(57)【要約】【課題】部品点数の増加および熱交換性能の低下を抑制しつつ、チューブ根付部への熱応力集中を緩和できる熱交換器を提供する。【解決手段】チューブ２として、エンジン冷却水が流通する第１チューブ２１と、エンジン冷却水とは温度の異なる吸気冷却水が流通する第２チューブ２２とが設けられており、複数のチューブ２のうち、異なる種類のチューブと隣り合うチューブを境界チューブ２１０、２２０とし、チューブ接合面５１１のうち、少なくとも境界チューブ２１０、２２０が接合される部位を境界接合面５１１ｄとするとともに、境界接合面５１１ｄ以外の部位を一般接合面５１１ｅとしたとき、境界接合面５１１ｄの剛性が、一般接合面５１１ｅの剛性よりも高い。【選択図】図２
2018194179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数積層配置された扁平形状のチューブ（２）と、
前記チューブの長手方向の端部に配置されるとともに、複数の前記チューブと連通するヘッダタンク（５）とを備え、
前記チューブの長手方向の端部が、前記ヘッダタンクにおけるチューブ接合面（５１１）に接合されている熱交換器であって、
前記チューブとして、第１流体が流通する第１チューブ（２１）と、前記第１流体とは温度の異なる第２流体が流通する第２チューブ（２２）とが設けられており、
前記複数のチューブのうち、異なる種類の前記チューブと隣り合う前記チューブを、境界チューブ（２１０、２２０）とし、
前記チューブ接合面のうち、少なくとも前記境界チューブが接合される部位を境界接合面（５１１ｄ）とするとともに、前記境界接合面以外の部位を一般接合面（５１１ｅ）としたとき、
前記境界接合面の剛性が、前記一般接合面の剛性よりも高い熱交換器。
【請求項２】
前記ヘッダタンクは、
前記チューブ接合面を有するコアプレート（５１）と、
前記コアプレートとともにタンク内空間を構成するタンク本体部（５２）とを備えており、
前記コアプレートは、前記タンク本体部における前記コアプレート側の先端部（５２２）が固定されるシール面（５１２ｄ）を有しており、
前記シール面は、前記チューブ接合面に対して前記チューブの長手方向にずれた位置に配置されており、
前記コアプレートにおいて、前記チューブ接合面から前記シール面までの前記チューブの長手方向の距離を、接合面高さとしたとき、
前記コアプレートは、前記境界接合面における前記接合面高さ（ｄ１）が、前記一般接合面における前記接合面高さ（ｄ２）よりも高くなるように構成されている請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
隣り合う２つの前記チューブ間における前記チューブの積層方向の距離を、チューブピッチ（Ｔｐ）とし、
前記チューブのうち、前記境界チューブ以外のチューブを一般チューブ（２）としたとき、
隣り合う２つの前記境界チューブ間の前記チューブピッチは、隣り合う２つの前記一般チューブ間の前記チューブピッチよりも小さい請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記境界接合面には、前記チューブの積層方向に延びるリブ（５１３）が設けられている請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記境界チューブに接合される前記チューブは、１本〜４本である請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第１流体および前記第２流体は、異なる種類の流体である請求項１ないし５のいずれか１つに記載の熱交換器。
【請求項７】
前記第１流体および前記第２流体は、同一種類の流体である請求項１ないし５のいずれか１つに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ラジエータ等の熱交換器は、複数のチューブと複数のコルゲートフィンとが交互に積層されたコア部、チューブの長手方向端部に接合されてチューブに連通するヘッダタンク等を備えている。ヘッダタンクは、チューブが挿入接合されるコアプレートと、コアプレートとともにヘッダタンクの内部空間を形成するタンク本体部を備えている。コアプレートは、チューブ挿入穴が設けられたチューブ接合面を備えている。
【０００３】
近年、１つの熱交換器において、温度の異なる複数の熱媒体の冷却を行うことが望まれている。この要求に対して、１つのコア部に独立した複数の熱交換部を有する一体型の熱交換器（以下、複合熱交換器という）が提案されている。
【０００４】
この複合型熱交換器では、各熱交換部を流れる熱媒体の温度差が大きくなると、コアプレートのチューブ接合面が、チューブ積層方向（すなわち、コアプレートの長手方向）に変形する。これにより、各熱交換部における他の熱交換部と隣り合うチューブに熱応力が集中するという問題がある。
【０００５】
このような問題は、一対のヘッダタンクのうちの一方に、ヘッダタンクの内部空間をチューブ積層方向に仕切る仕切部を設けることにより、熱交換器コア内で流体の流れをＵターンさせる熱交換器（以下、Ｕターン型熱交換器という）においても同様に生じる。すなわち、このＵターン型熱交換器では、仕切部の両側に配置されるチューブを流通する熱媒体の温度差が大きくなる。このため、コアプレートのチューブ接合面がチューブ積層方向に変形する。そして、仕切部の両側に配置されるチューブに熱応力が集中する。
【０００６】
これに対し、特許文献１には、チューブにおけるヘッダタンクとの根付部のタンク外側付近に、当該チューブの両扁平面およびタンクの壁部にそれぞれ固定された熱応力緩和部材を設けた熱交換器が提案されている。この特許文献１に記載の熱交換器によれば、チューブの根付部に掛かる熱応力を熱応力緩和部材に分散させることができるので、チューブに熱応力が集中することを抑制できる。
【０００７】
また、特許文献２には、互いに異なる温度の流体が流れる２つのチューブの間に、流体が流れないダミーチューブを配置した熱交換器が提案されている。この特許文献２に記載の熱交換器では、ダミーチューブにより２つのチューブ間の温度勾配を緩和できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−７８２１４号公報
【特許文献２】特開２０１６−１２８７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載の熱交換器では、熱応力緩和部材を別途追加する必要があるため、部品点数が増加し、熱交換器の生産性が著しく低下してしまう。
【００１０】
また、上記特許文献２に記載の熱交換器では、コア部において、ダミーチューブを配置した分だけ熱交換に使用される面積が減少するため、熱交換性能が低下するおそれがある。
【００１１】
本発明は上記点に鑑みて、部品点数の増加および熱交換性能の低下を抑制しつつ、チューブ根付部への熱応力集中を緩和できる熱交換器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】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数積層配置された扁平形状のチューブ（２）と、チューブの長手方向の端部に配置されるとともに、複数のチューブと連通するヘッダタンク（５）とを備え、チューブの長手方向の端部が、ヘッダタンクにおけるチューブ接合面（５１１）に接合されている熱交換器において、チューブとして、第１流体が流通する第１チューブ（２１）と、第１流体とは温度の異なる第２流体が流通する第２チューブ（２２）とが設けられており、複数のチューブのうち、異なる種類のチューブと隣り合うチューブを、境界チューブ（２１０、２２０）とし、チューブ接合面のうち、少なくとも境界チューブが接合される部位を境界接合面（５１１ｄ）とするとともに、境界接合面以外の部位を一般接合面（５１１ｅ）としたとき、境界接合面の剛性が、一般接合面の剛性よりも高い。
【００１３】
これによれば、境界接合面（５１１ｄ）の剛性を一般接合面（５１１ｅ）の剛性より高くすることで、境界チューブ（２１０、２２０）間の温度差によりヘッダタンク（５）が積層方向に熱変形した場合に、剛性の高い境界接合面（５１１ｄ）において境界チューブ（２１０、２２０）の根付部の変形が抑制される。そして、剛性の低い一般接合面（５１１ｅ）が変形することで、熱変形が吸収される。
【００１４】
このとき、熱応力緩和部材やダミーチューブを別途設ける必要がないため、部品点数の増加および熱交換性能の低下を抑制しつつ、境界チューブ（２１０、２２０）の根付部への熱応力集中を緩和することが可能となる。
【００１５】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る熱交換器を示す正面図である。
【図２】図１のＩＩ部拡大断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】境界接合面のチューブ本数と発生歪み比との関係を示す特性図である。
【図８】第２実施形態に係る熱交換器の要部を示す拡大断面図である。
【図９】第３実施形態におけるコアプレートおよびチューブを示す拡大平面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】第４実施形態に係るラジエータを示す正面図である。
【図１２】第５実施形態に係るラジエータを示す正面図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ部拡大断面図である。
【図１４】第６実施形態に係るラジエータを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１８】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図７に基づいて説明する。本実施形態は、本発明に係る熱交換器１を、図示しない過給機によって加圧された過給気がエンジンの吸気として供給される車両に適用した場合を例として説明する。
【００１９】
本実施形態の熱交換器１は、異なる種類の第１流体および第２流体が流通する複合熱交換器として構成されている。すなわち、本実施形態の熱交換器１は、互いに独立した２つの熱交換部を有する複合熱交換器として構成されている。具体的には、本実施形態の熱交換器１は、エンジン冷却水が流通するエンジン冷却用ラジエータと、吸気冷却水が流通する吸気冷却用ラジエータとを兼ね備えている。
【００２０】
したがって、本実施形態のエンジン冷却水が、本発明の第１流体に相当しており、本実施形態の吸気冷却水が、本発明の第２流体に相当している。このため、本実施形態では、本発明の第１流体および第２流体として、異なる種類の流体が用いられている。また、本実施形態では、エンジン冷却水および吸気冷却水をまとめて「冷却水」とも称する。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態のラジエータ１は、冷却水を外気と熱交換させる熱交換部であるコア部４を有している。コア部４は、チューブ２とフィン３とが上下方向に交互に複数積層配置された積層体となっている。
【００２２】
各チューブ２は、その内部に冷却水が流通する流路が形成された管状部材である。各チューブ２は、長手方向が水平方向に沿って延びている。各チューブ２は、長手方向に直交する断面の長径方向がコア部４を通過する空気の流れ方向に沿って延びるような扁平形状に構成されている。ここで、扁平形状とは、曲率半径の大きい円弧部と曲率半径の小さい円弧部とを結合した曲線形状からなる楕円形状や、円弧部と平坦部とを結合した形状からなる長円形状等を包含している。
【００２３】
本明細書では、チューブ２の断面長径方向を「チューブ幅方向」としている。本実施形態では、チューブ幅方向は、チューブ２の長手方向およびチューブ２の積層方向の双方に直交する方向と一致している。以下、チューブ２の長手方向を「チューブ長手方向」といい、チューブ２の積層方向を「チューブ積層方向」という。
【００２４】
フィン３は、外気との伝熱面積を増大させて、外気と冷却水との熱交換を促進する部材である。本実施形態のフィン３は、コルゲート状に成形されており、チューブ２の両側の平坦部に接合されている。
【００２５】
チューブ２およびフィン３は、熱伝導率や耐食性等に優れた金属で構成されている。例えば、チューブ２およびフィン３は、アルミニウム合金で構成されている。チューブ２、フィン３、後述するコアプレート５１、後述するサイドプレート６は、各部材の所定箇所に被覆されたろう材によって一体的にろう付け接合されている。
【００２６】
各チューブ２のチューブ長手方向の両端部には、チューブ積層方向に延びるとともに、内部に空間が形成された一対のヘッダタンク５が配置されている。ヘッダタンク５は、チューブ２が挿入接合されるコアプレート５１と、コアプレート５１とともにタンク空間を構成するタンク本体部５２とを有して構成されている。ヘッダタンク５は、各チューブ２のチューブ長手方向の端部が、コアプレート５１の後述するチューブ挿入穴５１１ａに挿入された状態で接合されている。各チューブ２の内部通路は、ヘッダタンク５の内部に形成される空間に連通している。
【００２７】
コア部４におけるチューブ積層方向の両端部には、コア部４を補強するサイドプレート６が設けられている。サイドプレート６は、チューブ長手方向と平行に延びてその両端部がコアプレート５１に接続されている。本実施形態のサイドプレート６は、アルミニウム合金等の金属で構成されている。
【００２８】
図２に示すように、ヘッダタンク５は、コアプレート５１、タンク本体部５２およびパッキン５３を有している。コアプレート５１は、チューブ２およびサイドプレート６が挿入接合される板状の部材である。タンク本体部５２は、コアプレート５１と共にヘッダタンク５内の空間であるタンク内空間を構成する。パッキン５３は、コアプレート５１とタンク本体部５２との間をシールするシール部材である。
【００２９】
本実施形態のコアプレート５１は、熱伝導率、耐食性等に優れた金属で構成されている。例えば、本実施形態のコアプレート５１は、アルミニウム合金で構成されている。本実施形態のタンク本体部５２は、ガラス繊維で強化されたガラス強化ポリアミド等の樹脂で形成されている。パッキン５３は、例えばシリコンゴムやＥＰＤＭ（すなわち、エチレン・プロピレン・ジエンゴム）で形成されている。
【００３０】
ここで、一対のヘッダタンク５のうち、一方のヘッダタンク５を第１ヘッダタンク５ａといい、他方のヘッダタンク５を第２ヘッダタンク５ｂという。
【００３１】
図１および図２に示すように、第１ヘッダタンク５ａおよび第２ヘッダタンク５ｂの内部には、それぞれのタンク内空間を上下方向に仕切るセパレータ５４ａ、５４ｂがそれぞれ配置されている。以下、セパレータ５４ａ、５４ｂのうち、第１ヘッダタンク５ａに配置されるセパレータを第１セパレータ５４ａといい、第２ヘッダタンク５ｂに配置されるセパレータを第２セパレータ５４ｂという。
【００３２】
本実施形態では、第１セパレータ５４ａは、第１ヘッダタンク５ａにおけるチューブ積層方向の略中央部に配置されている。また、第１セパレータ５４ａは、第１ヘッダタンク５ａのタンク本体部５２と一体に形成されている。第１セパレータ５４ａとコアプレート５１との間には、パッキン５３が配置されている。
【００３３】
第１ヘッダタンク５ａの内部は、第１セパレータ５４ａにより、上下方向に第１空間５０１および第２空間５０２の２個の空間に仕切られている。第１空間５０１は、第２空間５０２より上方側に配置されている。
【００３４】
第２セパレータ５４ｂは、チューブ積層方向において第１セパレータ５４ａと対応する位置に配置されている。具体的には、第２セパレータ５４ｂは、第２ヘッダタンク５ｂにおけるチューブ積層方向の略中央部に配置されている。また、第２セパレータ５４ｂは、第２ヘッダタンク５ｂのタンク本体部５２と一体に形成されている。第２セパレータ５４ｂとコアプレート５１との間には、パッキン５３が配置されている。
【００３５】
第２ヘッダタンク５ｂの内部は、第２セパレータ５４ｂにより、上下方向に第３空間５０３および第４空間５０４の２個の空間に仕切られている。第３空間５０３は、第４空間５０４より上方側に配置されている。
【００３６】
コア部４は、上下方向に並ぶ２つの流路群を有している。以下、コア部４において、上方側に位置する流路群を第１流路群４１といい、下方側に位置する流路群を第２流路群４２という。また、コア部４を構成するチューブ２のうち、第１流路群４１を構成するチューブ２を第１チューブ２１といい、第２流路群４２を構成するチューブ２を第２チューブ２２という。
【００３７】
第１ヘッダタンク５ａの第１空間５０１および第２ヘッダタンク５ｂの第３空間５０３は、コア部４の第１流路群４１と連通している。第１ヘッダタンク５ａの第２空間５０２および第２ヘッダタンク５ｂの第４空間５０４は、コア部４の第２流路群４２と連通している。つまり、第１空間５０１および第３空間５０３は第１チューブ２１と連通し、第２空間５０２および第４空間５０４は第２チューブ２２と連通している。
【００３８】
第１ヘッダタンク５ａにおける第１セパレータ５４ａの上方側には、第１空間５０１に冷却水を流入させる第１流入口６１が設けられている。第１ヘッダタンク５ａにおける第１セパレータ５４ａの下方側には、第２空間５０２から冷却水を流出させる第１流出口６２が設けられている。
【００３９】
第２ヘッダタンク５ｂにおける第２セパレータ５４ｂの上方側には、第３空間５０３から冷却水を流出させる第２流出口６３が設けられている。第２ヘッダタンク５ｂにおける第２セパレータ５４ｂの下方側には、第４空間５０４に冷却水を流入させる第２流入口６４が設けられている。
【００４０】
以下、第１チューブ２１および第２チューブ２２のうち、異なる種類のチューブ２１、２２と隣り合うチューブ２１、２２を、境界チューブ２１０、２２０という。具体的には、第１チューブ２１のうち、第２チューブ２２と隣り合う第１チューブ２１を、第１境界チューブ２１０という。また、第２チューブ２２のうち、第１チューブ２１と隣り合う第２チューブ２２を、第２境界チューブ２２０という。
【００４１】
次に、本実施形態の熱交換器１におけるエンジン冷却水および吸気冷却水の流れを図１に基づいて説明する。図１において、白抜き矢印はエンジン冷却水の流れを示しており、黒塗り吸気冷却水の流れを示している。
【００４２】
図１の白抜き矢印に示すように、エンジン冷却水は、第１ヘッダタンク５ａの第１流入口６１から第１空間５０１に流入する。第１空間５０１に流入したエンジン冷却水は、コア部４の第１流路群４１を流れて、第２ヘッダタンク５ｂの第３空間５０３に流入する。第３空間５０３に流入したエンジン冷却水は、第２ヘッダタンク５ｂの第１流出口６３から熱交換器１の外部へ流出する。
【００４３】
図１の黒抜き矢印に示すように、吸気冷却水は、第２ヘッダタンク５ｂの第２流入口６４から第１ヘッダタンク５ａの第４空間５０４に流入する。第４空間５０４に流入した吸気冷却水は、コア部４の第２流路群４２を流れて、第１ヘッダタンク５ｂの第２空間５０２に流入する。第２空間５０２に流入した吸気冷却水は、第２ヘッダタンク５ｂの第２流出口６２から熱交換器１の外部へ流出する。
【００４４】
このように、本実施形態の熱交換器１は、その内部においてエンジン冷却水と吸気冷却水とが反対方向に流れるように構成されている。このため、第１境界チューブ２１０を流れるエンジン冷却水と、第２境界チューブ２２０を流れる吸気冷却水との間に温度差が生じる。
【００４５】
次に、コアプレート５１の詳細な構成を図３および図４に基づいて説明する。図３では、紙面垂直方向がチューブ長手方向となっており、図４では、紙面垂直方向がチューブ積層方向となっている。
【００４６】
コアプレート５１には、チューブ２が挿入接合されるチューブ接合面５１１が形成されている。チューブ接合面５１１は、平坦状に形成されている。チューブ接合面５１１は、チューブ長手方向と交差し、チューブ幅方向に延びるように形成されている。本実施形態のチューブ接合面５１１は、チューブ長手方向と直交し、チューブ幅方向に平行に形成されている。
【００４７】
チューブ接合面５１１には、複数のチューブ挿入穴５１１ａが形成されている。複数のチューブ挿入穴５１１ａは、チューブ積層方向に沿って所定間隔を空けて並ぶように形成されている。チューブ挿入穴５１１ａには、チューブ２の長手方向端部が挿入された状態でろう付け接合される。
【００４８】
コアプレート５１におけるチューブ接合面５１１の周囲には、溝状の収容受部５１２が形成されている。収容受部５１２は、タンク本体部５２のフランジ部５２２およびパッキン５３を収容する。なお、フランジ部５２２は、タンク本体部５２におけるコアプレート５１側（すなわち、コア部４側）の先端部である。
【００４９】
収容受部５１２は、チューブ幅方向に延びる底壁部５１２ｂと、チューブ長手方向に延びる内側壁部５１２ａおよび外側壁部５１２ｃとからなる３つの壁面を有している。これらの壁面は、チューブ接合面５１１から、内側壁部５１２ａ、底壁部５１２ｂ、外側壁部５１２ｃの順に形成されている。
【００５０】
内側壁部５１２ａおよび外側壁部５１２ｃは、それぞれ底壁部５１２ｂからＬ字状に折り曲げられて形成されている。チューブ幅方向において、内側壁部５１２ａは底壁部５１２ｂよりチューブ２に近い側に位置し、外側壁部５１２ｃは底壁部５１２ｂよりチューブ２から遠い側に位置している。
【００５１】
内側壁部５１２ａは、チューブ幅方向において、チューブ２の外側に配置されている。つまり、コアプレート５１の収容受部５１２全体がチューブ幅方向におけるチューブ２の外側に配置されている。
【００５２】
チューブ２のチューブ幅方向端部は、チューブ接合面５１１を構成する平坦面上に位置している。このため、チューブ２のチューブ幅方向端部とコアプレート５１とが接合されている部位では、コアプレート５１がチューブ幅方向と平行に延びている。
【００５３】
コアプレート５１には、突出片５１４が複数設けられている。突出片５１４は、コアプレート５１の外側壁部５１２ｃからタンク本体部５２側に突出するように形成されている。
【００５４】
そして、パッキン５３をコアプレート５１とタンク本体部５２との間に挟んだ状態で、コアプレート５１の突出片５１４をタンク本体部５２に押し付けるように塑性変形させて、タンク本体部５２をコアプレート５１にカシメ固定している。突出片５１４をタンク本体部５２のフランジ部５２２にカシメ固定することによって、タンク本体部５２はコアプレート５１に組み付けられる。
【００５５】
フランジ部５２２は、コアプレート５１における底壁部５１２ｂのコア部４と反対側の面に、パッキン５３を介して配置されている。つまり、底壁部５１２ｂにおけるコア部４と反対側の面は、パッキン５３が配置されるシール面５１２ｄを構成している。
【００５６】
コアプレート５１において、チューブ接合面５１１とシール面５１２ｄとは、内側壁部５１２ａにより接続されている。したがって、本実施形態の内側壁部５１２ａが、本発明の「接続部」を構成している。
【００５７】
ここで、チューブ接合面５１１のうち、少なくとも境界チューブ２１０、２２０が接合される部位を境界接合面５１１ｄといい、境界チューブ２１０、２２０以外のチューブ２が接合される部位を一般接合面５１１ｅという。
【００５８】
本実施形態では、図３に示すように、境界接合面５１１ｄには、第１境界チューブ２１０および第２境界チューブ２２０が接合されている。以下、複数のチューブ２のうち、一般接合面５１１ｅに接合されたチューブ２を、一般チューブ２ともいう。
【００５９】
また、コアプレート５１の内側壁部５１２ａのうち、境界接合面５１１ｄに対してチューブ幅方向に隣り合う部位を境界接続部５１２１といい、境界接続部５１２１以外の部位を一般接続部５１２２という。また、コアプレート５１において、チューブ接合面５１１から底壁部５１２ｂのシール面５１２ｄまでのチューブ長手方向の距離を、接合面高さｄという。
【００６０】
ところで、チューブ接合面５１１のうち、境界接合面５１１ｄの剛性は、他の部位の剛性よりも高くなっている。つまり、チューブ接合面５１１のうち、境界接合面５１１ｄの剛性は、一般接合面５１１ｅの剛性よりも高くなっている。
【００６１】
具体的には、図５および図６に示すように、境界接合面５１１ｄにおける接合面高さｄ１は、一般接合面５１１ｅにおける接合面高さｄ２よりも高い。換言すると、コアプレートは、チューブの積層方向から見た断面において、境界接続部５１２１の長さが、一般接続部５１２２の長さよりも長くなるように構成されている。
【００６２】
これによれば、境界接合面５１１ｄの断面係数を一般接合面５１１ｅの断面係数より大きくすることができるので、境界接合面５１１ｄの剛性を一般接合面５１１ｅの剛性より高くすることができる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態では、境界接合面５１１ｄにおける接合面高さｄ１を、一般接合面５１１ｅにおける接合面高さｄ２よりも高くすることで、境界接合面５１１ｄの剛性を一般接合面５１１ｅの剛性より高くしている。これにより、境界チューブ２１０、２２０間の温度差によりヘッダタンク５が積層方向に熱変形した場合に、剛性の高い境界接合面５１１ｄにおいて境界チューブ２１０、２２０の根付部の変形が抑制される。そして、剛性の低い一般接合面５１１ｅが変形することで、熱変形が吸収される。
【００６４】
このとき、熱応力緩和部材やダミーチューブを別途設ける必要がないため、部品点数の増加および熱交換性能の低下を抑制しつつ、境界チューブ２１０、２２０の根付部への熱応力集中を緩和することが可能となる。
【００６５】
ここで、本実施形態の熱交換器１に対して、境界接合面５１１ｄと一般接合面５１１ｅとの剛性が等しい熱交換器１を、比較例の熱交換器という。また、比較例の熱交換器において、境界チューブ２１０、２２０の根付部に発生する熱歪みを、比較例の熱歪みという。
【００６６】
発明者は、境界接合面５１１ｄに接合されるチューブ２の本数を変化させたときの、コアプレート５１と境界チューブ２１０、２２０との根付部に発生する熱歪みの変化について調べた。その結果を図７に示す。
【００６７】
図７の横軸は、境界接合面５１１ｄに接合されるチューブ２の本数である。図７の縦軸は、発生歪み比である。発生歪み比とは、比較例の熱歪みに対する、境界チューブ２１０、２２０の根付部に発生する熱歪みの比率（すなわち百分率）である。図７から明らかなように、境界接合面５１１ｄに接合されるチューブ２の本数を１本〜４本とすることで、境界チューブ２１０、２２０の根付部に発生する熱歪み（すなわち応力）を小さくすることができる。
【００６８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図８に基づいて説明する。本実施形態は、上記第１実施形態と比較して、チューブ２の配置等が異なるものである。
【００６９】
図８に示すように、本実施形態におけるコアプレート５１の境界接合面５１１ｄには、２本の境界チューブ２１０、２２０に加えて、第１境界チューブ２１０と隣り合う第１チューブ２１、および、第２境界チューブ２２０と隣り合う第２チューブ２２が接合されている。つまり、本実施形態の境界接合面５１１ｄには、セパレータ５４の両側２本ずつ、計４本のチューブ２が接合されている。
【００７０】
ここで、隣り合う２つのチューブ２間におけるチューブの積層方向の距離を、チューブピッチＴｐとする。チューブピッチＴｐは、フィン３におけるチューブ積層方向の長さであるフィン高さＦｈと同等である。
【００７１】
隣り合う２つの境界チューブ２１０、２２０間のチューブピッチＴｐ１は、隣り合う２つの一般チューブ２間のチューブピッチＴｐ２よりも小さい。
【００７２】
さらに、本実施形態では、境界チューブ２１０、２２０と、当該境界チューブ２１０、２２０と隣り合う一般チューブ２との間のチューブピッチＴｐ３は、隣り合う２つの境界チューブ２１０、２２０間のチューブピッチＴｐ１と同等である。
【００７３】
また、隣り合う２つの境界チューブ２１０、２２０間のフィン高さＦｈ１は、隣り合う２つの一般チューブ２間のフィン高さＦｈ２よりも小さい。
【００７４】
さらに、本実施形態では、境界チューブ２１０、２２０と、当該境界チューブ２１０、２２０と隣り合う一般チューブ２との間のフィン高さＦｈ３は、隣り合う２つの境界チューブ２１０、２２０間のフィン高さＦｈ１と同等である。
【００７５】
本実施形態では、隣り合う２つの境界チューブ２１０、２２０間のチューブピッチＴｐ１を、隣り合う２つの一般チューブ２間のチューブピッチＴｐ２より小さくすることで、境界接合面５１１ｄの剛性を一般接合面５１１ｅの剛性より高くしている。これにより、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図９および図１０に基づいて説明する。本実施形態は、上記第１実施形態と比較して、コアプレート５１の形状等が異なるものである。なお、図９中の一点鎖線は、パッキン５３が配置される部位を示している。
【００７７】
図９に示すように、本実施形態におけるコアプレート５１の境界接合面５１１ｄには、２本の境界チューブ２１０、２２０に加えて、第１境界チューブ２１０と隣り合う第１チューブ２１、および、第２境界チューブ２２０と隣り合う第２チューブ２２が接合されている。つまり、本実施形態の境界接合面５１１ｄには、セパレータ５４の両側２本ずつ、計４本のチューブ２が接合されている。
【００７８】
図９および図１０に示すように、本実施形態では、境界接合面５１１ｄにおけるチューブ挿入穴５１１ａのチューブ幅方向の外側には、リブ５１３が設けられている。リブ５１３は、チューブ積層方向に延びるように形成されている。より詳細には、リブ５１３は、境界接合面５１１ｄにおけるチューブ積層方向のほぼ全域にわたって設けられている。
【００７９】
リブ５１３は、境界接合面５１１ｄ、すなわちコアプレート５１の板面から突出するように形成されている。本実施形態のリブ５１３は、チューブ長手方向におけるコア部４から遠い側、すなわちチューブ２の長手方向端部に近い側に向かって突出するように形成されている。このリブ５１３により、コアプレート５１の境界接合面５１１ｄの剛性を高めることができる。
【００８０】
本実施形態では、コアプレート５１の境界接合面５１１ｄにリブ５１３を設けることで、境界接合面５１１ｄの剛性を一般接合面５１１ｅの剛性より高くしている。これにより、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図１１に基づいて説明する。本実施形態は、本発明に係る熱交換器１を、本発明に係る熱交換器を、車両に搭載された図示しない水冷式のエンジン、すなわち内燃機関を冷却するラジエータ１に適用した例について説明する。
【００８２】
図１１に示すように、本実施形態の第１ヘッダタンク５ａの内部には、タンク内空間を上下方向に仕切るセパレータ５４が配置されている。セパレータ５４は、第１ヘッダタンク５ａにおけるチューブ積層方向の略中央部に配置されている。なお、第２ヘッダタンク５ｂの内部には、セパレータ５４が配置されていない。  
【００８３】
第１ヘッダタンク５ａにおけるセパレータ５４の上方側には、第１空間５０１に冷却水を流入させる流入口６１が設けられている。第１ヘッダタンク５ａにおけるセパレータ５４の下方側には、第２空間５０２から冷却水を流出させる流出口６２が設けられている。
【００８４】
次に、本実施形態のラジエータ１における冷却水の流れを図１１に基づいて説明する。図１１中の矢印は、冷却水の流れを示している。
【００８５】
冷却水は、ラジエータ１の流入口６１から第１ヘッダタンク５ａの第１空間５０１に流入する。第１空間５０１に流入した冷却水は、コア部４の第１流路群４１、第２ヘッダタンク５ｂのタンク内空間、コア部４の第２流路群４２の順に流れて、第１ヘッダタンク５ａの第２空間５０２に流入する。第１ヘッダタンク５ａの第２空間５０２に流入した冷却水は、流出口６２からラジエータ１の外部へ流出する。
【００８６】
このように、本実施形態のラジエータ１は、その内部において冷却水の流れが１回Ｕターンするように構成されている。このため、第１チューブ２１内を流通する冷却水の温度は、第２チューブ２２内を流通する冷却水の温度よりも高い。
【００８７】
したがって、本実施形態において第１チューブ２１内を流通する冷却水が、本発明の第１流体に相当し、本実施形態において第２チューブ２２内を流通する冷却水が、本発明の第２流体に相当している。このため、本実施形態では、本発明の第１流体および第２流体として、同一種類の流体である冷却水が用いられている。
【００８８】
本実施形態のラジエータ１のコアプレート５１は、上記第１実施形態と同様に構成されている。すなわち、境界接合面５１１ｄにおける接合面高さｄ１を、一般接合面５１１ｅにおける接合面高さｄ２よりも高くすることで、境界接合面５１１ｄの剛性を一般接合面５１１ｅの剛性より高くしている。
【００８９】
その他のラジエータ１の構成は第１実施形態と同様である。したがって、本実施形態のラジエータ１においても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９０】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図１２および図１３に基づいて説明する。本実施形態は、上記第４実施形態と比較して、ラジエータ１内の冷却水の流れが異なるものである。なお、図１２において、フィン３の図示は省略している。
【００９１】
図１２に示すように、本実施形態のヘッダタンク５ａ、５ｂの内部には、セパレータ５４が配置されていない。つまり、本実施形態では、ヘッダタンク５ａ、５ｂは、それぞれ、１つのタンク内空間を有している。
【００９２】
第１ヘッダタンク５ａにおけるチューブ積層方向の中央部近傍には、第１ヘッダタンク５ａのタンク内空間に冷却水を流入させる流入口６１が設けられている。本実施形態では、流入口６１は、第１ヘッダタンク５ａにおけるチューブ積層方向の中央部から若干上方側に配置されている。また、第２ヘッダタンク５ｂの下方側には、第２空間５０２から冷却水を流出させる流出口６２が設けられている。
【００９３】
ここで、本実施形態では、コア部４を構成するチューブ２のうち、チューブ積層方向の中央部に位置するチューブ２を第１チューブ２１という。また、コア部４を構成するチューブ２のうち、第１チューブ２１以外のチューブ２、すなわちチューブ積層方向の中央部以外に位置するチューブ２を、第２チューブ２２という。
【００９４】
次に、本実施形態のラジエータ１における冷却水の流れを図１２に基づいて説明する。図１２中の矢印は、冷却水の流れを示している。
【００９５】
図１２に示すように、本実施形態のラジエータ１には、車両内の搭載位置等の都合により、外気、すなわち冷却風が当たりやすい部分と当たりにくい部分が存在する。これにより、ラジエータ１内で冷却水が均一に流れず、偏流が発生している。
【００９６】
具体的には、流入口６１から第１ヘッダタンク５ａ内に流入した冷却水は、コア部４におけるチューブ積層方向の中央部側に集中して流れる。そして、コア部４において、チューブ積層方向の外側に向かうにつれて、冷却水が流れにくくなっている。このため、コア部４のチューブ積層方向の中央部に配置された第１チューブ２１内を流通する冷却水の温度は、第２チューブ２２内を流通する冷却水の温度よりも低い。
【００９７】
したがって、本実施形態において第１チューブ２１内を流通する冷却水が、本発明の第１流体に相当し、本実施形態において第２チューブ２２内を流通する冷却水が、本発明の第２流体に相当している。このため、本実施形態では、本発明の第１流体および第２流体として、同一種類の流体である冷却水が用いられている。
【００９８】
ここで、第２チューブ２２のうち、第１チューブ２１と隣り合う第２チューブ２２を、第２境界チューブ２２０という。本実施形態では、第２境界チューブ２２０は、第１チューブ２１の両側に１本ずつ設けられている。
【００９９】
また、本実施形態では、第１チューブ２１は１本であるため、この１本の第１チューブ２１が、異なる種類のチューブ２である第２チューブ２２と隣り合っている。したがって、この１本の第１チューブ２１は、第１境界チューブ２１０を兼ねている。
【０１００】
図１３に示すように、コアプレート５１において、境界接合面５１１ｄには、２本の第２境界チューブ２２０と、１本の第１チューブ２１とが接合されている。換言すると、コアプレート５１において、境界接合面５１１ｄには、２本の第２境界チューブ２２０と、１本の第１境界チューブ２１０とが接合されている。一般接合面５１１ｅには、第２境界チューブ２２０以外の第２チューブ２２が接合されている。
【０１０１】
その他のコアプレート５１の構成は、第１実施形態と同様である。すなわち、境界接合面５１１ｄにおける接合面高さｄ１を、一般接合面５１１ｅにおける接合面高さｄ２よりも高くすることで、境界接合面５１１ｄの剛性を一般接合面５１１ｅの剛性より高くしている。したがって、本実施形態のラジエータ１においても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０２】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図１４に基づいて説明する。本実施形態は、上記第４実施形態と比較して、ラジエータ１内の冷却水の流れが異なるものである。
【０１０３】
図１４に示すように、本実施形態の第１ヘッダタンク５ａにおいて、セパレータ５４は、チューブ積層方向の中央部より下方側に配置されている。第１ヘッダタンク５ａの下方側には、第２空間５０２から冷却水を流出させる第１流出口６２が設けられている。また、第２ヘッダタンク５ｂの下方側には、第２ヘッダタンク５ｂのタンク内空間から冷却水を流出させる第２流出口６５が設けられている。
【０１０４】
次に、本実施形態のラジエータ１における冷却水の流れを図１４に基づいて説明する。図１４中の矢印は、冷却水の流れを示している。
【０１０５】
冷却水は、ラジエータ１の流入口６１から第１ヘッダタンク５ａの第１空間５０１に流入する。第１空間５０１に流入した冷却水は、コア部４の第１流路群４１を流れて、第２ヘッダタンク５ｂのタンク内空間に流入する。
【０１０６】
第２ヘッダタンク５ｂのタンク内空間に流入した冷却水の一部は、第２流出口６５からラジエータ１の外部へ流出する。第２ヘッダタンク５ｂのタンク内空間に流入した冷却水の残部は、コア部４の第２流路群４２を流れて、第１ヘッダタンク５ａの第２空間５０２に流入する。第１ヘッダタンク５ａの第２空間５０２に流入した冷却水は、第１流出口６２からラジエータ１の外部へ流出する。
【０１０７】
このように、本実施形態のラジエータ１は、その内部において冷却水の一部の流れが１回Ｕターンするように構成されている。このため、第１チューブ２１内を流通する冷却水の温度は、第２チューブ２２内を流通する冷却水の温度よりも高い。
【０１０８】
したがって、本実施形態において第１チューブ２１内を流通する冷却水が、本発明の第１流体に相当し、本実施形態において第２チューブ２２内を流通する冷却水が、本発明の第２流体に相当している。このため、本実施形態では、本発明の第１流体および第２流体として、同一種類の流体である冷却水が用いられている。
【０１０９】
本実施形態のラジエータ１のコアプレート５１は、上記第１実施形態と同様に構成されている。すなわち、境界接合面５１１ｄにおける接合面高さｄ１を、一般接合面５１１ｅにおける接合面高さｄ２よりも高くすることで、境界接合面５１１ｄの剛性を一般接合面５１１ｅの剛性より高くしている。
【０１１０】
その他のラジエータ１の構成は第１実施形態と同様である。したがって、本実施形態のラジエータ１においても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、例えば以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
【０１１２】
（１）上記実施形態では、本発明に係る熱交換器を、ラジエータや、エンジン冷却用ラジエータと吸気冷却用ラジエータとを兼ね備えている熱交換器に適用した例について説明したが、これに限らず、他の熱交換器に適用してもよい。
【０１１３】
（２）上記実施形態では、セパレータ５４、５４ａ、５４ｂをタンク本体部５２と一体に形成した例について説明したが、これに限らず、セパレータ５４、５４ａ、５４ｂをタンク本体部５２と別体としてもよい。
【０１１４】
（３）上記第３実施形態では、リブ５１３を、チューブ長手方向のコア部４から遠い側に向かって突出するように形成した例について説明したが、リブ５１３の突出方向はこれに限定されない。例えば、リブ５１３を、チューブ長手方向のコア部４側に向かって突出するように形成してもよい。
【０１１５】
（４）上記実施形態では、本発明に係る熱交換器を、チューブとして第１チューブ２１および第２チューブ２２を備える熱交換器に適用した例について説明したが、熱交換器はこれに限定されない。すなわち、第１チューブ２１および第２チューブ２２それぞれを流通する流体とは温度の異なる第ｎ流体が流通する第ｎチューブを備える熱交換器に、本発明を適用してもよい。なお、ｎは自然数である。
【０１１６】
例えば、熱交換器内部において流体の流れが２回以上Ｕターンするように構成された熱交換器に、本発明を適用してもよい。また、互いに独立した３つ以上の熱交換部を有する複合熱交換器に、本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
２              チューブ
５              ヘッダタンク
２１            第１チューブ
２２            第２チューブ
２１０、２２０  境界チューブ
５１１          チューブ接合面
５１１ｄ        境界接合面
５１１ｅ        一般接合面
【図１】
2018194179.tif 000003
【図２】
2018194179.tif 000004
【図３】
2018194179.tif 000005
【図４】
2018194179.tif 000006
【図５】
2018194179.tif 000007
【図６】
2018194179.tif 000008
【図７】
2018194179.tif 000009
【図８】
2018194179.tif 000010
【図９】
2018194179.tif 000011
【図１０】
2018194179.tif 000012
【図１１】
2018194179.tif 000013
【図１２】
2018194179.tif 000014
【図１３】
2018194179.tif 000015
【図１４】
2018194179.tif 000016