(57)【要約】【課題】ヘッダタンク間の熱損失を無くすと同時に、小型化を図ることができるマルチフロー型熱交換器を提供する。【解決手段】本発明の熱交換器は、入口側ヘッダタンク１、出口側ヘッダタンク２及びターン側ヘッダタンク３と、これらのヘッダタンク間に接続される２列のチューブ列４Ａ，４Ｂとを有していて、冷媒がチューブ列内を直列に流れており、隣り合うヘッダタンク１，２がチューブ列の鉛直方向に対して傾斜した方向にずれて設置されている。また、ターン側ヘッダタンク３がプレート３１，３２の積層により構成されている。なお、チューブ列の外を流れる空気は、チューブ列内を流れる冷媒に対して直交して流れている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口側ヘッダタンク、出口側ヘッダタンク及びターン側ヘッダタンクを含む少なくとも３つのヘッダタンクと、これらのヘッダタンク間に接続される少なくとも２列以上のチューブ列とを有していて、冷媒がこれらのチューブ列内を直列に流れるマルチフロー型熱交換器において、
隣り合う前記ヘッダタンクが、前記チューブ列の鉛直方向に対して傾斜した方向にずれて設置されていることを特徴とするマルチフロー型熱交換器。
【請求項２】
入口側ヘッダタンク、出口側ヘッダタンク及びターン側ヘッダタンクを含む少なくとも３つのヘッダタンクと、これらのヘッダタンク間に接続される少なくとも２列以上のチューブ列とを有していて、冷媒がこれらのチューブ列内を直列に流れるマルチフロー型熱交換器において、
前記ターン側ヘッダタンクがプレートの積層によって構成されていることを特徴とするマルチフロー型熱交換器。
【請求項３】
前記チューブ列の外を流れる空気と前記冷媒との流れが、直交流であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチフロー型熱交換器。
【請求項４】
ＣＯ２  冷媒用ガスクーラとして用いられることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチフロー型熱交換器。
【請求項５】
隣り合う前記ヘッダタンクが、丸管より構成されることを特徴とする請求項１に記載のマルチフロー型熱交換器。
【請求項６】
隣り合う前記ヘッダタンクが、エンドキャップにより連結されていることを特徴とする請求項５に記載のマルチフロー型熱交換器。
【請求項７】
前記チューブ列が２列であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチフロー型熱交換器。
【請求項８】
隣り合う前記ヘッダタンクが、１枚のプレートを曲げることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチフロー型熱交換器。
【請求項９】
隣り合う前記ヘッダタンクが、２枚のプレートをろう付けすることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチフロー型熱交換器。
【請求項１０】
隣り合う前記ヘッダタンクが、押し出し成形により一体化されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチフロー型熱交換器。
【請求項１１】
隣り合う前記ヘッダタンクをつなぐ板が、部分的に穿孔されていることを特徴とする請求項８，９又は１０に記載のマルチフロー型熱交換器。
【請求項１２】
車両取り付けブラケットや冷媒取り出しコネクタが、隣り合う前記ヘッダタンクをつなぐ板に設けられたことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載のマルチフロー型熱交換器。
【請求項１３】
前記ターン側ヘッダタンクが、１枚の連通用溝付きプレートと１枚のチューブ固定用プレートとにより構成したことを特徴とする請求項２に記載のマルチフロー型熱交換器。
【請求項１４】
前記ターン側ヘッダタンクが３枚のプレートにより構成されていることを特徴とする請求項２に記載のマルチフロー型熱交換器。
【請求項１５】
前記ターン側ヘッダタンクが１枚のプレートを折り畳むことで構成されていることを特徴とする請求項２に記載のマルチフロー型熱交換器。
【請求項１６】
前記ターン側ヘッダタンクが、連通溝とチューブ挿入穴が加工されたプレートと、平らなプレートとの積層により構成されていることを特徴とする請求項２に記載のマルチフロー型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入口側ヘッダタンク、出口側ヘッダタンク及びターン側ヘッダタンクと、これらのヘッダタンク間に接続されるチューブ列とを備え、冷媒と空気とが直交対向流に流れるマルチフロー型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においてオゾン層破壊等の問題に鑑み、フロン使用の廃止が求められており、フロンに代わるより良い冷媒を冷凍サイクルに用いる必要が生じている。この代替冷媒として、ＣＯ２  等の超臨界流体を使用することが考えられている。従来において、このＣＯ２  を冷媒として用いる冷凍サイクルに使用されるＣＯ２  冷媒用ガスクーラにおいて、この熱交換効率を向上させる手段として、熱交換する冷媒と空気とを直交対向流に流したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このガスクーラである熱交換器では、図１１（ａ）に示すようにヘッダタンクの形式が、ヘッダパイプＡ内に横断面を２分するように長手方向に設けた仕切板Ｂによって前後のチューブ列Ｃ，Ｄの冷媒を分離しているものである。
しかしながら、この熱交換器のようにヘッダパイプＡ内を仕切って入口側ヘッダタンクＡ１と出口側ヘッダタンクＡ２としていると、ヘッダパイプＡ内で相互に冷媒間で熱交換が行われるために、結果として熱交換効率が低下してしまう。即ち、入口側ヘッダタンクＡ１内の熱い冷媒によって出口側ヘッダタンクＡ２内の冷却した冷媒が再加熱されてしまうという問題がある。
【０００３】
一方で、図１１（ｂ）に示すように入口側ヘッダタンクＡ１と出口側ヘッダタンクＡ２とを分離したものも、従来より知られている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、このようにヘッダタンク同士を分離したものにすると、タンク間の隙間のため熱交換器の小型化が阻害されてしまうという問題がある。特にこの公知の熱交換器では、図１１（ｃ）に示すようにターン側ヘッダタンクＥ１，Ｅ２同志をパイプＦで連結しており、このことも、熱交換器の小型化の阻害要因にもなっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２８８４７６号公報（第２，３頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００１−３３６８８６号公報（第２，３頁、第３，４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ヘッダタンク間の熱損失を無くすと同時に、小型化を図ることができるマルチフロー型熱交換器を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載のマルチフロー型熱交換器を提供する。
請求項１に記載のマルチフロー型熱交換器は、入口側ヘッダタンク、出口側ヘッダタンク及びターン側ヘッダタンクを含む少なくとも３つのヘッダタンクと、これらのヘッダタンク間に接続される少なくとも２列以上のチューブ列とを有していて、冷媒がこれらのチューブ列内を直列に流れるものにおいて、隣り合うヘッダタンクが、チューブ列の鉛直方向に対して傾斜した方向にずれて設置されているようにしたものであり、これにより、ヘッダタンク同志が離れているので熱損失が生じないと同時に、ヘッダタンク同志が干渉せずに設置できるので、熱交換器の厚さ方向の巾を薄くすることができ、小型化に対応できる。
【０００７】
請求項２に記載のマルチフロー型熱交換器は、入口側ヘッダタンク、出口側ヘッダタンク及びターン側ヘッダタンクを含む少なくとも３つのヘッダタンクと、これらのヘッダタンク間に接続される少なくとも２列以上のチューブ列とを有していて、冷媒がこれらのチューブ列内を直列に流れるものにおいて、ターン側ヘッダタンクをプレートの積層によって形成するようにしたものであり、これによって、２つのターン側ヘッダタンク同志をパイプ等によって接続する必要がなく、ターン側ヘッダタンクを一体化して形成できるので、ターン側ヘッダタンクを小型化できる。また、ヘッダタンクをプレートで形成できるので、その加工が容易である。
請求項３の該熱交換器は、チューブ列の内と外とを流れる冷媒と空気とが直交流であることを規定したものである。
【０００８】
請求項４の該熱交換器は、ＣＯ２  冷媒用ガスクーラとして用いられることを規定したものである。
請求項５の該熱交換器は、隣り合うヘッダタンクを丸管により構成したものであり、このように、丸管を使用しても、丸管同志を位置をずらして配置することで、熱交換器の厚さを低減できる。
【０００９】
請求項６の該熱交換器は、隣り合うヘッダタンクをエンドキャップにより連結したものであり、これにより、キャップの個数を減らすことができると共に、ヘッダタンクの強化が図れ、その分離が防止できる。
請求項７の該熱交換器は、チューブ列が２列であることを規定したものである。従ってこの場合は、ターン側ヘッダタンクが１つで、冷媒の流れは１回ターンするだけである。
【００１０】
請求項８の該熱交換器は、隣り合うヘッダタンクを１枚のプレートを曲げることにより形成したことを規定したものであり、請求項９の該熱交換器は、隣り合うヘッダタンクを２枚のプレートをろう付けることにより形成したことを規定したものである。
請求項１０の該熱交換器は、隣り合うヘッダタンクを押出し成形により一体化して形成したことを規定したものである。これらは、それぞれ隣り合うヘッダタンクの製造の簡素化を図ったものである。
【００１１】
請求項１１の該熱交換器は、隣り合うヘッダタンクをつなぐ板に部分的に穿孔を形成したものであり、これにより、ヘッダタンク間の熱交換を減じ、熱損失の軽減を図っている。
請求項１２の該熱交換器は、入口側ヘッダタンクと出口側ヘッダタンクとをつなぐ板に車両取り付けブラケットや冷媒取り出しコネクタを設けたもので、これにより、部品点数の減少を図ることができる。
【００１２】
請求項１３の該熱交換器は、ターン側ヘッダタンクを１枚の連通用溝付きプレートと１枚のチューブ固定用プレートとから構成したものであり、これにより、強固でコンパクトなターン側ヘッダタンクを容易に製造できる。
請求項１４の該熱交換器は、ターン側ヘッダタンクを３枚のプレートにより構成したものであり、これにより、連通用溝及びチューブ固定用穴の両方共、貫通穴でよいので加工が容易である。
【００１３】
請求項１５の該熱交換器は、ターン側ヘッダタンクを１枚のプレートを折り畳むことにより形成するようにしたものであり、これにより、部材数の削減が図れる。
請求項１６の該熱交換器は、ターン側ヘッダタンクを、連通溝とチューブ挿入穴が形成されたプレートと平らなプレートとの積層により形成したものであり、これにより、強固でコンパクトなターン側ヘッダタンクを容易に製造できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態のマルチフロー型熱交換器について説明する。図１は、本発明の実施の形態のマルチフロー型熱交換器（以下、単に熱交換器と称す）の全体構成を示す斜視図であり、図２は、その横断面図を示している。本発明の熱交換器は、好適にはＣＯ２  等の超臨界流体を冷媒として使用する冷凍サイクル内のガスクーラとして使用されるもので、入口側ヘッダタンク１、出口側ヘッダタンク２及びターン側ヘッダタンク３等のヘッダタンクと、これらのヘッダタンク間を連絡する複数の偏平チューブ４よりなるチューブ列４Ａ，４Ｂと、偏平チューブ４間に設けられるフィン５とから構成されている。なお、偏平チューブ４とフィン５とで熱交換器のコアを形成している。
【００１５】
即ち、熱交換器は、入口側ヘッダタンク１とターン側ヘッダタンク３間を連絡する複数の偏平チューブ４よりなるチューブ列４Ａと、ターン側ヘッダタンク３と出口側ヘッダタンク２間を連絡する複数の偏平チューブ４よりなるチューブ列４Ｂとを有している。フィン５は、この実施形態ではコルゲートフィンが採用されていて、偏平チューブ４とフィン５とを交互に積層することでコアが形成されている。なお、フィン５として、プレートフィンを採用することも当然可能である。
【００１６】
本実施形態では、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２は、それぞれ分離して独立に構成されており、その設置位置が、図１，２に示されるように、チューブ列の鉛直方向に対して傾斜した方向にずれて配置されている。即ち、コアの垂直面に対し斜めに配置されている。したがって、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２が互いに干渉しない位置に設置でき、図２に示されるように、その分αだけ、熱交換器の厚さを薄くすることができる。
【００１７】
また、本実施形態では、ターン側ヘッダタンク３をプレートを積層して、ろう付けすることによって形成している。図３は、ターン側ヘッダタンク３の分解図である。このターン側ヘッダタンク３は、偏平チューブ４を挿入し、ろう付け固定するための挿入穴３１ａが形成されたプレート３１と、偏平チューブ４の先端が納まり、冷媒がターンする連通溝３２ａが形成されたプレート３２とから構成されている。プレート３１の両面にはろう材がクラッドされており、これにより、偏平チューブ４及び別のプレート３２との間でろう付けが行われる。この連通溝３２ａは、一方のチューブ４を流れてきた冷媒をターンさせて他方のチューブ４へと流すための溝である。
【００１８】
上記のように構成された熱交換器では、入口側ヘッダタンク１に入った冷媒は、ここから一方のチューブ列（コア）４Ａを流れてターン側ヘッダタンク３に入り、連通溝３２ａによりターンして他方のチューブ列（コア）４Ｂを流れて出口側ヘッダタンク２に入り、ここから排出される。従って、冷媒は、一方のチューブ列４Ａ内と他方のチューブ列４Ｂ内を向流で流れる。一方、チューブ列４Ａ，４Ｂの外を流れる空気は、冷媒の流れに対して直交して流れる直交流である。このようにして、冷媒と空気間で熱交換が行われる。
【００１９】
図４〜図６は、本発明の熱交換器の入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２の部分のそれぞれ異なる実施例を示している。
図４に示される実施例１では、入口側ヘッダタンク１及び出口側ヘッダタンク２は、共に丸管により構成されており、これらのヘッダタンク１，２の両端は、それぞれエンドキャップ６により封止され、かつ連結されている。したがって、新らたな連結部材を必要としない。
【００２０】
図５（ａ），（ｂ）に示される実施例２では、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２とが一枚のプレート１０の両端側を曲げることにより形成されている。即ち、図５（ａ）に示されるようにプレート１０の両側面が凹凸状に形成されると共に、プレート１０の中央部には、軸方向に沿って間欠的に複数の孔１０ｂが穿設されている。この両側面の凸部１０ａの長さが、孔１０ｂの長さに等しくなっている。従って、プレート１０の両側面を同じ方向に丸めて、図５（ｂ）に示されるように各々の凸部１０ａをそれぞれ対応する孔１０ｂに挿入することにより、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２が形成される。なお、プレート１０の両側面を相反する方向に丸めることも可能である。この場合、プレート１０の表裏両面には、ろう材がクラッドされており、ろう付けにより加工することができる。また、図示はされていないが、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２とには、偏平チューブ４を挿入するための穴が複数形成されている。
【００２１】
図５（ｃ）に示される実施例３では、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２とが、２枚のプレート１１，１２により形成されている。即ち、それぞれのプレート１１，１２に入口側及び出口側のタンク部分に相当する凹部を、プレス加工等に成形し、これらを合わせることによって、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２とを形成している。この場合では、２枚のプレート１１，１２のプレート同志を合わせる側の面だけに、ろう材をクラッドしておけばよい。
また、一方の側のプレート１２には、入口側と出口側のヘッダタンク１，２に接続する複数の偏平チューブ４の挿入穴が形成されている。
【００２２】
図５（ｄ）に示される実施例４では、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２とが押出し成形により一体に形成されている。この入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２には、偏平チューブ４を挿入する穴（図示せず）が複数形成される。また、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２とを軸方向に連結している部分である、平らな板に適宜の数の孔２０が穿設されている。これらの孔２０は、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２間の熱伝達の防止に寄与できる。なお、実施例２において、図５（ａ），（ｂ）に示されるようにプレート１０の中央部に軸方向に沿って設けられた複数の孔１０ｂも、上記孔２０と同様に、入口側と出口側のヘッダタンク１，２間の熱伝達を阻止する役目も果している。また、実施例３においても、その連結部分である平らな板に軸方向に複数の孔を設けることにより、入口側と出口側ヘッダタンク１，２間で熱交換することによる熱損失を防止できる。
【００２３】
図６（ａ），（ｂ）に示される実施例５では、入口側ヘッダタンク１と出口側ヘッダタンク２とを連結する部分である、平らな板に、車両取り付けブラケット７や冷媒取り出しコネクタ８を設置している。即ち、図６（ａ）では、この連結する板に引掛部２１が突出して形成され、この引掛部２１にブラケット７が取り付けられており、図６（ｂ）では、この連結する板に挟持部２２が突出して形成され、この挟持部２２でコネクタ８を挟持し、固定している。したがって、引掛部２１や挟持部２２を別部品として作成する必要がなく、部品点数を削減できる。
【００２４】
図７に示される実施例６では、熱交換器は、２つのターン側ヘッダタンク３Ａ，３Ｂと、３つのチューブ列４Ａ，４Ｂ，４Ｃとを有している。即ち、入口側ヘッダタンク１に入った冷媒は、最初のチューブ列４Ａを通って第１のターン側ヘッダタンク３Ａに入り、ここでターンして次のチューブ列４Ｂを通って第２のターン側ヘッダタンク３Ｂに入り、更にここでターンしてチューブ列４Ｃを通って出口側ヘッダタンク２に至り、ここから排出される。このように、冷媒は、３つのチューブ列４Ａ，４Ｂ，４Ｃ内を直列に流れる。したがってこの場合、入口側ヘッダタンク１と第２のターン側ヘッダタンク３Ｂとが隣り合うヘッダタンクであり、同様に第１のターン側ヘッダタンク３Ａと出口側ヘッダタンク２も隣り合うヘッダタンクである。これらの隣り合うヘッダタンク同士（１：３Ｂ，３Ａ：２）は、チューブ列（コア）の鉛直方向に対して傾斜した方向にずれて設置されている。
【００２５】
図８〜図１０は、本発明の熱交換器におけるターン側ヘッダタンク３の各種の実施例を示している。図８に示す実施例７では、図３に示されたターン側ヘッダタンク３が２枚のプレート３１，３２で形成されたものに代えて、ターン側ヘッダタンク３は３枚のプレート３１，３２，３３で構成されている。即ち、プレート３１には、複数の偏平チューブ４を挿入してろう付け固定するための貫通した複数の挿入穴３１ａが形成されており、プレート３２には、偏平チューブ４の先端が納まり、冷媒がターンする連通溝３２ａが貫通する形で形成されており、プレート３３は、単なる平板である。これら３つのプレート３１，３２，３３を使用しプレート３１と３３とがプレート３２を挟む形で積層しろう付け固定することで、ターン側ヘッダタンク３を形成している。この実施例７では、連通溝３２ａが貫通穴で形成すればよいので製造が容易である。
【００２６】
図９に示す実施例８では、ターン側ヘッダタンク３が１枚のプレート３０を折り畳むことで形成されている。即ち、一枚のプレート３０の中央部分に折り込み部分３０ａを設けると共に、その一方の片側部分３０ｂに複数の偏平チューブ４を挿入し、ろう付け固定するための複数の挿入穴３１ａを形成すると共に、他方の片側部分３０ｃに冷媒がターンする連通溝３２ａが形成されている。プレート３０の連通溝３２ａが形成される側の面にはろう材がクラッドされており、プレート３０を折り畳んでろう付けすることにより、ターン側ヘッダタンク３が形成される。
【００２７】
図１０（ａ）に示す実施例９では、ターン側ヘッダタンク３が２枚のプレート３１，３２から構成されているが、偏平チューブ４を固定するための挿入穴３１ａと冷媒がターンする連通溝３２ａとがいずれか一方のプレート３１（３２）側に形成されていて、他方のプレート３２（３１）側は単なる平板である。なお、この挿入穴３１ａと連通溝３２ｂとは連通している。
図１０（ｂ）に示す実施例１０では、ターン側ヘッダタンク３が２枚のプレート３１，３２から構成され、一方のプレート３１には、複数の挿入穴３１ａと複数の連通溝３２ａとが形成され、他方のプレート３２には、チューブ４の積層方向に縦状連通溝３２ｂが形成されている。従って、これら２枚のプレート３１，３２を重ね合わせることによって、各々独立した連通溝３２ａが縦状連通溝３２ｂによって縦方向に連通するようになる。このようにして、ターン側ヘッダタンク３内での冷媒の再分配を行なうことができる。
【００２８】
このように、ターン側ヘッダタンク３を、複数のプレートの積層又は１枚のプレートの折り畳み、これらをろう付けすることによって形成しているので、ヘッダタンクを小型で強度のあるものを容易に製造することができる。
【００２９】
なお、上記説明の本発明の熱交換器は、基本的にアルミニウム又はアルミニウム合金から作られるものであるが、銅又は銅合金或いは他の金属から形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のマルチフロー型熱交換器の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態のマルチフロー型熱交換器の横断面図である。
【図３】本発明の実施の形態のマルチフロー型熱交換器のターン側ヘッダタンクの分解図である。
【図４】本発明のマルチフロー型熱交換器の実施例１である入口側ヘッダタンクと出口側ヘッダタンクの一部分を説明する図である。
【図５】入口側ヘッダタンクと出口側ヘッダタンクの各種の実施例を説明する図であり、（ａ），（ｂ）は実施例２の一枚のプレートから形成する場合を示しており、（ｃ）は実施例の３の２枚のプレートから形成する場合を示しており、（３）は、実施例４の押出し成形により形成する場合を示している。
【図６】入口側ヘッダタンクと出口側ヘッダタンクの実施例５を示しており、（ａ）は、入口側ヘッダタンクと出口側ヘッダタンクの連結部であるつなぎ板に車両取り付けブラケットを設けた例を、（ｂ）は、冷媒取り出しコネクタを設けた例を示している。
【図７】実施例６のマルチフロー型熱交換器の横断面図を示している。
【図８】実施例７のターン側ヘッダタンクの一例を示す図である。
【図９】実施例８のターン側ヘッダタンクの一例を示す図である。
【図１０】（ａ）は、実施例９のターン側ヘッダタンクの一例を示す図であり、（ｂ）は、実施例１０のターン側ヘッダタンクの一例を示す図である。
【図１１】（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来の熱交換器を示している。
【符号の説明】
１…入口側ヘッダタンク
２…出口側ヘッダタンク
３，３Ａ，３Ｂ…ターン側ヘッダタンク
４…チューブ（偏平チューブ）
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…チューブ列
５…フィン
６…エンドキャップ
７…ブラケット
８…コネクタ
【図１】
2004225961.tif 000003
【図２】
2004225961.tif 000004
【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】
2004225961.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004225961.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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