(57)【要約】【課題】  配管の取り回しを簡素化し、設置スペースを比較的小さくし、しかも冷却性能の低下を防止しうる超臨界冷凍サイクルを実現する一体型熱交換装置を提供する。【解決手段】  一体型熱交換装置は、ガスクーラ１と中間熱交換器２とからなる。ガスクーラ１は、２つのヘッダタンク3,4と複数の熱交換管５とを備えている。第１ヘッダタンク３に冷媒出口27を形成する。中間熱交換器２は、２つの冷媒通路30,40を有する外管31および内管32と、両管31,32の両端に固定され、かつ第１冷媒通路30に通じる第１流路41,45と第２冷媒通路40に通じる第２流路42,46とを有するコネクタ34,35を備えている。中間熱交換器２の両コネクタ34,35を、ガスクーラ１の両ヘッダタンク3,4に固定する。中間熱交換器２の一方のコネクタ34の第２流路42をガスクーラ１の冷媒出口27に連通させる。【選択図】      図２
2006284163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔をおいて配置された第１および第２のヘッダタンク、および両ヘッダタンク間にヘッダタンクの長さ方向に間隔をおいて配置されかつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管を備えており、第１ヘッダタンクに冷媒出口が形成されている第１の熱交換器と、
第１および第２の冷媒通路を有する熱交換部、および熱交換部の両端に設けられ、かつ第１冷媒通路を外部に通じさせる第１の流路と第２冷媒通路を外部に通じさせる第２の流路とを有するコネクタを備えている第２の熱交換器とからなり、
第２熱交換器の両コネクタが、それぞれ第１熱交換器に固定され、第２熱交換器における一方のコネクタの第２流路が第１熱交換器の第１ヘッダタンクの冷媒出口に連通している一体型熱交換装置。
【請求項２】
第２熱交換器の一方のコネクタが第１熱交換器の第１ヘッダタンクに固定されるとともに、他方のコネクタが第１熱交換器の第２ヘッダタンクに固定され、一方のコネクタの第２流路が第１熱交換器の第１ヘッダタンクの冷媒出口に連通している請求項１記載の一体型熱交換装置。
【請求項３】
第１熱交換器の第１ヘッダタンクが、その長さ方向に並んだ複数のヘッダ部を有しており、同じく第２ヘッダタンクが、第１ヘッダタンクのヘッダ部の数よりも１つ少ないヘッダ部を有しており、第１ヘッダタンクの一端部のヘッダ部が冷媒入口を有する冷媒入口ヘッダ部となるとともに、第１ヘッダタンクの他端部のヘッダ部が冷媒出口を有する冷媒出口ヘッダ部となり、冷媒入口から冷媒入口ヘッダ部内に流入した冷媒が、熱交換管およびヘッダ部を通過して冷媒出口ヘッダ部の冷媒出口から送り出されるようになっている請求項２記載の一体型熱交換装置。
【請求項４】
第２熱交換器の両コネクタが第１熱交換器の第１ヘッダタンクに固定され、一方のコネクタの第２流路が第１熱交換器の第１ヘッダタンクの冷媒出口に連通している請求項１記載の一体型熱交換装置。
【請求項５】
第１熱交換器の第１ヘッダタンクが、その長さ方向に並んだ複数のヘッダ部を有しており、同じく第２ヘッダタンクが、その長さ方向に並びかつ第１ヘッダタンクのヘッダ部と同数のヘッダ部を有しており、第２ヘッダタンクの一端部のヘッダ部が冷媒入口を有する冷媒入口ヘッダ部となるとともに、第１ヘッダタンクの他端部のヘッダ部が冷媒出口を有する冷媒出口ヘッダ部となり、冷媒入口から冷媒入口ヘッダ部内に流入した冷媒が、熱交換管およびヘッダ部を通過して冷媒出口ヘッダ部の冷媒出口から送り出されるようになっている請求項４記載の一体型熱交換装置。
【請求項６】
第１熱交換器の各ヘッダタンクが、ヘッダ部形成用プレートと、管接続用プレートと、これら両プレート間に介在させられた中間プレートとが互いに積層されてろう付されることにより構成されており、ヘッダ部形成用プレートに、その長さ方向にのびかつ中間プレートにより開口が閉鎖された外方膨出部が形成され、管接続用プレートにおける外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が管接続用プレートの長さ方向に間隔をおいて貫通状に形成され、中間プレートに、管接続用プレートの各管挿入穴をヘッダ部形成用プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、ヘッダ部形成用プレートの外方膨出部を含む部分と、管接続用プレートおよび中間プレートにおける外方膨出部と対応する部分とによりヘッダ部が形成され、熱交換管の両端部が両ヘッダタンクの管接続用プレートの管挿入穴内に挿入されてろう付されている請求項１〜５のうちのいずれかに記載の一体型熱交換装置。
【請求項７】
管接続用プレートの両側縁部に、ヘッダ部形成用プレートと中間プレートとの境界部分を全長にわたって覆う被覆壁が一体に設けられており、被覆壁がヘッダ部形成用プレートおよび中間プレートの両側面にろう付されている請求項６記載の一体型熱交換装置。
【請求項８】
被覆壁の先端部に、ヘッダ部形成用プレートの外面に係合する係合部が一体に設けられ、係合部がヘッダ部形成用プレートにろう付されている請求項７記載の一体型熱交換装置。
【請求項９】
第２熱交換器の熱交換部が、外管、および外管内に間隔をおいて設けられた内管からなり、外管と内管との間の間隙が第１冷媒通路となっているとともに内管内が第２冷媒通路となっている請求項１〜８のうちのいずれかに記載の一体型熱交換装置。
【請求項１０】
第２熱交換器の外管と内管との間にフィンが設けられ、内管の両端部が外管よりも外方に突出しているとともに、この外方突出部の少なくとも先端部にフィン無し部が設けられ、両コネクタの第２流路の端部内に内管のフィン無し部が挿入されている請求項９記載の一体型熱交換装置。
【請求項１１】
フィンが、内管の外周面に周方向に間隔をおき、かつ内管の長さ方向に伸びるように一体に形成されている請求項１０記載の一体型熱交換装置。
【請求項１２】
内管における外管から突出した外方突出部全体がフィン無し部となっている請求項１０または１１記載の一体型熱交換装置。
【請求項１３】
コンプレッサ、ガスクーラ、エバポレータ、気液分離器、減圧器、およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器とを備えており、かつ超臨界冷媒を用いる冷凍サイクルであって、ガスクーラが請求項１〜１２のうちのいずれかに記載された一体型熱交換装置の第１の熱交換器からなり、中間熱交換器が同じく第２の熱交換器からなる超臨界冷凍サイクル。
【請求項１４】
中間熱交換器の第１冷媒通路内をエバポレータから出てきた低圧の冷媒が流れ、同じく第２冷媒通路内をガスクーラから出てきた高圧の冷媒が流れるようになっている請求項１３記載の超臨界冷凍サイクル。
【請求項１５】
超臨界冷媒が二酸化炭素からなる請求項１３または１４記載の超臨界冷凍サイクル。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のうちのいずれかに記載の超臨界冷凍サイクルがカーエアコンとして搭載されている車両。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は一体型熱交換装置に関し、さらに詳しくは、たとえばコンプレッサ、ガスクーラ、エバポレータ、気液分離器、減圧器、およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器とを備えており、かつＣＯ２のような超臨界冷媒を用いる超臨界冷凍サイクルのガスクーラおよび中間熱交換器として好適に用いられる一体型熱交換装置に関する。
【０００２】
この明細書および特許請求の範囲において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。また、この明細書および特許請求の範囲において、「超臨界冷凍サイクル」とは、高圧側において、冷媒が臨界圧力を超えた超臨界状態となる冷凍サイクルを意味するものとし、「超臨界冷媒」とは、超臨界冷凍サイクルに用いられる冷媒を意味するものとする。
【背景技術】
【０００３】
従来、自動車に搭載されるカーエアコンとして、コンプレッサ、コンデンサ、エバポレータ、気液分離器および減圧器からなり、かつフロン系冷媒を使用する冷凍サイクルからなるものが広く使用されている。
【０００４】
ところで、近年においては、ＣＯ２のような超臨界冷媒を用いる超臨界冷凍サイクルをカーエアコンとして自動車に搭載することが考えられている。ここで、超臨界冷媒とは、超臨界冷凍サイクルの高圧側において、臨界圧力を超えた超臨界状態となる冷媒である。
【０００５】
超臨界冷凍サイクルは、図１２に示すように、コンプレッサ(75)、ガスクーラ(76)、エバポレータ(77)、気液分離器としてのアキュムレータ(78)、減圧器としての膨張弁(79)、およびガスクーラ(76)から出てきた冷媒とエバポレータ(77)から出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器(80)とを備えたものである。
【０００６】
ところで、超臨界冷凍サイクルにおける中間熱交換器(80)は、従来のフロン系冷媒を使用した冷凍サイクルにはなかった熱交換器であり、自動車のエンジンルーム内に中間熱交換器(80)を効率良く収納することが課題となっており、現在のところエンジンルーム内のガスクーラ(76)とエバポレータ(77)との間の部分に配置することが考えられている。
【０００７】
図１２に示す超臨界冷凍サイクルに用いられる中間熱交換器の一例として、１つの内側流体穴およびこれの周囲に間隔をおいて形成された複数の外側流体穴を有する熱交換管と、熱交換管の両端部に固定され、かつ内側流体穴に通じる流路を有する２つの内側流体穴用コネクタと、内側流体穴用コネクタよりも熱交換管の長さ方向内側に固定され、かつ外側流体穴に通じる流路を有する２つの外側流体穴用コネクタとよりなるものが知られている（特許文献１参照）。
【０００８】
また、図１２に示す超臨界冷凍サイクルに用いられる中間熱交換器の他の例として、互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に並列状に配置されかつ両端部がヘッダタンクに接続された複数の偏平状熱交換管とよりなり、各ヘッダタンクが、第１ヘッダパイプおよび第１ヘッダパイプ内に配置された第２ヘッダパイプからなる２重管構造であり、熱交換管に複数の第１流体通路および第２流体通路が形成され、熱交換管の両端部が、第１流体通路が第１ヘッダパイプ内に連通するとともに第２流体通路が第２ヘッダパイプ内に連通するように、両ヘッダタンクに接続されているものも知られている（特許文献２参照）。
【０００９】
しかしながら、特許文献１および２記載の中間熱交換器を用いた超臨界冷凍サイクルにおいては、冷媒を中間熱交換器に通すための配管の取り回しが複雑になるとともに、設置スペースが比較的大きくなるという問題がある。また、エンジンルーム内のガスクーラとエバポレータとの間の部分に中間熱交換器を配置した場合、中間熱交換器の周囲の雰囲気温度が非常に高温になるおそれがあり、周囲から熱影響を受けてガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒との熱交換性能が低下し、その結果超臨界冷凍サイクルの冷却性能も低下するおそれがある。
【特許文献１】特開２０００−２４９２号公報
【特許文献２】特開２００３−１２１０８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明の目的は、上記問題を解決し、配管の取り回しを簡素化することができるとともに設置スペースを比較的小さくすることができ、しかも冷却性能の低下を防止しうる超臨界冷凍サイクルを実現しうる一体型熱交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【００１２】
1)互いに間隔をおいて配置された第１および第２のヘッダタンク、および両ヘッダタンク間にヘッダタンクの長さ方向に間隔をおいて配置されかつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管を備えており、第１ヘッダタンクに冷媒出口が形成されている第１の熱交換器と、
第１および第２の冷媒通路を有する熱交換部、および熱交換部の両端に設けられ、かつ第１冷媒通路を外部に通じさせる第１の流路と第２冷媒通路を外部に通じさせる第２の流路とを有するコネクタを備えている第２の熱交換器とからなり、
第２熱交換器の両コネクタが、それぞれ第１熱交換器に固定され、第２熱交換器における一方のコネクタの第２流路が第１熱交換器の第１ヘッダタンクの冷媒出口に連通している一体型熱交換装置。
【００１３】
2)第２熱交換器の一方のコネクタが第１熱交換器の第１ヘッダタンクに固定されるとともに、他方のコネクタが第１熱交換器の第２ヘッダタンクに固定され、一方のコネクタの第２流路が第１熱交換器の第１ヘッダタンクの冷媒出口に連通している上記1)記載の一体型熱交換装置。
【００１４】
3)第１熱交換器の第１ヘッダタンクが、その長さ方向に並んだ複数のヘッダ部を有しており、同じく第２ヘッダタンクが、第１ヘッダタンクのヘッダ部の数よりも１つ少ないヘッダ部を有しており、第１ヘッダタンクの一端部のヘッダ部が冷媒入口を有する冷媒入口ヘッダ部となるとともに、第１ヘッダタンクの他端部のヘッダ部が冷媒出口を有する冷媒出口ヘッダ部となり、冷媒入口から冷媒入口ヘッダ部内に流入した冷媒が、熱交換管およびヘッダ部を通過して冷媒出口ヘッダ部の冷媒出口から送り出されるようになっている上記2)記載の一体型熱交換装置。
【００１５】
4)第２熱交換器の両コネクタが第１熱交換器の第１ヘッダタンクに固定され、一方のコネクタの第２流路が第１熱交換器の第１ヘッダタンクの冷媒出口に連通している上記1)記載の一体型熱交換装置。
【００１６】
5)第１熱交換器の第１ヘッダタンクが、その長さ方向に並んだ複数のヘッダ部を有しており、同じく第２ヘッダタンクが、その長さ方向に並びかつ第１ヘッダタンクのヘッダ部と同数のヘッダ部を有しており、第２ヘッダタンクの一端部のヘッダ部が冷媒入口を有する冷媒入口ヘッダ部となるとともに、第１ヘッダタンクの他端部のヘッダ部が冷媒出口を有する冷媒出口ヘッダ部となり、冷媒入口から冷媒入口ヘッダ部内に流入した冷媒が、熱交換管およびヘッダ部を通過して冷媒出口ヘッダ部の冷媒出口から送り出されるようになっている上記4)記載の一体型熱交換装置。
【００１７】
6)第１熱交換器の各ヘッダタンクが、ヘッダ部形成用プレートと、管接続用プレートと、これら両プレート間に介在させられた中間プレートとが互いに積層されてろう付されることにより構成されており、ヘッダ部形成用プレートに、その長さ方向にのびかつ中間プレートにより開口が閉鎖された外方膨出部が形成され、管接続用プレートにおける外方膨出部と対応する部分に、複数の管挿入穴が管接続用プレートの長さ方向に間隔をおいて貫通状に形成され、中間プレートに、管接続用プレートの各管挿入穴をヘッダ部形成用プレートの外方膨出部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、ヘッダ部形成用プレートの外方膨出部を含む部分と、管接続用プレートおよび中間プレートにおける外方膨出部と対応する部分とによりヘッダ部が形成され、熱交換管の両端部が両ヘッダタンクの管接続用プレートの管挿入穴内に挿入されてろう付されている上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の一体型熱交換装置。
【００１８】
7)管接続用プレートの両側縁部に、ヘッダ部形成用プレートと中間プレートとの境界部分を全長にわたって覆う被覆壁が一体に設けられており、被覆壁がヘッダ部形成用プレートおよび中間プレートの両側面にろう付されている上記6)記載の一体型熱交換装置。
【００１９】
8)被覆壁の先端部に、ヘッダ部形成用プレートの外面に係合する係合部が一体に設けられ、係合部がヘッダ部形成用プレートにろう付されている上記7)記載の一体型熱交換装置。
【００２０】
9)第２熱交換器の熱交換部が、外管、および外管内に間隔をおいて設けられた内管からなり、外管と内管との間の間隙が第１冷媒通路となっているとともに内管内が第２冷媒通路となっている上記1)〜8)のうちのいずれかに記載の一体型熱交換装置。
【００２１】
10)第２熱交換器の外管と内管との間にフィンが設けられ、内管の両端部が外管よりも外方に突出しているとともに、この外方突出部の少なくとも先端部にフィン無し部が設けられ、両コネクタの第２流路の端部内に内管のフィン無し部が挿入されている上記9)記載の一体型熱交換装置。
【００２２】
11)フィンが、内管の外周面に周方向に間隔をおき、かつ内管の長さ方向に伸びるように一体に形成されている上記10)記載の一体型熱交換装置。
【００２３】
12)内管における外管から突出した外方突出部全体がフィン無し部となっている上記10)または11)記載の一体型熱交換装置。
【００２４】
13)コンプレッサ、ガスクーラ、エバポレータ、気液分離器、減圧器、およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器とを備えており、かつ超臨界冷媒を用いる冷凍サイクルであって、ガスクーラが上記1)〜12)のうちのいずれかに記載された一体型熱交換装置の第１の熱交換器からなり、中間熱交換器が同じく第２の熱交換器からなる超臨界冷凍サイクル。
【００２５】
14)中間熱交換器の第１冷媒通路内をエバポレータから出てきた低圧の冷媒が流れ、同じく第２冷媒通路内をガスクーラから出てきた高圧の冷媒が流れるようになっている上記13)記載の超臨界冷凍サイクル。
【００２６】
15)超臨界冷媒が二酸化炭素からなる上記13)または14)記載の超臨界冷凍サイクル。
【００２７】
16)上記13)〜15)のうちのいずれかに記載の超臨界冷凍サイクルがカーエアコンとして搭載されている車両。
【発明の効果】
【００２８】
上記1)〜5)の一体型熱交換装置によれば、第２熱交換器の両コネクタがそれぞれ第１熱交換器に固定され、第２熱交換器における一方のコネクタの第２流路が第１熱交換器の第１ヘッダタンクの冷媒出口に連通しているので、第１熱交換器から冷媒出口を通って送り出された冷媒は、直接第２熱交換器のコネクタの第２流路を通って第２冷媒通路に流入することになり、第１熱交換器の冷媒出口と第２熱交換器との間の配管が不要となる。したがって、この一体型熱交換装置を適用した冷凍サイクル、たとえば超臨界冷凍サイクルにおいては、配管の取り回しを簡素化することができるとともに設置スペースを比較的小さくすることができる。また、この一体型熱交換装置を超臨界冷凍サイクルに適用し、第１熱交換器をガスクーラ、第２熱交換器を中間熱交換器として使用した場合、通常ガスクーラはエンジンルーム内の最前部に配置されるので、中間熱交換器の周囲の雰囲気温度は比較的低温になり、周囲から熱影響を受けることが少なくなる。したがって、ガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒との熱交換性能の低下を防止することができ、その結果超臨界冷凍サイクルの冷却性能の低下も防止することができる。
【００２９】
上記2)〜5)の一体型熱交換装置によれば、第１熱交換器における冷媒の流れ方向を、熱交換性能を向上させる上で好適なものに設定することが可能になる。
【００３０】
上記6)の一体型熱交換装置によれば、第１熱交換器のヘッダタンクの両端を閉鎖するのに、キャップなどの閉鎖部品が不要になる。したがって、部品点数が少なくなるとともにキャップなどの閉鎖部品を接合する作業も不要になる。しかも、キャップなどの閉鎖部品を別個につくる作業も不要になる。また、外方膨出部を有するヘッダ部形成用プレート、管挿入穴を有する管接続用プレートおよび連通穴を有する中間プレートを、たとえば金属板にプレス加工を施すことにより形成することができるので、加工工数が少なくて済むとともに加工時間が短縮される。しかも、上記3)および5)の一体型熱交換装置のように複数のヘッダ部を形成する場合にも、仕切りなどの別部材を必要としない。
【００３１】
上記7)の一体型熱交換装置によれば、被覆壁によって、ヘッダ部形成用プレートと中間プレートとの境界部分からの冷媒の漏れを防止することができる。
【００３２】
上記8)の一体型熱交換装置によれば、３つのプレートをろう付する際に、係合部により３つのプレートを仮止めすることが可能になるので、別個に仮止め用の治具を必要としない。
【００３３】
上記9)の一体型熱交換装置によれば、第２熱交換器の熱交換部が、外管、および外管内に間隔をおいて設けられた内管からなるので、部品点数が少なくなる。
【００３４】
上記10)の一体型熱交換装置によれば、第２熱交換器の外管と内管との間にフィンが設けられているので、第１および第２冷媒通路内を流れる冷媒間の伝熱面積が増大し、熱交換効率が向上する。
【００３５】
上記11)の一体型熱交換装置によれば、第２熱交換器の第１および第２冷媒通路内を流れる冷媒間の伝熱面積が増大し、熱交換効率が向上する。また、フィンが内管に一体に形成されているので、部品点数が一層少なくなる。
【００３６】
上記12)の一体型熱交換装置によれば、第２熱交換器のコネクタの第１流路に流入してくる冷媒または第１流路から流出する流体に対する流通抵抗が軽減される。
【００３７】
上記13)〜15)の超臨界冷凍サイクルによれば、第１熱交換器から冷媒出口を通って送り出された冷媒は、直接第２熱交換器のコネクタの第２流路を通って第２冷媒通路に流入することになり、第１熱交換器の冷媒出口と第２熱交換器との間の配管が不要となる。したがって、この超臨界冷凍サイクルにおいては、配管の取り回しを簡素化することができるとともに設置スペースを比較的小さくすることができる。また、通常、ガスクーラはエンジンルーム内の最前部に配置されるので、中間熱交換器の周囲の雰囲気温度は比較的低温になり、周囲から熱影響を受けることが少なくなる。したがって、ガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒との熱交換性能の低下を防止することができ、その結果超臨界冷凍サイクルの冷却性能の低下も防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、この発明による一体型熱交換装置を超臨界冷凍サイクルのガスクーラおよび中間熱交換器に適用したものである。
【００３９】
なお、以下の説明において、図１、図２および図１０の上下、左右をそれぞれ上下、左右というものとする。また、隣接する熱交換管どうしの間の通風間隙を流れる空気の下流側（図１および図１１に矢印Ｘで示す方向、図２および図１０の紙面裏側）を前、これと反対側を後というものとする。
【００４０】
実施形態１
この実施形態は図１〜図９に示すものである。
【００４１】
図１および図２は一体型熱交換装置の全体構成を示し、図３〜図８はその要部を示し、図９は一体型熱交換装置における冷媒の流れ方を示す。
【００４２】
図１および図２において、超臨界冷媒、たとえばＣＯ２を使用する超臨界冷凍サイクルに用いられる一体型熱交換装置は、ガスクーラ(1)（第１熱交換器）と中間熱交換器(2)（第２熱交換器）とが一体化されたものである。
【００４３】
ガスクーラ(1)は、左右方向に間隔をおいて配置されかつ上下方向にのびる２つのヘッダタンク(3)(4)と、両ヘッダタンク(3)(4)間に、上下方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の偏平状熱交換管(5)と、隣接する熱交換管(5)どうしの間の通風間隙、および上下両端の熱交換管(5)の外側に配置されて熱交換管(5)にろう付されたコルゲートフィン(6)と、上下両端のコルゲートフィン(6)の外側にそれぞれ配置されてコルゲートフィン(6)にろう付されたアルミニウムベア材からなるサイドプレート(7)とを備えている。この実施形態において、右側のヘッダタンク(3)を第１ヘッダタンク、左側のヘッダタンク(4)を第２ヘッダタンクというものとする。
【００４４】
図２および図３に示すように、第１ヘッダタンク(3)は、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートから形成されたヘッダ部形成用プレート(8)と、両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートから形成された管接続用プレート(9)と、金属ベア材、ここではアルミニウムベア材からなりかつヘッダ部形成用プレート(8)と管接続用プレート(9)との間に介在させられた中間プレート(10)とが、積層されて互いにろう付されることにより構成されている。
【００４５】
ヘッダ部形成用プレート(8)に、上下方向にのび、かつ膨出高さ、長さおよび幅の等しい複数、ここでは２つの外方膨出部(11A)(11B)が上下方向に間隔をおいて形成されている。各外方膨出部(11A)(11B)の左側を向いた開口は中間プレート(10)により塞がれている。ヘッダ部形成用プレート(8)の上側外方膨出部(11A)の頂部に冷媒入口(12)が形成されており、外方膨出部(11A)外面に、冷媒入口(12)に通じる冷媒流入路(14)を有する金属製、ここではアルミニウムベア材製入口部材(13)が、ヘッダ部形成用プレート(8)の外面のろう材を利用してろう付されている。ヘッダ部形成用プレート(8)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施することにより形成されている。
【００４６】
管接続用プレート(9)に、前後方向に長い複数の貫通状管挿入穴(18)が、上下方向に間隔をおいて形成されている。上半部の複数の管挿入穴(18)は、ヘッダ部形成用プレート(8)の上側外方膨出部(11A)の上下方向の範囲内に形成され、同じく下半部の複数の管挿入穴(18)は、下側外方膨出部(11B)の上下方向の範囲内に形成されている。また、管挿入穴(18)の前後方向の長さは、各外方膨出部(11A)(11B)の前後方向の幅よりも若干長く、管挿入穴(18)の前後両端部は外方膨出部(11A)(11B)の前後両側縁よりも外方に突出している。管接続用プレート(9)の前後両側縁部に、それぞれ右方に突出して先端がヘッダ部形成用プレート(8)の外面まで至り、かつヘッダ部形成用プレート(8)と中間プレート(10)との境界部分を全長にわたって覆う被覆壁(19)が一体に形成され、ヘッダ部形成用プレート(8)および中間プレート(10)の前後両側面にろう付されている。各被覆壁(19)の突出端に、ヘッダ部形成用プレート(8)の外面に係合する複数の係合部(21)が、上下方向に間隔をおいて一体に形成され、ヘッダ部形成用プレート(8)にろう付されている。管接続用プレート(9)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより形成されている。
【００４７】
中間プレート(10)に、管接続用プレート(9)の管挿入穴(18)をヘッダ部形成用プレート(8)の外方膨出部(11A)(11B)内に通じさせる貫通状連通穴(22)が、管挿入穴(18)と同じ数だけ形成されている。連通穴(22)は管挿入穴(18)、すなわち熱交換管(5)の横断面よりも一回り大きくなっている（図４参照）。各連通穴(22)は、管接続用プレート(9)の各管挿入穴(18)と対応する位置に形成されている。そして、管接続用プレート(9)の上半部の複数の管挿入穴(18)は、中間プレート(10)の上半部の複数の連通穴(22)を介して上側外方膨出部(11A)内に通じさせられ、同じく下半部の複数の管挿入穴(18)は、中間プレート(10)の下半部の複数の連通穴(22)を介して下側外方膨出部(11B)内に通じさせられている。上側外方膨出部(11A)内に通じるすべての連通穴(22)、および下側外方膨出部(11B)内に通じるすべての連通穴(22)は、それぞれ中間プレート(10)における隣り合う連通穴(22)間の部分を切除することにより形成された連通部(23)により連通させられている。中間プレート(10)は、アルミニウムベア材にプレス加工を施すことにより形成されている。
【００４８】
そして、ヘッダ部形成用プレート(8)の上側外方膨出部(11A)を含む上半部と、管接続用プレート(9)の上半部と、中間プレート(10)の上半部とにより冷媒入口ヘッダ部(24)が形成され、ヘッダ部形成用プレート(8)の下側外方膨出部(11B)を含む下半部と、管接続用プレート(9)の下半部と、中間プレート(10)の下半部とにより冷媒出口ヘッダ部(25)が形成されている。冷媒入口ヘッダ部(24)および冷媒出口ヘッダ部(25)においては、冷媒は、各外方膨出部(11A)(11B)内および連通部(23)を通って、第１ヘッダタンク(3)の長さ方向に流れるようになっている。
【００４９】
３つのプレート(8)(9)(10)の下端部には、それぞれ若干幅の狭い下方突出部(8a)(9a)(10a)が形成されている。中間プレート(10)には、下方突出部(10a)の先端から下端部の連通穴(22)に通じる切り欠き(26)が形成されており、これにより第１ヘッダタンク(3)に、冷媒出口ヘッダ部(25)内に通じる冷媒出口(27)が形成されている（図２参照）。
【００５０】
図５に示すように、第２ヘッダタンク(4)は、第１ヘッダタンク(3)とほぼ同様な構成であり、同一物および同一部分に同一符号を付す。両ヘッダタンク(3)(4)は、管接続用プレート(9)どうしが対向するように配置されている。第２ヘッダタンク(4)における第１ヘッダタンク(3)との相違点は、ヘッダ部形成用プレート(8)に、第１ヘッダタンク(3)の外方膨出部(11A)(11B)の数よりも１つ少ない数、ここでは１つの外方膨出部(28)が、第１ヘッダタンク(3)の両外方膨出部(11A)(11B)にまたがるようにヘッダ部形成用プレート(8)の上端部から下端部にかけて形成されている点、外方膨出部(28)に冷媒入口が形成されていない点、管接続用プレート(9)のすべての管挿入穴(18)が中間プレート(10)のすべての連通穴(22)を介して外方膨出部(28)内に通じている点、中間プレート(10)のすべての連通穴(22)が、隣り合う連通穴(22)間の部分を切除することにより形成された連通部(23)により連通させられている点、中間プレート(10)の下方突出部(10a)に切り欠きが形成されていない点である。外方膨出部(28)の膨出高さおよび幅は、第１ヘッダタンク(3)の外方膨出部(11A)(11B)の膨出高さおよび幅と等しくなっている。そして、３つのプレート(8)(9)(10)の全体により中間ヘッダ部(29)が形成されている。中間ヘッダ部(29)においては、冷媒は、外方膨出部(28)内および連通部(23)を通って、第２ヘッダタンク(4)の長さ方向に流れるようになっている。
【００５１】
両ヘッダタンク(3)(4)は、図３および図５に示すようにして製造されている。
【００５２】
まず、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより、外方膨出部(11A)(11B)(28)および下方突出部(8a)を有するヘッダ部形成用プレート(8)を形成する。また、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートにプレス加工を施すことにより、管挿入穴(18)、被覆壁(19)、被覆壁(19)に真っ直ぐに連なった係合部形成用突片(21A)および下方突出部(9a)を有する管接続用プレート(9)を形成する。さらに、アルミニウムベア材にプレス加工を施すことにより、連通穴(22)、連通部(23)および下方突出部(10a)を有する中間プレート(10)を形成する。第１ヘッダタンク(3)の中間プレート(10)には切り欠き(26)を形成しておく。
【００５３】
ついで、３つのプレート(8)(9)(10)を積層状に組み合わせた後、突片(21A)を曲げて係合部(21)を形成し、係合部(21)をヘッダ部形成用プレート(8)に係合させて仮止め体をつくる。その後、ヘッダ部形成用プレート(8)のろう材層および管接続用プレート(9)のろう材層を利用して３つのプレート(8)(9)(10)を相互にろう付するとともに、被覆壁(19)を中間プレート(10)およびヘッダ部形成用プレート(8)の前後両側面にろう付し、さらに係合部(21)をヘッダ部形成用プレート(8)にろう付する。こうして、両ヘッダタンク(3)(4)が製造されている。
【００５４】
熱交換管(5)は、金属、ここではアルミニウム製押出形材からなり、前後方向に幅広の偏平状で、その内部に長さ方向にのびる複数の冷媒通路(5a)が並列状に形成されている。熱交換管(5)の両端部は、それぞれ両ヘッダタンク(3)(4)の管挿入穴(18)に挿入された状態で、管接続用プレート(9)のろう材層を利用して管接続用プレート(9)にろう付されている。なお、熱交換管(5)の両端は中間プレート(10)の厚さ方向の中間部まで連通穴(22)内に入り込んでいる。上半分の複数の熱交換管(5)の右端部は上側外方膨出部(11A)内、すなわち冷媒入口ヘッダ部(24)内に通じるように第１ヘッダタンク(3)に接続され、左端部は外方膨出部(28)内、すなわち中間ヘッダ部(29)内に通じるように第２ヘッダタンク(4)に接続されている。また、下半分の複数の熱交換管(5)の右端部は下側外方膨出部(11B)内、すなわち冷媒出口ヘッダ部(25)内に通じるように第１ヘッダタンク(3)に接続され、左端部は外方膨出部(28)内、すなわち中間ヘッダ部(29)内に通じるように第２ヘッダタンク(4)に接続されている。
【００５５】
コルゲートフィン(6)は両面にろう材層を有するブレージングシート、ここではアルミニウムブレージングシートを用いて波状に形成されたものである。
【００５６】
図２および図６に示すように、中間熱交換器(2)は、左右方向に伸びる外管(31)と、外管(31)内に間隔をおいて同心状に挿入された左右方向に伸びる内管(32)と、内管(32)の外周面に設けられたフィン(33)と、両管(31)(32)の両端部に固定された２つのコネクタ(34)(35)とを備えており、外管(31)と内管(32)との間の間隙が第１の冷媒通路(30)となっているとともに内管(32)内が第２の冷媒通路(40)となっている。そして、外管(31)と内管(32)とにより熱交換部が形成されている。中間熱交換器(2)の両コネクタ(34)(35)は、ガスクーラ(1)の両ヘッダタンク(3)(4)に固定されている。
【００５７】
外管(31)は、金属、ここではアルミニウム押出形材からなる。内管(32)は、金属、ここではアルミニウム押出形材からなり、その外周面に、複数のフィン(33)が、周方向に間隔をおき、かつ内管(32)の長さ方向に伸びるように一体に形成されている。フィン(33)の先端部と外管(31)内周面との間には若干の隙間が存在している（図７参照）。内管(32)の両端部は外管(31)よりも外方に突出しており、この外方突出部の全体にわたってフィン(33)が切除され、フィン無し部(32a)が設けられている。また、内管(32)の内周面には、全長にわたる複数のインナーフィン(39)が周方向に間隔をおいて一体に形成されている（図７参照）。
【００５８】
各コネクタ(34)(35)は金属、ここではアルミニウム製のブロックからなる。以下、右側のコネクタ(34)を第１コネクタといい、左側のコネクタ(35)を第２コネクタというものとする。
【００５９】
第１コネクタ(34)の上面右端部にガスクーラ(1)の第１ヘッダタンク(3)の各プレート(8)(9)(10)の下方突出部(8a)(9a)(10a)を嵌め入れるヘッダタンク嵌入穴(36)が形成され（図８参照）、第２コネクタ(35)の上面左端部にガスクーラ(1)の第２ヘッダタンク(4)の各プレート(8)(9)(10)の下方突出部(8a)(9a)(10a)を嵌め入れるヘッダタンク嵌入穴(37)が形成されている。そして、ガスクーラ(1)の第１ヘッダタンク(3)の各プレート(8)(9)(10)の下方突出部(8a)(9a)(10a)が第１コネクタ(34)のヘッダタンク嵌入穴(36)内に嵌め入れられるとともに、第２ヘッダタンク(4)の各プレート(8)(9)(10)の下方突出部(8a)(9a)(10a)が第２コネクタ(35)のヘッダタンク嵌入穴(37)内に嵌め入れられた状態で、第１ヘッダタンク(3)と第１コネクタ(34)、および第２ヘッダタンク(4)と第２コネクタ(35)が、それぞれヘッダ部形成用プレート(8)および管接続用プレート(9)のろう材層を利用してろう付されており、これにより中間熱交換器(2)が、ガスクーラ(1)の隣り合う熱交換管(5)間の通風間隙を塞がないように、ガスクーラ(1)に固定されている。
【００６０】
第１コネクタ(34)の左側面には、外管(31)の右端部を嵌め入れる外管嵌入用凹所(38)が形成されており、外管(31)の右端部が外管嵌入用凹所(38)内に嵌め入れられ、外管(31)外周面と第１コネクタ(34)の左側面における外管嵌入用凹所(38)の開口周縁部とがろう付により接合されている。第１コネクタ(34)には、一端が外管嵌入用凹所(38)の底面に開口するとともに他端が後面に開口し、かつ第１冷媒通路(30)に連通した第１流路(41)が形成されている。また、第１コネクタ(34)には、一端がヘッダタンク嵌入穴(36)の底面に開口するとともに他端が第１流路(41)の左右方向に伸びる部分の右端面に開口し、かつ第２冷媒通路(40)に連通した第２流路(42)が形成されている。そして、内管(32)のフィン無し部(32a)の右端部が第２流路(42)の左右方向に伸びる部分内に挿入されており、内管(32)のフィン無し部(32a)の外周面が、第１流路(41)の左右方向に伸びる部分の右端面における第２流路(42)の開口の周縁部に、ろう付により接合されている。したがって、第１コネクタ(34)の第２流路(42)がガスクーラ(1)の冷媒出口ヘッダ部(25)の冷媒出口(27)に通じており、これにより中間熱交換器(2)の第２冷媒通路(40)が第２流路(42)を介してガスクーラ(1)の冷媒出口(27)に連通している。また、第１コネクタ(34)の後面にめねじ穴(43)が形成されている。このめねじ穴(43)は、第１流路(41)を通して第１冷媒通路(30)内から冷媒を排出するための配管用パイプ（図示略）を第１コネクタ(34)に接続するのに利用される。
【００６１】
第２コネクタ(35)の右側面には、外管(31)の左端部を嵌め入れる外管嵌入用凹所(44)が形成されており、外管(31)の左端部が外管嵌入用凹所(44)内に嵌め入れられ、外管(31)外周面と第２コネクタ(35)の右側面における外管嵌入用凹所(44)の開口周縁部とがろう付により接合されている。第２コネクタ(35)には、一端が外管嵌入用凹所(44)の底面に開口するとともに他端が後面に開口し、かつ第１冷媒通路(30)に連通した第１流路(45)が形成されている。また、第２コネクタ(35)には、一端が左側面に開口するとともに他端が第１流路(45)の左右方向に伸びる部分の左端面に開口し、かつ第２冷媒通路(40)に連通した第２流路(46)が形成されている。そして、内管(32)のフィン無し部(32a)の左端部が第２流路(46)の右端部内に挿入されており、内管(32)のフィン無し部(32a)の外周面が、第１流路(45)の左右方向に伸びる部分の左端面における第２流路(46)の右端開口の周縁部に、ろう付により接合されている。また、第２コネクタ(35)の後面および左側面に、それぞれめねじ穴(47)(48)が形成されている。後面のめねじ穴(47)は、第１流路(45)を通して第１冷媒通路(30)内に冷媒を供給するための配管用パイプ（図示略）を第２コネクタ(35)に接続するのに利用され、左側面のめねじ穴(48)は、第２流路(46)を通して第２冷媒通路(40)内から冷媒を排出するための配管用パイプ（図示略）を第２コネクタ(35)に接続するのに利用される。
【００６２】
上述した一体型熱交換装置は、すべての部品を組み立てて一括してろう付することにより製造される。
【００６３】
一体型熱交換装置を図１２に示すような超臨界冷凍サイクルに用いる場合、ガスクーラ(1)の冷媒入口部材(13)にコンプレッサ(75)から延びる配管用パイプが接続され、中間熱交換器(2)の第２コネクタ(35)に、気液分離器としてのアキュムレータ(78)から延びる配管用パイプが後面のめねじ穴(47)を利用して、第１流路(45)に通じるように接続される。また、第１コネクタ(34)に、コンプレッサ(75)へ延びる配管用パイプが後面のめねじ穴(43)を利用して、第１流路(41)に通じるように接続され、第２コネクタ(35)に、減圧器としての膨張弁(79)へ延びる配管用パイプが左側面のめねじ穴(48)を利用して、第２流路(46)に通じるように接続される。この超臨界冷凍サイクルは、超臨界冷媒としてＣＯ２を使用し、カーエアコンとして車両、たとえば自動車に搭載される。
【００６４】
一体型熱交換装置において、図９に示すように、コンプレッサ(75)を通過した高圧のＣＯ２ が、冷媒入口部材(13)の冷媒流入路(14)を通って冷媒入口(12)からガスクーラ(1)の第１ヘッダタンク(3)の冷媒入口ヘッダ部(24)内に入り、分流して上側外方膨出部(11A)内に通じているすべての熱交換管(5)の冷媒通路(5a)内に流入する。冷媒通路(5a)内に流入したＣＯ２は、冷媒通路(5a)内を左方に流れて第２ヘッダタンク(4)の中間ヘッダ部(29)内に流入し、外方膨出部(28)内および中間プレート(10)の連通部(23)を通って下方に流れ、分流して中間ヘッダ部(29)内および冷媒出口ヘッダ部(25)内に通じているすべての熱交換管(5)の冷媒通路(5a)内に流入し、流れ方向を変えて冷媒通路(5a)内を右方に流れて第１ヘッダタンク(3)の冷媒出口ヘッダ部(25)内に入る。冷媒出口ヘッダ部(25)内に流入したＣＯ２は、下側外方膨出部(11B)内および中間プレート(10)の連通部(23)を通って下方に流れ、冷媒出口(27)および中間熱交換器(2)の第１コネクタ(34)の第２流路(42)を経て第２冷媒通路(40)内に流入し、第２冷媒通路(40)内を左方に流れ、第２コネクタ(35)の第２流路(46)を経て配管用パイプに流入し、膨張弁(79)に送られる。
【００６５】
一方、アキュムレータ(78)から送られてきた低圧のＣＯ２は、配管用パイプから中間熱交換器(2)の第２コネクタ(35)の第１流路(45)を経て第１冷媒通路(30)内に流入し、第１冷媒通路(30)内を右方に流れ、第１コネクタ(34)の第１流路(41)を経て配管用パイプに流入し、コンプレッサ(75)に送られる。
【００６６】
そして、ＣＯ２がガスクーラ(1)の熱交換管(5)の冷媒通路(5a)内を流れる間に、通風間隙を図１および図９に矢印Ｘで示す方向に流れる空気と熱交換し、冷却される。また、中間熱交換器(2)の第１冷媒通路(30)内を流れるガスクーラ(1)から出てきた高圧の冷媒と、第２冷媒通路(40)内を流れるエバポレータ(77)から出てきた低圧の冷媒とが熱交換をする。
【００６７】
実施形態２
この実施形態は図１０および図１１に示すものである。
【００６８】
この実施形態において、ガスクーラ(50)の左側のヘッダタンク(51)を第１ヘッダタンク、右側のヘッダタンク(52)を第２ヘッダタンクというものとする。
【００６９】
ガスクーラ(50)の第１ヘッダタンク(51)のヘッダ部形成用プレート(8)に、上下方向にのび、かつ膨出高さおよび幅の等しい複数、ここでは２つの外方膨出部(53A)(53B)が上下方向に間隔をおいて形成されており、各外方膨出部(53A)(53B)の右側を向いた開口は中間プレート(10)により塞がれている。上側外方膨出部(53A)の長さは下側外方膨出部(53B)の長さよりも長くなっている。そして、３つのプレート(8)(9)(10)の上側外方膨出部(53A)を含む部分により第１の中間ヘッダ部(54)が形成され、３つのプレート(8)(9)(10)の下側外方膨出部(53B)を含む部分により冷媒出口ヘッダ部(55)が形成されている。第１中間ヘッダ部(54)および冷媒出口ヘッダ部(55)においては、冷媒は、各外方膨出部(53A)(53B)内および連通部(23)を通って、第１ヘッダタンク(51)の長さ方向に流れるようになっている。
【００７０】
管接続用プレート(9)には、ヘッダ部形成用プレート(8)の上側外方膨出部(53A)の上下方向の範囲内に形成された管挿入穴(18)と、同じく下側外方膨出部(53B)の上下方向の範囲内に形成されている管挿入穴(18)とが存在する。
【００７１】
３つのプレート(8)(9)(10)の下端部には、それぞれ若干幅の狭い下方突出部(8a)(9a)(10a)が形成されている。中間プレート(10)には、下方突出部(10a)の先端から下端部の連通穴(22)に通じる切り欠き(56)が形成されており、これにより第１ヘッダタンク(51)に、冷媒出口ヘッダ部(55)内に通じる冷媒出口(57)が形成されている。また、３つのプレート(8)(9)(10)の上端部には、それぞれ若干幅の狭い上方突出部(8b)(9b)(10b)が形成されている。
【００７２】
第１ヘッダタンク(51)のその他の構成は、実施形態１のガスクーラ(1)の第２ヘッダタンク(4)と同様な構成である。
【００７３】
ガスクーラ(50)の第２ヘッダタンク(52)のヘッダ部形成用プレート(8)に、上下方向にのび、かつ膨出高さおよび幅の等しい複数、ここでは２つの外方膨出部(58A)(58B)が上下方向に間隔をおいて形成されており、各外方膨出部(58A)(58B)の左側を向いた開口は中間プレート(10)により塞がれている。上側外方膨出部(58A)の長さは下側外方膨出部(58B)の長さよりも短くなっており、第１ヘッダタンク(51)の上側外方膨出部(53A)が第２ヘッダタンク(52)の２つの外方膨出部(58A)(58B)にまたがり、第２ヘッダタンク(52)の下側外方膨出部(58B)が第１ヘッダタンク(51)の２つの外方膨出部(53A)(53B)にまたがっている。そして、３つのプレート(8)(9)(10)の上側外方膨出部(58A)を含む部分により冷媒入口ヘッダ部(59)が形成され、３つのプレート(8)(9)(10)の下側外方膨出部(58B)を含む部分により第２中間ヘッダ部(61)が形成されている。冷媒入口ヘッダ部(59)および第２中間ヘッダ部(61)においては、冷媒は、各外方膨出部(58A)(58B)内および連通部(23)を通って、第２ヘッダタンク(52)の長さ方向に流れるようになっている。なお、第２ヘッダタンク(52)の上側外方膨出部(58A)の頂部に冷媒入口(12)が形成され、上側外方膨出部(58A)に、冷媒入口(12)に通じる冷媒流入路(14)を有する冷媒入口部材(13)がろう付されている。
【００７４】
管接続用プレート(9)には、ヘッダ部形成用プレート(8)の上側外方膨出部(58A)の上下方向の範囲内に形成された管挿入穴(18)と、同じく下側外方膨出部(58B)の上下方向の範囲内に形成されている管挿入穴(18)とが存在する。３つのプレート(8)(9)(10)の下端部には下方突出部は形成されておらず、当然のことながら中間プレートには切り欠きが形成されていない。
【００７５】
第２ヘッダタンク(52)のその他の構成は、実施形態１のガスクーラ(1)の第１ヘッダタンク(3)と同様な構成である。
【００７６】
また、ガスクーラ(50)のその他の構成は、実施形態１のガスクーラ(1)と同様であり、同一物および同一部分に同一符号を付す。
【００７７】
中間熱交換器(62)は、上下方向に伸びる外管(31)と、外管(31)内に間隔をおいて同心状に挿入された上下方向に伸びる内管(32)と、内管(32)の外周面に設けられたフィン(33)と、両管(31)(32)の上下両端部に固定された２つのコネクタ(63)(64)とを備えており、外管(31)と内管(32)との間の間隙が第１の冷媒通路(30)となっているとともに内管(32)内が第２の冷媒通路(40)となっている。中間熱交換器(62)の両コネクタ(63)(64)は、ガスクーラ(50)の第１ヘッダタンク(51)に固定されている。
【００７８】
外管(31)、内管(32)およびフィン(33)は、実施形態１の中間熱交換器(62)の外管、内管およびフィンを上下方向に向けたものである。
【００７９】
各コネクタ(63)(64)は金属、ここではアルミニウム製のブロックからなる。以下、下側のコネクタ(64)を第１コネクタといい、上側のコネクタ(63)を第２コネクタというものとする。
【００８０】
第１コネクタ(64)の上面右端部にガスクーラ(50)の第１ヘッダタンク(51)の各プレート(8)(9)(10)の下方突出部(8a)(9a)(10a)を嵌め入れるヘッダタンク嵌入穴(65)が形成され、第２コネクタ(63)の下面右端部にガスクーラ(50)の第１ヘッダタンク(51)の各プレート(8)(9)(10)の上方突出部(8b)(9b)(10b)を嵌め入れるヘッダタンク嵌入穴(66)が形成されている。そして、ガスクーラ(50)の第１ヘッダタンク(51)の各プレート(8)(9)(10)の下方突出部(8a)(9a)(10a)が第１コネクタ(64)のヘッダタンク嵌入穴(65)内に嵌め入れられるとともに、第１ヘッダタンク(51)の各プレート(8)(9)(10)の上方突出部(8b)(9b)(10b)が第２コネクタ(63)のヘッダタンク嵌入穴(66)内に嵌め入れられた状態で、第１ヘッダタンク(51)と両コネクタ(63)(64)が、それぞれヘッダ部形成用プレート(8)および管接続用プレート(9)のろう材層を利用してろう付されており、これにより中間熱交換器(62)が、ガスクーラ(50)の隣り合う熱交換管(5)間の通風間隙を塞がないように、ガスクーラ(50)に固定されている。
【００８１】
第１コネクタ(64)の上面の左側部分には、外管(31)の下端部を嵌め入れる外管嵌入用凹所(67)が形成されており、外管(31)の下端部が外管嵌入用凹所(67)内に嵌め入れられ、外管(31)外周面と第１コネクタ(64)の上面における外管嵌入用凹所(67)の開口周縁部とがろう付により接合されている。第１コネクタ(64)には、一端が外管嵌入用凹所(67)の底面に開口するとともに他端が後面に開口し、かつ第１冷媒通路(30)に連通した第１流路(68)が形成されている。また、第１コネクタ(64)には、一端がヘッダタンク嵌入穴(65)の底面に開口するとともに他端が第１流路(68)の上下方向に伸びる部分の下端面に開口し、かつ第２冷媒通路(40)に連通した第２流路(69)が形成されている。そして、内管(32)のフィン無し部(32a)の下端部が第２流路(69)の上下方向に伸びる部分内に挿入されており、内管(32)のフィン無し部(32a)の外周面が、第１流路(68)の上下方向に伸びる部分の下端面における第２流路(69)の開口の周縁部に、ろう付により接合されている。したがって、第１コネクタ(64)の第２流路(69)がガスクーラ(50)の冷媒出口(57)に通じており、これにより中間熱交換器(62)の第２冷媒通路(40)が第２流路(69)を介してガスクーラ(50)の冷媒出口ヘッダ部(55)の冷媒出口(57)に連通している。図示は省略したが、第１コネクタ(64)の後面には、第１流路(68)を通して第１冷媒通路(30)内から冷媒を排出するための配管用パイプを接続するのに利用されるめねじ穴が形成されている。
【００８２】
第２コネクタ(63)の下面の左側部分には、外管(31)の上端部を嵌め入れる外管嵌入用凹所(71)が形成されており、外管(31)の上端部が外管嵌入用凹所(71)内に嵌め入れられ、外管(31)外周面と第２コネクタ(63)の下面における外管嵌入用凹所(71)の開口周縁部とがろう付により接合されている。第２コネクタ(63)には、一端が外管嵌入用凹所(71)の底面に開口するとともに他端が後面に開口し、かつ第１冷媒通路(30)に連通した第１流路(72)が形成されている。また、第２コネクタ(63)には、一端が上面に開口するとともに他端が第１流路(72)の上下方向に伸びる部分の上端面に開口し、かつ第２冷媒通路(40)に連通した第２流路(73)が形成されている。そして、内管(32)のフィン無し部(32a)の上端部が第２流路(73)の下端部内に挿入されており、内管(32)のフィン無し部(32a)の外周面が、第１流路(72)の上下方向に伸びる部分の上端面における第２流路(73)の開口の周縁部に、ろう付により接合されている。また、図示は省略したが、第２コネクタ(63)の後面には、第１流路(72)を通して第１冷媒通路(30)内に冷媒を供給するための配管用パイプを接続するのに利用されるめねじ穴が形成され、同じく上面には、第２流路(73)を通して第２冷媒通路(40)内から冷媒を排出するための配管用パイプを接続するのに利用されるめねじ穴が形成されている。
【００８３】
上述した一体型熱交換装置は、すべての部品を組み立てて一括してろう付することにより製造される。
【００８４】
一体型熱交換装置を図１２に示すような超臨界冷凍サイクルに用いる場合、ガスクーラ(50)の冷媒入口部材(13)にコンプレッサ(75)から延びる配管用パイプが接続され、中間熱交換器(62)の第２コネクタ(63)に、気液分離器としてのアキュムレータ(78)から延びる配管用パイプが後面のめねじ穴を利用して、第１流路(72)に通じるように接続される。また、第１コネクタ(64)に、コンプレッサ(75)へ延びる配管用パイプが後面のめねじ穴を利用して、第１流路(68)に通じるように接続され、第２コネクタ(63)に、減圧器としての膨張弁(79)へ延びる配管用パイプが上面のめねじ穴を利用して、第２流路(73)に通じるように接続される。超臨界冷凍サイクルは超臨界冷媒としてＣＯ２を使用し、カーエアコンとして車両、たとえば自動車に搭載される。
【００８５】
一体型熱交換装置において、図１１に示すように、コンプレッサ(75)を通過した高圧のＣＯ２ が、冷媒入口部材(13)の冷媒流入路(14)を通って冷媒入口(12)からガスクーラ(50)の第２ヘッダタンク(52)の冷媒入口ヘッダ部(59)内に入り、分流して上側外方膨出部(58A)内に通じているすべての熱交換管(5)の冷媒通路(5a)内に流入する。冷媒通路(5a)内に流入したＣＯ２は、冷媒通路(5a)内を左方に流れて第１ヘッダタンク(51)の第１中間ヘッダ部(54)内に流入し、上側外方膨出部(53A)内および中間プレート(10)の連通部(23)を通って下方に流れ、分流して両中間ヘッダ部(54)(61)内に通じている熱交換管(5)の冷媒通路(5a)内に流入し、流れ方向を変えて冷媒通路(5a)内を右方に流れて第２ヘッダタンク(52)の第２中間ヘッダ部(61)内に入る。第２中間ヘッダ部(61)内に入ったＣＯ２は、下側外方膨出部(58B)内および中間プレート(10)の連通部(23)を通って下方に流れ、分流して第２中間ヘッダ部(61)内および冷媒出口ヘッダ部(55)内に通じているすべての熱交換管(5)の冷媒通路(5a)内に流入し、流れ方向を変えて冷媒通路(5a)内を左方に流れて第１ヘッダタンク(51)の冷媒出口ヘッダ部(55)内に入る。冷媒出口ヘッダ部(55)内に流入したＣＯ２は、下側外方膨出部(53B)内および中間プレート(10)の連通部(23)を通って下方に流れ、冷媒出口(57)および中間熱交換器(62)の第１コネクタ(64)の第２流路(69)を経て第２冷媒通路(40)内に流入し、第２冷媒通路(40)内を上方に流れ、第２コネクタ(63)の第２流路(73)を経て配管用パイプに流入し、膨張弁(79)に送られる。
【００８６】
一方、アキュムレータ(78)から送られてきた低圧のＣＯ２は、配管用パイプから中間熱交換器(62)の第２コネクタ(63)の第１流路(72)を経て第１冷媒通路(30)内に流入し、第１冷媒通路(30)内を下方に流れ、第１コネクタ(64)の第１流路(68)を経て配管用パイプに流入し、コンプレッサ(75)に送られる。
【００８７】
そして、ＣＯ２がガスクーラ(50)の熱交換管(5)の冷媒通路(5a)内を流れる間に、通風間隙を図１１に矢印Ｘで示す方向に流れる空気と熱交換し、冷却される。また、中間熱交換器(62)の第１冷媒通路(30)内を流れるガスクーラ(50)から出てきた高圧の冷媒と、第２冷媒通路(40)内を流れるエバポレータ(77)から出てきた低圧の冷媒とが熱交換をする。
【００８８】
上記実施形態１において、上記実施形態２の中間熱交換器(62)の両コネクタ(63)(64)が、第１コネクタ(64)の第２流路(69)が第１ヘッダタンク(3)の冷媒出口(27)に通じるように、第１ヘッダタンク(3)に固定されていてもよい。すなわち、第１ヘッダタンクが、その長さ方向に並んだ複数のヘッダ部を有しており、同じく第２ヘッダタンクが、第１ヘッダタンクのヘッダ部の数よりも１つ少ないヘッダ部を有しており、第１ヘッダタンクの一端部のヘッダ部が冷媒入口を有する冷媒入口ヘッダ部となるとともに、第１ヘッダタンクの他端部のヘッダ部が冷媒出口を有する冷媒出口ヘッダ部となっているガスクーラと、中間熱交換器とからなる一体型熱交換装置において、中間熱交換器の両コネクタが、第１コネクタの第２流路が第１ヘッダタンクの冷媒出口に通じるように、第１ヘッダタンクに固定されていてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態２において、上記実施形態１の中間熱交換器(2)の第１コネクタ(34)が、第２流路(42)が第１ヘッダタンク(51)の冷媒出口(57)に通じるように第１ヘッダタンク(51)に固定され、第２コネクタ(35)が第２ヘッダタンク(52)に固定されていてもよい。すなわち、第１ヘッダタンクが、その長さ方向に並んだ複数のヘッダ部を有しており、同じく第２ヘッダタンクが、その長さ方向に並びかつ第１ヘッダタンクのヘッダ部と同数のヘッダ部を有しており、第２ヘッダタンクの一端部のヘッダ部が冷媒入口を有する冷媒入口ヘッダ部となるとともに、第１ヘッダタンクの他端部のヘッダ部が冷媒出口を有する冷媒出口ヘッダ部となっているガスクーラと、中間熱交換器とからなる一体型熱交換装置において、中間熱交換器の第１コネクタがガスクーラの第１ヘッダタンクに固定されるとともに、第２コネクタがガスクーラの第２ヘッダタンクに固定され、第１コネクタの第２流路がガスクーラの第１ヘッダタンクの冷媒出口に連通していてもよい。
【００９０】
上記２つの実施形態においては、超臨界冷凍サイクルの超臨界冷媒として、ＣＯ２が使用されているが、これに限定されるものではなく、エチレン、エタン、酸化窒素などが使用される。
【００９１】
図１３〜図１９は、上述した２つの一体型熱交換装置のガスクーラ(1)(50)に用いられる熱交換管の変形例を示す。なお、熱交換管の変形例に関する以下の説明においては、図１３〜図１９の上下、左右を上下、左右というものとする。
【００９２】
図１３および図１４に示す熱交換管(160)は、互いに対向する平らな上下壁(161)(162)（１対の平坦壁）と、上下壁(161)(162)の左右両側縁どうしにまたがる左右両側壁(163)(164)と、左右両側壁間(163)(164)において上下壁(161)(162)にまたがるとともに長さ方向に伸びかつ相互に所定間隔をおいて設けられた複数の補強壁(165)とよりなり、内部に幅方向に並んだ複数の冷媒通路(166)を有するものである。ここでは、補強壁(165)が、隣り合う冷媒通路(166)間の仕切壁となる。また、冷媒通路(166)の通路幅は全高にわたって等しくなっている。
【００９３】
左側壁(163)は２重構造であり、上壁(161)の左側縁より下方隆起状に一体成形されかつ熱交換管(160)の全高にわたる外側側壁用凸条(167)と、外側側壁用凸条(167)の内側において上壁(161)より下方隆起状に一体成形された内側側壁用凸条(168)と、下壁(162)の左側縁より上方隆起状に一体成形された内側側壁用凸条(169)とよりなる。外側側壁用凸条(167)は、下端部が下壁(162)の下面左側縁部に係合された状態で両内側側壁用凸条(168)(169)および下壁(162)にろう付されている。両内側側壁用凸条(168)(169)は、相互に突き合わされてろう付されている。右側壁(164)は、上下壁(161)(162)と一体に形成されている。下壁(162)の内側側壁用凸条(169)の先端面に、その長手方向に伸びる凸起(169a)が全長にわたって一体に形成され、上壁(161)の内側側壁用凸条(168)の先端面に、その長手方向に伸びかつ凸起(169a)が圧入される凹溝(168a)が全長にわたって形成されている。
【００９４】
補強壁(165)は、上壁(161)より下方隆起状に一体成形された補強壁用凸条(170)と、下壁(162)より上方隆起状に一体成形された補強壁用凸条(171)とが、相互に突き合わされてろう付されることにより形成されている。
【００９５】
熱交換管(160)は、図１５(a)に示すような管製造用金属板(175)を用いて製造される。管製造用金属板(175)は両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートに圧延加工を施すことにより形成されたものであり、平らな上壁形成部(176)（平坦壁形成部）および下壁形成部(177)（平坦壁形成部）と、上壁形成部(176)および下壁形成部(177)を連結しかつ右側壁(164)を形成する連結部(178)と、上壁形成部(176)および下壁形成部(177)における連結部(178)とは反対側の側縁より上方隆起状に一体成形されかつ左側壁(163)の内側部分を形成する内側側壁用凸条(168)(169)と、上壁形成部(176)における連結部(178)とは反対側の側縁（右側縁）を左右方向外方（右方）に延長することにより形成された外側側壁用凸条形成部(179)と、左右方向に所定間隔をおいて上壁形成部(176)および下壁形成部(177)よりそれぞれ上方隆起状に一体成形された複数の補強壁用凸条(170)(171)とを備えており、上壁形成部(176)の補強壁用凸条(170)と下壁形成部(177)の補強壁用凸条(171)とが幅方向の中心線に対して左右対称となる位置にある。下壁形成部(177)の内側側壁用凸条(169)の先端面に凸起(169a)が、上壁形成部(176)の内側側壁用凸条(168)の先端面に凹溝(168a)がそれぞれ形成されている。両内側側壁用凸条(168)(169)およびすべての補強壁用凸条(170)(171)の高さはそれぞれ等しくなっている。連結部(178)の上下の肉厚は上下壁形成部(175)(176)の肉厚よりも大きく、かつ連結部(178)の上端面と内側側壁用凸条(168)(169)および補強壁用凸条(170)(171)の上端面とはほぼ面一となっている。
【００９６】
なお、両面にろう材がクラッドされたアルミニウムブレージングシートに圧延加工が施されて側壁用凸条(168)(169)および補強壁用凸条(170)(171)が一体成形されていることにより、側壁用凸条(168)(169)および補強壁用凸条(170)(171)の両側面および先端面と、上下壁形成部(175)(176)の上下両面にろう材層（図示略）が形成されるが、側壁用凸条(168)(169)および補強壁用凸条(170)(171)の先端面のろう材層は他の部分のろう材層に比べて厚みが大きくなる。
【００９７】
そして、管製造用金属板(175)を、ロールフォーミング法により、連結部(178)の左右両側縁で順次折り曲げていき（図１５(b)参照）、最後にヘアピン状に折り曲げて内側側壁用凸条(168)(169)どうしおよび補強壁用凸条(170)(171)どうしをそれぞれ突き合わせるとともに、凸起(169a)を凹溝(168a)内に圧入する。
【００９８】
ついで、外側側壁用凸条形成部(179)を折り曲げていき、両内側側壁用凸条(168)(169)の外面に沿わせるとともに、その先端部を変形させて下壁形成部(177)に係合させて折り曲げ体(180)を得る（図１５(c)参照）。
【００９９】
その後、折り曲げ体(180)を所定温度に加熱し、内側側壁用凸条(168)(169)の先端部どうしおよび補強壁用凸条(170)(171)の先端部どうしをそれぞれろう付するとともに、外側側壁用凸条形成部(179)と両内側側壁用凸条(168)(169)および下壁形成部(177)とをろう付することにより、熱交換管(160)が製造される。なお、熱交換管(160)の製造は、一体型熱交換装置の製造と同時に行われる。
【０１００】
図１６に示す熱交換管(185)の場合、上壁(161)のすべての補強壁用凸条(170)の先端面に、全長にわたる凸起(186)と全長にわたる凹溝(187)とが交互に形成されている。また、下壁(162)のすべての補強壁用凸条(171)の先端面に、これと突き合わされる上壁(161)の補強壁用凸条(170)の凸起(186)が嵌る凹溝(188)と、上壁(161)の補強壁用凸条(170)の凹溝(187)内に嵌る凸起(189)とが、交互に全長にわたって形成されている。その他の構成は、図１３および図１４に示す熱交換管(160)と同じであり、図１３および図１４に示す熱交換管(160)と同様な方法で製造される。
【０１０１】
図１７および図１８に示す熱交換管(190)は、上壁(161)より下方隆起状に一体成形された補強壁用凸条(191)が下壁(162)にろう付されてなる補強壁(165)と、同じく下壁(162)より上方隆起状に一体成形された補強壁用凸条(192)が上壁(161)にろう付されてなる補強壁(165)とが左右方向に交互に設けられたものであり、上下壁(161)(162)における他方の壁の補強壁用凸条(192)(191)が当接する部分に、それぞれ全長にわたる突起(193)が一体に形成され、突起(193)の先端面に補強壁用凸条(191)(192)の先端部が嵌る凹溝(194)が形成され、補強壁用凸条(191)(192)の先端部が突起(193)の凹溝(194)内に嵌められて突起(193)にろう付されている。突起(193)の左右方向の肉厚は、補強壁用凸条(191)(192)の左右方向の肉厚よりも若干大きくなっている。その他の構成は図１３および図１４に示す熱交換熱交換管(160)と同じである。
【０１０２】
熱交換管(190)は、図１９(a)に示すような管製造用金属板(195)を用いて製造される。管製造用金属板板(195)は両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートに圧延加工を施すことにより形成されたものであり、左右方向に所定間隔をおいて上壁形成部(176)および下壁形成部(177)よりそれぞれ上方隆起状に一体成形された複数の補強壁用凸条(191)(192)を備えており、上壁形成部(176)の補強壁用凸条(191)と下壁形成部(177)の補強壁用凸条(192)とが幅方向の中心線に対して左右非対称となる位置にある。両補強壁用凸条(191)(192)の高さは相互に等しく、かつ側壁用凸条(168)(169)の高さの２倍程度となっている。また、上壁形成部(176)および下壁形成部(177)における下壁形成部(177)および上壁形成部(176)の補強壁用凸条(192)(191)が当接する部分に、全長にわたる突起(193)が一体に形成され、突起(193)の先端面に補強壁用凸条(192)(161)の先端部が嵌る凹溝(194)が形成されている。管製造用金属板(195)のその他の構成は、図１５に示す管製造用金属板(175)と同じである。
【０１０３】
そして、管製造用金属板(195)を、ロールフォーミング法により、連結部(178)の左右両側縁で順次折り曲げていき（図１９(b)参照）、最後にヘアピン状に折り曲げて内側側壁用凸条(168)(169)どうしを突き合わせて凸起(169a)を凹溝(168a)内に圧入するとともに、上壁形成部(176)の補強壁用凸条(191)の先端部を下壁形成部(177)の突起(193)の凹溝(194)内に、下壁形成部(177)の補強壁用凸条(192)の先端部を上壁形成部(176)の突起(193)の凹溝(194)内にそれぞれ嵌め入れる。
【０１０４】
ついで、外側側壁用凸条形成部(179)を折り曲げていき、両内側側壁用凸条(168)(169)の外面に沿わせるとともに、その先端部を変形させて下壁形成部(177)に係合させて折り曲げ体(196)を得る（図１９(c)参照）。
【０１０５】
その後、折り曲げ体(196)を所定温度に加熱し、内側側壁用凸条(168)(169)の先端部どうしをろう付するとともに、補強壁用凸条(191)(192)の先端部を突起(193)にろう付し、さらに外側側壁用凸条形成部(179)と両内側側壁用凸条(168)(169)および下壁形成部(177)とをろう付することにより、熱交換熱交換管(190)が製造される。なお、熱交換熱交換管(190)の製造は、一体型熱交換装置の製造と同時に行われる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】この発明の実施形態１の一体型熱交換装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１の一体型熱交換装置の後方から前方を見た一部省略垂直断面図である。
【図３】図１の一体型熱交換装置のガスクーラにおける第１ヘッダタンクを示す分解斜視図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図５】図１の一体型熱交換装置のガスクーラにおける第２ヘッダタンクを示す分解斜視図である。
【図６】図２のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線拡大断面図である。
【図８】図１の一体型熱交換装置におけるガスクーラの第１ヘッダタンクと中間熱交換器の第１コネクタとの接続部分を示す分解斜視図である。
【図９】図１の一体型熱交換装置における冷媒の流れを示す図である。
【図１０】この発明の実施形態２の一体型熱交換装置の全体構成を示す図２相当の図である。
【図１１】図１０の一体型熱交換装置における冷媒の流れを示す図である。
【図１２】超臨界冷凍サイクルを示す図である。
【図１３】熱交換管の第１の変形例を示す横断面図である。
【図１４】図１３の部分拡大図である。
【図１５】図１３に示す熱交換管の製造方法を示す図である。
【図１６】熱交換管の第２の変形例を示す横断面図である。
【図１７】熱交換管の第３の変形例を示す横断面図である。
【図１８】図１７の部分拡大図である。
【図１９】図１７に示す熱交換管の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
(1)(50)：ガスクーラ（第１熱交換器）
(2)(62)：中間熱交換器（第２熱交換器）
(3)(51)：第１ヘッダタンク
(4)(52)：第２ヘッダタンク
(5)(160)(185)(190)：熱交換管
(8)：ヘッダ部形成用プレート
(9)：管接続用プレート
(10)：中間プレート
(11A)(11B)(28)(53A)(53B)(58A)(58B)：外方膨出部
(12)：冷媒入口
(18)：管挿入穴
(19)：被覆壁
(21)：係合部
(22)：連通穴
(23)：連通部
(24)(59)：冷媒入口ヘッダ部
(25)(55)：冷媒入口ヘッダ部
(27)(57)：冷媒出口
(29)(54)(61)：中間ヘッダ部
(30)：第１冷媒通路
(31)：外管
(32)：内管
(33)：フィン
(34)(35)(63)(64)：コネクタ
(41)(72)：第１流路
(42)(73)：第２流路
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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