う扁平チューブ４Ｂ間の間隔を保持する構成とする。
【０１０３】
保持部材１９Ａはアルミ製の長方形の板である。保持部材１９Ａには、その厚さ方向に貫通した複数のスリットが形成されている。各々のスリットは、保持部材１９Ａの長手方向の一辺から、保持部材１９Ａの幅方向に沿ってやや斜め上方に向かって延びて形成されている。各々のスリットは長手方向の一辺から他辺へ達することなく形成され、歯が斜めに延びる櫛状に形成されている。保持部材１９Ａは、縦方向に延びる連結部を前記他辺側に備え、この連結部からその片側へ斜めに延び出す複数の櫛歯を有する形状に形成されている。連結部は、縦方向に延びる連続した壁面を提供する。
【０１０４】
この保持部材１９Ａにより傾斜されて保持された扁平チューブ４Ｂの水平方向に対する傾斜角度θは、第１実施形態で説明した実験結果や、公道の傾斜角度が６°以内であることを考慮して、０〜６°の範囲に設定することが望ましい。
【０１０５】
このように本実施形態によれば、扁平チューブ４Ｂの扁平断面における長手方向を水平方向に対して傾斜させるとともに、隣り合う扁平チューブ４Ｂ間の間隔を保持する保持部材１９Ａを備えたので、たわみやすい扁平チューブ４Ｂが安定して保持されるので、熱交換器の形態が安定し取り扱い性が向上するとともに、扁平チューブ４Ｂの外側を流れる外部流体の流れを活用して扁平チューブ４Ｂの上面に溜まりやすい水分を排水することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の第１実施形態の熱交換器を冷凍車に搭載した場合の構成を示す概略斜視図である。
【図２】第１実施形態における熱交換器のチューブの構成を示す正面図である。
【図３】第１実施形態に関する熱交換器の排水性を検討した実験データを示すグラフである。
【図４】第１実施形態における熱交換器の構成を示す正面図である。
【図５】第２実施形態における熱交換器のチューブの構成を模式的に示した概念図である。
【図６】第２実施形態における熱交換器の構成を示す斜視図である。
【図７】第２実施形態における熱交換器のチューブと保持部材との関係を示す模式図である。
【図８】第３実施形態における熱交換器の構成を示す平面図である。
【図９】図８のＡ‐Ａ断面における模式図である。
【符号の説明】
【０１０７】
４、４Ａ                チューブ
４Ｂ                    扁平チューブ  
７、７Ａ                冷媒流入部
８、８Ａ                冷媒流出部
９、９Ａ                冷媒流入ヘッダタンク
１０                    流入口
１４、１４Ａ、３０      冷媒流出ヘッダタンク
１９、１９Ａ            保持部材
２０                    熱交換器コア
２４、２５、２６、２７  保持部材
２８                    流出口
３１、３３              谷底部
３５                    冷媒流入口
３６                    冷媒流出口
【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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