(57)【要約】【課題】組み立てやすく、生産性に優れた熱交換器を提供することを目的とする。【解決手段】第１流体の流れが互いに対向する折返し流路２６を少なくとも２個有し、折返し部２７、２８を介して折返し流路２６を連続的に積層して構成した第１流体流路ユニット１０と、第２流体が流れる第２流体流路２２、２３を折返し流路２６の積層方向（Ｚ方向）と同方向に連通部１４〜１９を介して積層するとともに、折返し流路２６の流路間に配置して構成した第２流体流路ユニット９と、を備え、第２流体流路２２、２３は、Ｚ方向に略直交する面上で、第２流体の流れが一方端１３で折り返してＵターンするＵ字状流路を有し、連通部１４〜１９は、Ｕ字状流路と連通するとともに、第２流体流路ユニット９の他方端側に配置されている構成とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体が折返し部（２７、２８）に向かって流れる流れ方向（Ｘ方向）に伸長する流路と、前記折返し部（２７、２８）でその流れの向きを変えて流れる流路とが互いに対向する折返し流路（２６）を少なくとも２個有し、前記折返し流路（２６）を連続的に積層して構成した第１流体流路ユニット（１０）と、
前記第１流体と交差する第２流体が流れる第２流体流路（２２、２３）を前記折返し流路（２６）の積層方向（Ｚ方向）と同方向に連通部（１４、１５、１６、１７、１８、１９）を介して積層するとともに、前記積層された第２流体流路（２２、２３）のそれぞれを前記折返し流路（２６）の流路間に配置して構成した第２流体流路ユニット（９）と、を備え、
前記第２流体流路（２２、２３）は、前記積層方向（Ｚ方向）に略直交する面上で、前記第２流体が前記第１流体の流れ（Ｘ方向）と略直交する方向（Ｙ方向）に流入して前記第２流体流路ユニット（９）の一方端（１３）側で折り返した後、前記略直交方向（Ｙ方向）と反対向きに流れるＵ字状流路を有し、
前記連通部（１４〜１９）は、前記Ｕ字状流路と連通するとともに、前記第２流体流路ユニット（９）の他方端側に配置されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
第１流体が折返し部（２７、２８）に向かって流れる流れ方向（Ｘ方向）に伸長する流路と、前記折返し部（２７、２８）でその流れの向きを変えて流れる流路とが互いに対向する折返し流路（２６）を少なくとも２個有し、前記折返し流路（２６）を連続的に積層して構成した第１流体流路ユニット（１０）と、
前記第１流体と交差する第２流体が流れる第２流体流路（３２ｆ、３２ｇ）を前記折返し流路（２６）の積層方向（Ｚ方向）に連通部（３１ｇ）を介して積層するとともに、前記積層された第２流体流路（３２ａ〜３２ｇ）のそれぞれを前記折返し流路（２６）の流路間に配置して構成した第２流体流路ユニット（２９）と、を備え、
前記第２流体流路（３２ａ〜３２ｇ）のそれぞれの内部に、前記第２流体が前記第１流体の流れ（Ｘ方向）と略直交する方向（Ｙ方向）に流入して前記第２流体流路ユニット（２９）の一方端（３２）側で向きを変えて前記積層方向（Ｚ方向）に移動し折り返した後、前記略直交方向（Ｙ方向）と反対向きに流れるＵ字状流路を設け、
前記連通部（３１ａ〜３１ｇ）は、前記Ｕ字状流路と連通するとともに、前記第２流体流路ユニット（２９）の他方端（３１）側に配置されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
第１流体が折返し部（２７、２８）に向かって流れる流れ方向（Ｘ方向）に伸長する流路と、前記折返し部（２７、２８）でその流れの向きを変えて流れる流路とが互いに対向する折返し流路（２６）を少なくとも２個有し、前記折返し流路（２６）を連続的に積層して構成した第１流体流路ユニット（１０）と、
前記第１流体と交差する第２流体が流入口（３４ａ、３４ｃ、３４ｅ、３４ｇ）から流入して前記第１流体の流れ（Ｘ方向）と略直交する方向（反Ｙ方向）に流れる流路と、折り返されてその流れの向きを変えて流れ、流出口（３４ｂ、３４ｄ、３４ｆ、３４ｈ）に至る流路とが互いに対向するＵ字状流路（３４）であって、前記折返し流路（２６）の流路間に配置される第２流体流路（３４）と、
第２流体流入部（３６）および第２流体流出部（３７）を有し、前記流入口（３４ａ、３４ｃ、３４ｅ、３４ｇ）および流出口（３４ｂ、３４ｄ、３４ｆ、３４ｈ）と接続される折り返し部材（３５）と、を備え、
前記第２流体流入部（３６）と前記第２流体流出部（３７）は、前記折り返し部材（３５）に接続されたすべての第２流体流路（３４）を介して連通することを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
前記第１流体流路ユニット（１０）を構成する流路は、前記第２流体が前記折返し流路（２６）の流路間を流れるときの流れ方向（Ｙ方向）に伸長する長手面を備えた扁平管であ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】
前記扁平管は、押し出し成形により形成された扁平多穴管であることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第１流体流路ユニット（１０）を構成する前記折返し流路（２６）の流路間の間隙寸法（ｈ寸法）は、前記折返し流路（２６）自体の前記積層方向寸法（ｔ寸法）よりも大きくしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項７】
前記折返し流路（２６）と前記第２流体流路（２２、２３、３２ａ〜３２ｇ、３４）をろう付け接合したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項８】
前記第２流体流路（２２、２３、３２ａ〜３２ｇ、３４）と前記第１流体流路（２６）のろう付け接合を、互いの流路外表面に部分的な接合部を形成して行うことを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記部分的に形成された接合部に、優先的に腐食する犠牲腐食層（３８）を設け、さらに前記第１流体の流れ方向（Ｘ方向）に対して略直交方向（Ｙ方向）の端部（Ｂ）において大気と接触する空間（Ｂ）を設けたことを特徴とする請求項８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
第２流体流路ユニット（９、２９）は、板材を積層して形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項１１】
第２流体流路ユニット（９、２９）を構成する第２流体流路（２２、２３、３２ａ〜３２ｇ）の内部に、フィンを設けたことを特徴とする請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記第２流体流路（２２、２３）は、断面円形状のパイプで構成したことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記第２流体流路（２２、２３、３４）は、前記折返し流路（２６）の外表面に対向する面を平坦面とする扁平管で構成したことを特徴とする請求項１または３に記載の熱交換器。
【請求項１４】
前記第２流体流路（３２ａ〜３２ｇ）の内部に仕切り部材（３９）を設け、前記仕切り部材（３９）の前後で流れが折り返されるＵ字状流路を形成したことを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項１５】
前記第２流体流路（３４）を前記折返し流路（２６）の積層方向（Ｚ方向）に連通する形状のＵ字状扁平管で形成し、前記同方向（Ｚ方向）に複数個並べた前記Ｕ字状扁平管の開放された一方端側を前記折返し流路（２６）の流路間に挿入して、さらに前記折返し部材（３５）に接続することを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記Ｕ字状扁平管を前記第１流体の流れ方向（Ｘ方向）に２列並べ、前記折返し部材（３５）に対する前記２列のＵ字状扁平管をその接続位置を前記積層方向（Ｚ方向）に互いにずらして配置したことを特徴とする請求項１５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、第１流体と第２流体との間で熱交換を行う熱交換器に関するものであり、特に、水と冷媒との間で熱交換を行う車両用熱交換器に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の熱交換器としては、高圧流路を構成する蛇行した高圧平管と、低圧流路を構成する蛇行した低圧平管とを備え、３本の高圧平管は相互に直交するように、３本の低圧平管と互いに織り合わされるようにして交差流れの配列構成を備えた熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１８４０７４号公報（第２図〜第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の熱交換器の生産においては、互いに熱交換する流路を構成する高圧平管と低圧平管とを交互に重ね合わせるようにして曲管状に形成する工程を必要とするため、組み立て工数を要し、生産性がよくないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、組み立てやすく、生産性に優れた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】
【０００５】
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。請求項１に記載の熱交換器の発明は、第１流体が折返し部（２７、２８）に向かって流れる流れ方向（Ｘ方向）に伸長する流路と、折返し部（２７、２８）でその流れの向きを変えて流れる流路とが互いに対向する折返し流路（２６）を少なくとも２個有し、折返し流路（２６）を連続的に積層して構成した第１流体流路ユニット（１０）と、
第１流体と交差する第２流体が流れる第２流体流路（２２、２３）を折返し流路（２６）の積層方向（Ｚ方向）と同方向に連通部（１４、１５、１６、１７、１８、１９）を介して積層するとともに、積層された第２流体流路（２２、２３）のそれぞれを折返し流路（２６）の流路間に配置して構成した第２流体流路ユニット（９）と、を備え、
第２流体流路（２２、２３）は、積層方向（Ｚ方向）に略直交する面上で、第２流体が第１流体の流れ（Ｘ方向）と略直交する方向（Ｙ方向）に流入して第２流体流路ユニット（９）の一方端（１３）側で折り返した後、略直交方向（Ｙ方向）と反対向きに流れるＵ字状流路を有し、
連通部（１４〜１９）は、Ｕ字状流路と連通するとともに、第２流体流路ユニット（９）の他方端側に配置されていることを特徴とする。
【０００６】
この請求項１に記載の発明によれば、積層された第２流体流路を連通させる連通部は、Ｕ字状流路と連通するとともに、第２流体流路ユニットの他方端側に配置されているので、第１流体流路ユニットを第２流体流路ユニットの一方端側から他方端側に向かって移動させて第２流体流路ユニットに組み付けるコア組の動作を行うことによって、両流路流体ユニットを一体的に組み立てることができ、優れた生産性を有する熱交換器が得られる。また、折返し流路の流路間に配置される第２流体流路のそれぞれは、積層方向（Ｚ方向）と略直交する面上でＵターンするＵ字状流路で構成されていることにより、積層方向（Ｚ方向）の高さが低くコンパクトで、熱交換性能に優れ、生産性の高い熱交換器が得られる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、第１流体が折返し部（２７、２８）に向かって流れる流れ方向（Ｘ方向）に伸長する流路と、折返し部（２７、２８）でその流れの向きを変えて流れる流路とが互いに対向する折返し流路（２６）を少なくとも２個有し、折返し流路（２６）を連続的に積層して構成した第１流体流路ユニット（１０）と、
第１流体と交差する第２流体が流れる第２流体流路（３２ｆ、３２ｇ）を折返し流路（２６）の積層方向（Ｚ方向）に連通部（３１ｇ）を介して積層するとともに、積層された第２流体流路（３２ａ〜３２ｇ）のそれぞれを折返し流路（２６）の流路間に配置して構成した第２流体流路ユニット（２９）と、を備え、
第２流体流路（３２ａ〜３２ｇ）のそれぞれの内部に、第２流体が第１流体の流れ（Ｘ方向）と略直交する方向（Ｙ方向）に流入して第２流体流路ユニット（２９）の一方端（３２）側で向きを変えて積層方向（Ｚ方向）に移動し折り返した後、略直交方向（Ｙ方向）と反対向きに流れるＵ字状流路を設け、
連通部（３１ａ〜３１ｇ）は、Ｕ字状流路と連通するとともに、第２流体流路ユニット（２９）の他方端（３１）側に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
この請求項２に記載の発明によれば、積層された第２流体流路を連通させる連通部は、Ｕ字状流路と連通するとともに、第２流体流路ユニットの他方端側に配置されているので、第１流体流路ユニットを第２流体流路ユニットの一方端側から他方端側に向かって移動させて第２流体流路ユニットに組み付ける動作を行うことによって、両流路流体ユニットを一体的に組み立てることができ、優れた生産性を有する熱交換器が得られる。また、第２流体流路のそれぞれの内部には、第２流体が積層方向（Ｚ方向）に対向する流れを形成するＵ字状通路が形成されていることにより、第１流体の流れ方向の高さが低くコンパクトで、熱交換性能に優れ、生産性の高い熱交換器が得られる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、第１流体が折返し部（２７、２８）に向かって流れる流れ方向（Ｘ方向）に伸長する流路と、折返し部（２７、２８）でその流れの向きを変えて流れる流路とが互いに対向する折返し流路（２６）を少なくとも２個有し、折返し流路（２６）を連続的に積層して構成した第１流体流路ユニット（１０）と、
第１流体と交差する第２流体が流入口（３４ａ、３４ｃ、３４ｅ、３４ｇ）から流入して第１流体の流れ（Ｘ方向）と略直交する方向（反Ｙ方向）に流れる流路と、折り返されてその流れの向きを変えて流れ、流出口（３４ｂ、３４ｄ、３４ｆ、３４ｈ）に至る流路とが互いに対向するＵ字状流路（３４）であって、折返し流路（２６）の流路間に配置される第２流体流路（３４）と、
第２流体流入部（３６）および第２流体流出部（３７）を有し、流入口（３４ａ、３４ｃ、３４ｅ、３４ｇ）および流出口（３４ｂ、３４ｄ、３４ｆ、３４ｈ）と接続される折り返し部材（３５）と、を備え、
第２流体流入部（３６）と第２流体流出部（３７）は、折り返し部材（３５）に接続されたすべての第２流体流路（３４）を介して連通することを特徴とする。
【００１０】
この請求項３に記載の発明によれば、折り返し部材に各第２流体流路の流入口および流出口を接続することにより、折り返し部材の第２流体流入部と第２流体流出部が接続されたすべての第２流体流路を介して連通するので、第２流体流路を第１流体流路ユニットに対して一方向に移動させて折り返し部材に接続する動作を行うことによって、両流路流体を一体的に組み立てることができる優れた生産性を有する熱交換器が得られる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１、２、または３に記載の熱交換器において、第１流体流路ユニット（１０）を構成する流路は、第２流体が折返し流路（２６）の流路間を流れるときの流れ方向（Ｙ方向）に伸長する長手面を備えた扁平管であることを特徴とする。
【００１２】
この請求項４に記載の発明によれば、第１流体流路の第２流体流路との伝熱面積を大きくすることができるので、熱交換性能が向上する。また、折返し流路の積層方向の寸法を大きくしないで第２流体流路の断面積を大きくできるので、第２流体流路内の圧力損失を低減することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の熱交換器において、扁平管は、押し出し成形により形成された扁平多穴管であることを特徴とする。
【００１４】
この請求項５に記載の発明によれば、熱交換器の耐圧や伝熱性能を向上することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の熱交換器において、第１流体流路ユニット（１０）を構成する折返し流路（２６）の流路間の間隙寸法（ｈ寸法）は、折返し流路（２６）自体の積層方向寸法（ｔ寸法）よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１６】
この請求項６に記載の発明によれば、第１流体流路の折返し部において急激な形状変化となるのを防止でき、加工性や生産性を向上することができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換器において、折返し流路（２６）と第２流体流路（２２、２３、３２ａ〜３２ｇ、３４）をろう付け接合したことを特徴とする。
【００１８】
この請求項７に記載の発明によれば、第１流体と第２流体との間の熱抵抗を低減して、熱交換性能が向上する。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の熱交換器において、第２流体流路（２２、２３、３２ａ〜３２ｇ、３４）と第１流体流路（２６）のろう付け接合を、互いの流路外表面に部分的な接合部を形成して行うことを特徴とする。
【００２０】
この請求項８に記載の発明によれば、互いの流路外表面に部分的な接合部が形成するようにろう付け接合を行うことにより、ボイドなどのろう付け部のばらつきの発生を低減したろう付け接合が実施できる。また、高圧流体が漏れるような事態が起こった場合、この高圧流体が低圧流体に混入するのを防止する漏洩空間を設けることができる。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の熱交換器において、部分的に形成された接合部に、優先的に腐食する犠牲腐食層（３８）を設け、さらに第１流体の流れ方向（Ｘ方向）に対して略直交方向（Ｙ方向）の端部（Ｂ）において大気と接触する空間（Ｂ）を設けたことを特徴とする。
【００２２】
この請求項９に記載の発明によれば、一方の流体流路が腐食などにより穴が開いた場合に、犠牲腐食層を先に腐食させて外気への漏洩空間に逃がすことにより、他方の流体流路が腐食することを防ぐことができる。
【００２３】
請求項１０に記載の発明は、請求項１または２に記載の熱交換器において、第２流体流路ユニット（９、２９）は、板材を積層して形成したことを特徴とする。
【００２４】
この請求項１０に記載の発明によれば、第２流体流路が同形状のセグメントで形成することができるので、低コストであり、第２流体流路ユニットの大きさに対して流路内の断面積を大きくすることができる。また、流路の体格寸法を小さくして第２流体流路ユニットを小型化することができる。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の熱交換器において、第２流体流路ユニット（９、２９）を構成する第２流体流路（２２、２３、３２ａ〜３２ｇ）の内部に、フィンを設けたことを特徴とする。
【００２６】
この請求項１１に記載の発明によれば、伝熱面積を大きくして熱交換性能を向上することができる。
【００２７】
請求項１２に記載の発明は、請求項１に記載の熱交換器において、第２流体流路（２２、２３）は、断面円形状のパイプで構成したことを特徴とする。
【００２８】
この請求項１２に記載の発明によれば、流路を構成する部品点数を低減して低コストの熱交換器を提供できる。
【００２９】
請求項１３に記載の発明は、請求項１または３に記載の熱交換器において、第２流体流路（２２、２３、３４）は、折返し流路（２６）の外表面に対向する面を平坦面とする扁平管で構成したことを特徴とする。
【００３０】
この請求項１３に記載の発明によれば、流路の必要断面積を確保するとともに、折返し流路の積層方向（Ｚ方向）の長さを短くした熱交換器が得られる。
【００３１】
請求項１４に記載の発明は、請求項２に記載の熱交換器において、第２流体流路（３２ａ〜３２ｇ）の内部に仕切り部材（３９）を設け、仕切り部材（３９）の前後で流れが折り返されるＵ字状流路を形成したことを特徴とする。
【００３２】
この請求項１４に記載の発明によれば、Ｕ字状通路の厚さを薄くすることができ、熱交換器の小型化と熱交換性能の向上が得られる。
【００３３】
請求項１５に記載の発明は、請求項３に記載の熱交換器において、第２流体流路（３４）を折返し流路（２６）の積層方向（Ｚ方向）に連通する形状のＵ字状扁平管で形成し、同方向（Ｚ方向）に複数個並べたＵ字状扁平管の開放された一方端側を折返し流路（２６）の流路間に挿入して、さらに折返し部材（３５）に接続することを特徴とする。
【００３４】
この請求項１５に記載の発明によれば、第２流体流路ユニットが比較的簡単な形状の構成部品から構成されているため、加工性に優れ、さらに組み立て性にも優れた熱交換器が得られる。
【００３５】
請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の熱交換器において、Ｕ字状扁平管を第１流体の流れ方向（Ｘ方向）に２列並べ、折返し部材（３５）に対する２列のＵ字状扁平管をその接続位置を前記積層方向（Ｚ方向）に互いにずらして配置したことを特徴とする。
【００３６】
この請求項１６に記載の発明によれば、第２流体流路ユニットの流路長さを長く構成できるので、熱交換性能を向上することができる。
【００３７】
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の一例を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
（第１実施形態）
本実施形態の熱交換器は、第１流体流路と第２流体流路のそれぞれを流れる２流体間の熱交換を行う熱交換器に関するものであり、例えば、エアコンサイクルにおいて、水と冷媒の熱交換を行う熱交換器に適用される。この場合、本実施形態の熱交換器は、室外器によって放熱される熱をエンジン水側に排出して、エンジン起動直後の水温が十分に暖まっていない状況において、水温を上昇させてエンジンの暖気速度を向上することができ、また暖房性能向上にも寄与しうる。さらに、本実施形態の熱交換器は、例えば、エアコンサイクルにおける内部熱交換器にも適用することができる。内部熱交換器に適用した場合には、ＣＯ２冷媒を用いたエアコンサイクルにおいて、室外ガスクーラの下流側冷媒と蒸発器の下流側冷媒とを熱交換させることによって、膨張弁の上流側冷媒の温度を低下させることができ、その結果として蒸発器におけるエンタルピ差を大きくすることができる。
【００３９】
以下に、本実施形態に係る熱交換器について説明する。図１は、本実施形態における熱交換器が用いられる水−冷媒熱交換器および内部熱交換器を備えた冷凍サイクルの構成を示した模式図である。図２は、第１流体流路ユニット１０と第２流体流路ユニット９を組み立てた後の熱交換器の構成を示す分解した斜視図である。図３は、本実施形態の熱交換器の構成を示した斜視図である。図４は、本実施形態の熱交換器における第２流体流路の内部構成を示した分解した斜視図である。図５は、図４に示す第２流体流路の内部にフィンを設けたときの構成を示した分解した斜視図である。
【００４０】
図１に示す冷凍サイクルの構成を説明する。この冷凍サイクルは二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒として用いており、圧縮機１によって約１５ＭＰａに圧縮された高温高圧のガス冷媒は、水−冷媒熱交換器２において温水回路Ｗを流通するエンジン冷却水に放熱して冷却される。そして、冷媒回路Ｒを構成するガスクーラ３と内部熱交換器４とを通過してさらに冷却される。ガスクーラ３は、冷媒回路Ｒの放熱器として機能している。
【００４１】
内部熱交換器４は、ガスクーラ３で冷却された冷媒と、エバポレータ６で熱交換を終えた低温の冷媒との間で熱交換を行うものである。ＣＯ２冷媒は従来のＲ１３４ａ冷媒などと比べて定圧比熱が大きいので、エバポレータ６の入口側の乾き度が大きくなるため、エバポレータ６の入口側と出口側でのエンタルピ差が小さくなり、エバポレータ６の空気冷却能力は低下する。
【００４２】
そこで、内部熱交換器４によってガスクーラ３で冷却された冷媒とエバポレータ６で熱交換を終えた冷媒との間で熱交換を行い、エバポレータ６の入口側と出口側でのエンタルピ差を大きくして冷却能力の向上を図っている。内部熱交換器４を流出した冷媒は、減圧器５で約５ＭＰａに減圧された後、エバポレータ６に流入する。
【００４３】
エバポレータ６は、冷媒回路Ｒの蒸発器を構成し、空気と熱交換を行い、液冷媒が蒸発して低温のガス冷媒となる。エバポレータ６から流出した低温のガス冷媒は、一旦、アキュムレータ７に流入して気液分離され、ガス冷媒のみが内部熱交換器４にてガスクーラ３から流出された高温の冷媒から受熱して圧縮機１に送られる。
【００４４】
次に、温水回路Ｗは、図示しないエンジンの発熱によって温められたエンジン冷却水と車室内の空気とを熱交換して暖房用熱交換器を構成するヒータコア８を備え、そのヒータコア８の手前に水−冷媒熱交換器２が接続されている。
【００４５】
水−冷媒熱交換器２は、エンジン側から供給されるエンジン冷却水と、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒との間で熱交換するものである。そして、エンジン冷却水が水−冷媒熱交換器２にて熱交換した後、ヒータコア８を通り、エンジン側に戻るように構成されている。
【００４６】
次に、水−冷媒熱交換器２および内部熱交換器４に用いられる熱交換器について説明する。本実施形態の熱交換器２、４は、第１流体が流れる第１流体流路ユニット１０と第２流体が流れる第２流体流路ユニット９とから構成され、これらのユニットを流れる流体が互いに熱交換するように両者の流路が対向するように組み立てられている。第１流体と第２流体は、種々の流体が考えられるが、ここでは、第１流体を冷媒、第２流体を水として説明する。
【００４７】
第１流体流路ユニット１０は、内部を流れる第１流体が折り返されてその流れの向きを変えて互いに対向する折返し流路２６を形成するような折返し部２７、２８を備えている。この折返し部２７、２８は、少なくとも２箇所形成されている。第１流体流路ユニット１０は、この折返し部２７、２８を介して折返し流路２６を連続的に積層することで蛇行する流路を形成して構成されている。
【００４８】
第１流体流路ユニット１０は、折返し流路２６の積層方向、すなわち図２のＺ方向の上方に第１流体が流入する冷媒流入タンク２４を備えている。第１流体流路ユニット１０は、冷媒流入タンク２４から第１流体の流れる方向、すなわち図中のＸ方向に設けられた折返し部２８の４箇所と、冷媒流入タンク２４側に設けられた折返し部２７の３箇所とを経由して冷媒流入タンク２４側に設けられた冷媒流出タンク２５を備えている。図２のＸ方向に沿うように略並行に配置されている折返し流路２６の流路間には、所定の間隙が設けられている。
【００４９】
第１流体流路ユニット１０を構成する流路は、第２流体が第１流体と熱交換するとき、つまり、折返し流路２６の流路間を流れるときの流れ方向、すなわち図２のＹ方向に伸長する長手面を備えた扁平管である。第１流体流路ユニット１０は、この扁平管を曲げたサーペンタイン管で構成されている。また、この扁平管は押し出し成形により形成する扁平多穴管であってもよい。
【００５０】
各折返し部２７、２８では、過剰な急角度での曲げを防止するために、所定の半径をもった１８０度以上の円弧状の曲げ部を形成している。この折返し部を構成する円弧の直径は、チューブの材質、肉厚、外径寸法などを考慮した曲げ直径寸法とすることが望ましい。
【００５１】
第２流体流路ユニット９は、いわゆるドロンカップタイプの積層管で構成されている。第２流体流路ユニット９は、第２流体が第１流体の流れ方向（Ｘ方向）に対して略直交方向（図２のＹ方向）に流入して一方端１３側で折り返し後、Ｙ方向と反対向きに流れるようなＵ字状流路を有している。このＵ字状流路の流入部１９および流出部２０は、第２流体流路ユニット９の他方端側に配置されている。第２流体流路ユニット９はこのような構成の第２流体流路を図２のＺ方向に複数段積層して構成されている。また、Ｚ方向と同方向に隣り合う第２流体流路２３ａと第２流体流路２３ｂは、流入部１９および流出部２０の配置側において連通部１４によって連通されている。
【００５２】
第２流体流路ユニット９の流入口１１および流出口２１は、第２流体流路ユニット９の他方端側に配置されている。第２流体流路２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３ｇは、流入口１１および流出口２１の配置側に設けられた連通部１４、１５、１６、１７、１８、１９を介してこれらの内部が連通するように積層されている。連通部１４〜１９、流入口１１、および流出口２１は、ともに第２流体流路ユニット９の他方端側に配置されている。
【００５３】
第２流体流路２３ａ〜２３ｇのそれぞれは、第２流体流路ユニット９の他方端側において片持ち梁のように支持されている。第２流体流路２３ａ〜２３ｇのそれぞれは、第２流体流路ユニット９の他方端側において、連通部１４〜１９によって内部が連通するとともに、さらにＸ方向に隣り合う連通部同士が接合して一体化された形状を呈している。第２流体流路２３ａ〜２３ｇが支持されていない側、すなわち第２流体流路ユニット９の一方端１３側においては、第２流体流路２３ａ〜２３ｇの流路間は、第１流体流路ユニット１０と第２流体流路ユニット９を組み付けるときに第１流体流路ユニット１０の流路が挿入可能な間隙が設けられている。この間隙は、第２流体流路ユニット９の他方端側に配置された連通部１４〜１９に至るまで略均等に形成されている。
【００５４】
複数段積層された第２流体流路２２、２３のそれぞれは、Ｚ方向と略直交する面上で少なくとも１回Ｕ字状にターンするＵ字状流路を形成するものである。言い換えれば、第２流体の流入部１９および流出部２０が同一側に配置されているため、Ｕ字状にターンするＵ字状流路の折返し部は、各第２流体流路２２、２３において、例えば１箇所、３箇所といった奇数箇所設けられている。
【００５５】
第２流体流路ユニット９は、アルミニウムやアルミニウム合金などでできている所定の形状の板材を積層することによって、第２流体流路２３ａ〜２３ｇ、連通部１４〜１９が形成され製作されている。各第２流体流路２３ａ〜２３ｇは、このような板材を重ね合わせて所定のＵ字状流路を形成するように製作されている。
【００５６】
各第２流体流路は、図４に示すように、板材で形成された上流側流路部材と下流側流路部材をこれらの間で所定の流路を形成するように重ねて合わせ、ろう付け接合により一体化して構成されている。流路の内部構成を第２流体流路２３ｂを例に挙げて説明する。上流側流路部材１４ｂには、略中央部の仕切り部１４ｄが第１流体の流れ方向（Ｘ方向）に略直交する方向（Ｙ方向）に延在している。上流側流路部材１４ｂの一端側における略半分の領域には、第２流体流路２３ａから流れてきた第２流体が流入する連通部１４を構成する連通孔１４ｃが設けられている。下流側流路部材１５ａの一端側における略半分の領域には、連通孔１４ｃから流入してＵ字状の流れを形成した第２流体が流入する連通部１５を構成する連通孔１５ｃが設けられている。
【００５７】
また、上流側流路部材１４ｂおよび下流側流路部材１５ａの内表面および外表面の少なくとも一方は、波状に形成され、伝熱面積の増加に寄与している。特に、外表面を波状に形成した場合には、波状の頂部が第２流体流路と接合する第１流体流路との接合部に相当することになる。そして、この上流側流路部材１４ｂと下流側流路部材１５ａが重ね合わされ、これらを接合することにより、仕切り部１４ｄが下流側流路部材１５ａの裏面に当接して、第２流体流路２３ｂの内部にＵ字状流路が形成されることになる。
【００５８】
さらに、図５に示すように、仕切り部１４ｄを間に挟むように、上流側流路部材１４ｂと下流側流路部材１５ａの間に２個のフィン５５を介在させて第２流路流体２３ｂを構成してもよい。第２流体流路ユニット９は、このようにして作られた複数の第２流体流路を連通部１４、１５、１６、１７、１８、１９で連結してＺ方向に積層することで形作られる。
【００５９】
折返し流路２６の流路間の寸法は、第２流体流路２２、２３のＺ方向の高さ寸法よりも大きい寸法で構成されている。この寸法差により、第１流体流路ユニット１０と第２流体流路ユニット９を組み立てるときに、各第２流体流路をこれと対応する折返し流路２６の流路間に挿入する作業がスムーズに行われる。  このように構成された第１流体流路ユニット１０と第２流体流路ユニット９は、図３に示すように、第２流体流路２２、２３ａ〜２３ｇのそれぞれが折返し流路２６の流路間の間隙で折返し流路２６と対向するように配置されて組み付けられることにより、一つの箱体状の塊として一体的に形成され、一つの熱交換器を構成している。これらの折返し流路２６と第２流体流路２２、２３ａ〜２３ｇは、治具などにより熱交換器の上下方向両側から外力を与えて両者の接合部を形成した後、ろう付けにより接合される。
【００６０】
次に、第２流体流路ユニット９における第２流体の流れについて説明する。第２流体の一例であるエンジン冷却水は、流入口１１から流入し、第２流体流路２２の流入部１２を通過してＹ方向の流れがＺ方向と略直交する面上において折返し部１３でＵターンした後、隣接する第２流体流路２３ａの流出部に至る。エンジン冷却水は、流出部から連通部１４内を経由してＺ方向に移動し、第２流体流路２３ｂに流入する。さらにエンジン冷却水は、第２流体流路２３ｂを通ってＹ方向の流れをＺ方向と略直交する面上においてＵターンした後、隣接する第２流体流路２２の流出部に至る。このときのＵターンする流れは、第２流体流路２２から第２流体流路２３ａにおいてＵターンする流れの反対向きの流れになる。引き続きエンジン冷却水は、流出部から連通部１５内を経由してＺ方向に移動し、第２流体流路２２に流入する。さらに、Ｙ方向の流れをＺ方向と略直交する面上においてＵターンした後、隣接する第２流体流路２３ｃの流出部に至る。このときのＵターンする流れは、第２流体流路２２から第２流体流路２３ａにおいてＵターンする流れと同じ向きの流れになる。
【００６１】
以後、エンジン冷却水は、流出口２１から流出するまでＵターンする流れの向きを順次変えて流れる。具体的には、エンジン冷却水は、この後、順に、連通部１６、第２流体流路２３ｄ、第２流体流路２２、連通部１７、第２流体流路２２、第２流体流路２３ｅ、連通部１８、第２流体流路２３ｆ、第２流体流路２２、連通部１９、第２流体流路２２、第２流体流路２３ｇ、流出部２０、を通る流れを形成する。この一連の流れの中で、エンジン冷却水は、第１流体流路ユニット１０の折返し流路２６を流れる冷媒との間で熱交換を行う。
【００６２】
このように本実施形態の熱交換器は、第１流体の流れが折返し部２７、２８を境に逆向きに流れ合う流路が互いに対向する折返し流路２６を少なくとも２個有し、折返し流路２６を連続的に積層して構成した第１流体流路ユニット１０と、第２流体が流れる第２流体流路２２、２３を折返し流路２６の積層方向（Ｚ方向）と同方向に連通部１４〜１９を介して積層するとともに、第２流体流路２２、２３のそれぞれを折返し流路２６の流路間に配置して構成した第２流体流路ユニット９と、を備えている。そして、第２流体流路２２、２３は、Ｚ方向に略直交する面上で、第２流体が第２流体流路ユニット９の一方端１３側で折り返す流れを形成するＵ字状流路を有する。さらに、連通部１４〜１９は、Ｕ字状流路３４と連通するとともに、第２流体流路ユニット９の他方端側に配置されている。
【００６３】
この構成によれば、積層された第２流体流路を連通させる連通部１４〜１９は、Ｕ字状流路３４と連通するとともに、第２流体流路ユニット９の他方端側に配置されているので、第１流体流路ユニット１０を第２流体流路ユニット９の一方端１３側から他方端側に向かって移動させて第２流体流路ユニット９に組み付ける動作を行うことによって、両流路流体ユニットを一体的に組み立てることができる優れた生産性を有する熱交換器２、４が得られる。また、折返し流路２６の流路間に配置される第２流体流路のそれぞれは、Ｚ方向と略直交する面上でＵターンするＵ字状流路で構成されていることにより、Ｚ方向の高さが低くコンパクトで、熱交換性能に優れ、生産性の高い熱交換器２、４が得られる。
【００６４】
また、第１流体流路ユニット１０を構成する流路は、第２流体が折返し流路２６の流路間を流れるときの流れ方向（Ｙ方向）に伸長する長手面を備えた扁平管で構成する。この構成を採用した場合には、第１流体流路の第２流体流路との伝熱面積を大きくすることができるので、熱交換性能が向上する。また、折返し流路２６の積層方向（Ｚ方向）の寸法を大きくしないで第２流体流路２２、２３の断面積を大きくできるので、第２流体流路内の圧力損失を低減することができる。
【００６５】
また、扁平管は、押し出し成形により形成された扁平多穴管とし、この構成を採用した場合には、熱交換器の耐圧や伝熱性能を向上することができる。
【００６６】
また、折返し流路２６と第２流体流路２２、２３をろう付け接合し、この構成を採用した場合には、第１流体と第２流体との間の熱抵抗を低減して、熱交換性能が向上する。
【００６７】
また、第２流体流路ユニット９は、板材を積層することによって形成している。この構成を採用した場合には、第２流体流路２２、２３が同形状のセグメントによって形成できるので、低コストに寄与し、第２流体流路ユニット９の大きさに対して流路内の断面積を大きくすることができる。また、流路の外形体格寸法を小さくできるので、全体としての第２流体流路ユニット９の小型化が図れる。
【００６８】
また、第２流体流路ユニット９を構成する第２流体流路２２、２３の内部には、フィン５５が設けられている場合には、伝熱面積が大きくなり熱交換性能を向上することができる。
【００６９】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態で記載した熱交換器の構成において、第２流体流路ユニットを別の形態とした熱交換器３０を図６〜図８を用いて説明する。図６は、本実施形態の熱交換器３０の構成を示す分解した斜視図である。図７は、第１流体流路ユニット１０と第２流体流路ユニット２９を組み立てた後の熱交換器の構成を示した斜視図である。図８は、本実施形態の熱交換器における第２流体流路の内部構成を示した分解した斜視図である。
【００７０】
この熱交換器３０は、第１実施形態の熱交換器と同様に、図１に示す水−冷媒熱交換器２および内部熱交換器４に用いられる。熱交換器３０は、第１流体が流れる第１流体流路ユニット１０と第２流体が流れる第２流体流路ユニット２９とから構成され、これらのユニットを流れる流体が互いに熱交換するように両者の流路が対向するように組み立てられている。第１流体と第２流体は、第１実施形態と同様に、第１流体を冷媒、第２流体を水として説明する。
【００７１】
本実施形態の第１流体流路ユニット１０は、第１実施形態の熱交換器における第１流体流路ユニット１０と同一である。
【００７２】
第２流体流路ユニット２９は、いわゆるドロンカップタイプの積層管で構成されている。第２流体流路ユニット２９は、第２流体流路３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆ、３２ｇを図６のＺ方向に複数段積層して構成されている。第２流体流路の内部には、第２流体３２ａ〜３２ｇが第１流体の流れ方向（Ｘ方向）と略直交する方向（Ｙ方向）に流入して第２流体流路ユニット２９の一方端３２側で向きを変え、その積層方向（Ｚ方向）に移動し折り返した後、Ｙ方向と反対向きに流れる流れを形成するＵ字状流路が設けられている。言い換えれば、このＵ字状流路は、第２流体流路３２ａ〜３２ｇの内部において、第２流体が一方端３２側でＵターンし、略鉛直方向に形成された２つの空間においてその流れの向きが反対になる流路である。
【００７３】
第２流体流路ユニット９は、その流入口１１および流出口２０を第２流体流路ユニット９の他方端３１側に配置する形態である。第２流体流路３２ａ〜３２ｇは、流入口１１および流出口２１の配置側に設けられた連通部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇを介してこれらの内部が連通するように積層されている。
【００７４】
また、第２流体流路３２ａ〜３２ｇのそれぞれは、流入口１１および流出口２１の配置側、つまり第２流体流路ユニット２９の他方端側において片持ち梁のように支持されている。第２流体流路３２ａ〜３２ｇのそれぞれは、第２流体流路ユニット２９の他方端３１側において、連通部３１ａ〜３１ｇによってその内部が連通するとともに、さらにＸ方向に隣り合う連通部同士が接合して一体化された形状を呈している。
【００７５】
第２流体流路３２ａ〜３２ｇが支持されていない側、すなわち第２流体流路ユニット２９の一方端３１側においては、第２流体流路３２ａ〜３２ｇの流路間は、第１流体流路ユニット１０と第２流体流路ユニット２９を組み付けるときに第１流体流路ユニット１０の流路が挿入可能な間隙が設けられている。この間隙は、第２流体流路ユニット２９の他方端側に配置された連通部３１ａ〜３１ｇに至るまで略均等に形成されている。
【００７６】
第２流体流路ユニット２９は、アルミニウムやアルミニウム合金などでできている所定の形状の板材を積層することによって形成されている。各第２流体流路は、このような板材を重ね合わせて上述したＵ字状流路を形成するように作られている。
【００７７】
各第２流体流路は、図８に示すように、板材で形成された上流側流路部材と下流側流路部材をこれらの間で所定のＵ字状流路を形成するように仕切り板を介して重ねて合わせ、ろう付け接合により一体化して構成されている。流路の内部構成を第２流体流路３３を例に挙げて説明する。上流側流路部材３３ａの一端側には、第２流体流路ユニット２９の流入口１１から流れてきた第２流体が流入する連通孔３３ｃが設けられている。下流側流路部材３３ｂの一端側には、連通孔３３ｃから流入してＵ字状の流れを形成した第２流体が流入する連通孔３３ｄが設けられている。
【００７８】
第２流体流路３２ａ〜３２ｇの内部には、Ｕ字状流路を形成するために仕切り部材としての仕切り板３９が設けられている。仕切り板３９は、上流側流路部材３３ａにおいて連通孔３３ｃが設けられる側から離れた他端側にＵターンのための通路である連通孔３９ａを備えている。また、上流側流路部材３３ａおよび下流側流路部材３３ｂの内表面と外表面の少なくとも一方は、波状に形成され、伝熱面積の増加に寄与している。特に、外表面を波状に形成した場合には、波状の頂部が第２流体流路と接合する第１流体流路との接合部に相当することになる。そして、この上流側流路部材３３ａと下流側流路部材３３ｂが重ね合わされ、これらを接合することにより、仕切り板３９が両者の間で固定されて第２流体流路３３の内部にＵ字状流路が形成されることになる。さらに、仕切り板３９と上流側流路部材３３ａの間にフィン４１を介在させ、仕切り板３９と下流側流路部材３３ｂの間にフィン４０を介在させて第２流路流体３３を構成してもよい。第２流体流路ユニット２９は、このようにして作られた複数の第２流体流路を連通部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇを介して連結し、Ｚ方向に積層することで形作られる。
【００７９】
折返し流路２６の流路間の寸法は、第２流体流路３２ａ〜３２ｇのＺ方向の高さ寸法よりも大きい寸法で構成されている。この寸法差により、第１流体流路ユニット１０と第２流体流路ユニット２９を組み立てるときに、各第２流体流路をこれと対応する折返し流路２６の流路間に挿入する作業がスムーズに行われる。
【００８０】
このように構成された第１流体流路ユニット１０と第２流体流路ユニット２９は、図７に示すように、第２流体流路３２ａ〜３２ｇのそれぞれが折返し流路２６の流路間の間隙において折返し流路２６と対向するように配置されて組み付けられることにより、一つの箱体状の塊として一体的に形成され、一つの熱交換器を構成している。これらの折返し流路２６と第２流体流路３２ａ〜３２ｇは、治具などにより熱交換器の上下方向両側から外力を与えて両者の接合部を形成した後、ろう付けにより接合される。
【００８１】
次に、第２流体流路ユニット２９における第２流体の流れについて説明する。第２流体の一例であるエンジン冷却水は、流入口１１から流入し、第２流体流路３２ａをＹ方向に進んで折返し部３２で向きを変え、Ｚ方向に移動し折り返した後、Ｙ方向と反対向きに流れ、Ｚ方向に隣接する第２流体流路３２ｂとの連通部３１ａに至る。エンジン冷却水は、連通部３１ａを経由してＺ方向に移動し、第２流体流路３２ｂに流入する。さらにエンジン冷却水は、第２流体流路３２ｂをＹ方向に進んで折返し部３２で向きを変え、Ｚ方向に移動し折り返した後、Ｙ方向と反対向きに流れ、Ｚ方向に隣接する第２流体流路３２ｃとの連通部３１ｂに至る。以後、エンジン冷却水は、流出口２１から流出するまでＵターンを繰り返しながらＺ方向に流れる。具体的には、エンジン冷却水は、この後、順に、連通部３１ｂ、第２流体流路３２ｃ、折返し部３２、連通部３１ｃ、第２流体流路３２ｄ、折返し部３２、連通部３１ｄ、第２流体流路３２ｅ、折返し部３２、連通部３１ｅ、第２流体流路３２ｆ、折返し部３２、連通部３１ｆ、第２流体流路３２ｇ、連通部３１ｇ、流出口２１、を通る流れを形成する。この一連の流れの中で、エンジン冷却水は、第１流体流路ユニット１０の折返し流路２６を流れる冷媒との間で熱交換を行う。
【００８２】
このように本実施形態の熱交換器は、第１流体の流れが折返し部２７、２８を境に逆向きに流れ合う流路が互いに対向する折返し流路２６を少なくとも２個有し、折返し部２７、２８を介して折返し流路２６を連続的に積層して構成した第１流体流路ユニット１０と、第２流体が流れる第２流体流路３２ａ〜３２ｇを折返し流路２６の積層方向（Ｚ方向）に連通部３１ａ〜３１ｇを介して積層するとともに、積層された第２流体流路３２ａ〜３２ｇのそれぞれを折返し流路２６の流路間に配置して構成した第２流体流路ユニット２９と、を備えている。そして、第２流体流路３２ａ〜３２ｇのそれぞれの内部に、第２流体が第１流体の流れ（Ｘ方向）と略直交する方向（Ｙ方向）に流入して第２流体流路ユニット２９の一方端３２側で向きを変えて積層方向（Ｚ方向）に移動し折り返した後、略直交方向（Ｙ方向）と反対向きに流れるＵ字状流路を設けている。さらに、連通部３１ａ〜３１ｇは、Ｕ字状流路と連通するとともに、第２流体流路ユニット２９の他方端３１側に配置されている。
【００８３】
この構成によれば、積層された第２流体流路３２ａ〜３２ｇを連通させる連通部１４〜１９は、Ｕ字状流路と連通するとともに、第２流体流路ユニット２９の他方端側に配置されているので、第１流体流路ユニットを第２流体流路ユニットの一方端側から他方端側に向かって移動させて第２流体流路ユニットに組み付ける動作を行うことによって、両流路流体ユニットを一体的に組み立てることができ、優れた生産性を有する熱交換器３０が得られる。また、第２流体流路３２ａ〜３２ｇのそれぞれの内部には、第２流体が積層方向（Ｚ方向）に対向する流れを形成するＵ字状通路が形成されていることにより、第１流体の流れ方向の高さが低くコンパクトで、熱交換性能に優れ、生産性の高い熱交換器３０が得られる。
【００８４】
また、折返し流路２６と第２流体流路３２ａ〜３２ｇをろう付け接合した場合には、第１流体と第２流体との間の熱抵抗を低減して、熱交換性能が向上する。
【００８５】
また、第２流体流路ユニット２９は、板材を積層することによって形成している。この構成を採用した場合には、第２流体流路３２ａ〜３２ｇが同形状のセグメントによって形成できるので、低コストに寄与し、第２流体流路ユニット２９の大きさに対して流路内の断面積を大きくすることができる。また、流路の外形体格寸法を小さくできるので、全体としての第２流体流路ユニット２９の小型化が図れる。
【００８６】
また、第２流体流路３２ａ〜３２ｇの内部に仕切り板３９を設け、仕切り板３９の前後で流れが折り返されるＵ字状通路を形成している。この構成を採用した場合には、Ｕ字状通路の厚さを薄くすることができ、熱交換器３０の小型化と熱交換性能の向上が得られる。
【００８７】
また、第２流体流路ユニット２９を構成する第２流体流路３２ａ〜３２ｇの内部には、フィン４０、４１が設けられている場合には、伝熱面積が大きくなり熱交換性能を向上することができる。
【００８８】
（第３実施形態）
第３実施形態では、第１および第２実施形態で記載した熱交換器の構成において、第２流体流路ユニットを別の形態とした熱交換器を図９を用いて説明する。図９は、本実施形態の熱交換器の組み立て前状態を示す分解した斜視図である。
【００８９】
本実施形態の熱交換器は、第１および第２実施形態の熱交換器と同様に、図１に示す水−冷媒熱交換器２および内部熱交換器４に用いられる。この熱交換器は、第１流体が流れる第１流体流路ユニット１０と第２流体が流れる第２流体流路ユニットとから構成され、これらのユニットを流れる流体が互いに熱交換するように両者の流路が対向するように組み立てられている。第１流体と第２流体は、第１および第２実施形態と同様に、第１流体を冷媒、第２流体を水として説明する。
【００９０】
本実施形態の第１流体流路ユニット１０は、第１および第２実施形態の熱交換器における第１流体流路ユニット１０と同一である。
【００９１】
本実施形態の第２流体流路ユニットは、第２流体流路を構成する複数個のＵ字状流路３４と、これらのＵ字状流路３４と接続される折返し部材３５とから構成されている。Ｕ字状流路３４は、第２流体が流入口３４ａ、３４ｃ、３４ｅ、３４ｇから第１流体の流れ方向（Ｘ方向）に対して略直交する方向に流入して折り返し後、反対向きに流れて流出口３４ｂ、３４ｄ、３４ｆ、３４ｈから流出するＵターンする流れを形成する流路である。第２流体流路は少なくとも１個のＵ字状流路３４を折返し流路２６の積層方向（図９のＺ方向）に並べて構成されている。Ｕ字状流路３４の対向する流路間には、第１流体流路ユニット１０の流路が挿入可能な間隙が形成されている。
【００９２】
折返し部材３５は、Ｕ字状流路３４の個数の２倍に相当する接続口を側面に備え、第２流体流入部としての第２流体流入口３６、および第２流体流出部である第２流体流出口３７を備えた箱体であり、タンクの働きをする。側面に設けられる接続口は、折返し部材３５の最下部から順に、接続口３５ａ、接続口３５ｂ、接続口３５ｃ、接続口３５ｄ、接続口３５ｅ、接続口３５ｆ、接続口３５ｇ、接続口３５ｈである。接続口３５ａと接続口３５ｂの間、接続口３５ｃと接続口３５ｄの間、接続口３５ｅと接続口３５ｆの間、および接続口３５ｇと接続口３５ｈの間には、仕切り板が設けられている。接続口３５ｂと接続口３５ｃ間、接続口３５ｄと接続口３５ｅ間、および接続口３５ｆと接続口３５ｇ間は、仕切り板が設けられておらず、折り返し部材３５の箱体内部を介して連通している。折り返し部材３５は、アルミまたはアルミニウム合金で構成された板状部材を組み合わせ、ろう付け接合することによって形成されている。
【００９３】
折返し流路２６の流路間の寸法は、Ｕ字状流路３４のＺ方向の流路高さ寸法よりも大きい寸法で構成されている。この寸法差により、第１流体流路ユニット１０、Ｕ字状流路３４、および折返し部材３５を組み立てるときに、各Ｕ字状流路３４をこれと対応する折返し流路２６の流路間に挿入する作業がスムーズに行われる。
【００９４】
第１流体流路ユニット１０、Ｕ字状流路３４、および折返し部材３５の組み立ての一例を以下に示す。最上部に位置するＵ字状流路３４の流出口３４ｈを最上部の折返し流路２６の上方を通過させ、流出口３４ｇを最上部の折返し流路２６の流路間にＹ方向に挿入し、折り返し部材３５の接続口に達するまでＹ方向に進入させる。そして、流出口３４ｈを接続口３５ｈに接続し、流入口３４ｇを接続口３５ｇに接続する。その他のＵ字状流路３４についても同様に、上から２段目のＵ字状流路３４を折返し流路２６の流路間に挿入し、さらに流出口３４ｆを接続口３５ｆに接続し、流入口３４ｅを接続口３５ｅに接続する。また、上から３段目のＵ字状流路３４を折返し流路２６の流路間に挿入し、さらに流出口３４ｄを接続口３５ｄに接続し、流入口３４ｃを接続口３５ｃに接続する。最下部のＵ字状流路３４を折返し流路２６の流路間に挿入し、さらに流出口３４ｂを接続口３５ｂに接続し、流入口３４ａを接続口３５ａに接続する。そして、折返し流路２６とＵ字状流路３４は、治具などにより熱交換器の上下方向の両側から外力を与えて両者の接合部分を確保した後、これをろう付けにより接合することで固定される。同様に、Ｕ字状流路３４の各流出口および各流入口と、折返し部材３５の各接続口についても、ろう付けにより接合する。
【００９５】
このように構成されたＵ字状流路３４および折返し部材３５で構成される第２流体流路ユニットと第１流体流路ユニット１０は、一つの箱体状の塊として一体的に形成され全体として強度を備えた熱交換器を構成する。
【００９６】
次に、第２流体流路ユニットにおける第２流体の流れについて説明する。第２流体の一例であるエンジン冷却水は、第２流体流入口３６から折返し部材３５内に流入し、流入口３４ａから接続口３５ａを通って最下部のＵ字状流路に入り、ＵターンしてＹ方向に流れ、接続口３５ｂを通り、流出口３４ｂから流出し折返し部材３５内に流入する。さらに、エンジン冷却水は、流入口３４ｃから接続口３５ｃを通って下から２つ目のＵ字状流路に入り、ＵターンしてＹ方向に流れ、接続口３５ｄを通り、流出口３４ｄから流出し折返し部材３５内に流入する。続いて、エンジン冷却水は、流入口３４ｅから接続口３５ｅを通って下から３つ目のＵ字状流路に入り、ＵターンしてＹ方向に流れ、接続口３５ｆを通り、流出口３４ｆから流出し折返し部材３５内に流入する。そして、エンジン冷却水は、流入口３４ｇから接続口３５ｇを通って最上部のＵ字状流路に入り、ＵターンしてＹ方向に流れ、接続口３５ｈを通り、流出口３４ｈから流出し第２流体流出口３７から流出する。この一連の流れの中で、エンジン冷却水は、第１流体流路ユニット１０の折返し流路２６を流れる冷媒との間で熱交換を行う。
【００９７】
このように本実施形態の熱交換器は、第１流体が折返し部２７、２８に向かって流れる流れ方向（Ｘ方向）に伸長する流路と、折返し部２７、２８でその流れの向きを変えて流れる流路とが互いに対向する折返し流路２６を少なくとも２個有し、折返し流路２６を連続的に積層して構成した第１流体流路ユニット１０と、第１流体と交差する第２流体が流入口３４ａ、３４ｃ、３４ｅ、３４ｇから流入してＸ方向と略直交する方向（反Ｙ方向）に流れる流路と、折り返されてその流れの向きを変えて流れ、流出口３４ｂ、３４ｄ、３４ｆ、３４ｈに至る流路とが互いに対向して、折返し流路２６の流路間に配置されるＵ字状流路３４と、第２流体流入部３６および第２流体流出部３７を有し、流入口３４ａ、３４ｃ、３４ｅ、３４ｇおよび流出口３４ｂ、３４ｄ、３４ｆ、３４ｈと接続される折り返し部材３５と、を備え、第２流体流入部３６と第２流体流出部３７は、折り返し部材３５に接続されたすべてのＵ字状流路３４を介して連通する構成とする。
【００９８】
この構成によれば、Ｕ字状流路３４を第１流体流路ユニット１０に対して一方向に移動させて折り返し部材３５に接続する動作を行うことによって、両流路流体を一体的に組み立てることができる優れた生産性を有する熱交換器が得られる。
【００９９】
また、折返し流路２６とＵ字状流路３４をろう付け接合した場合には、第１流体と第２流体との間の熱抵抗を低減して、熱交換性能が向上する。
【０１００】
また、Ｕ字状流路３４は、折返し流路２６の積層方向（Ｚ方向）に連通する形状のＵ字状扁平管で形成され、Ｚ方向に複数個並べたＵ字状扁平管の開放された流入口および流出口を折返し流路２６の流路間に挿入して、さらに折返し部材３５の接続口に接続する構成とする。この構成を採用した場合には、第２流体流路ユニットが比較的簡単な形状の構成部品から構成されているため、加工性に優れ、さらに組み立て性にも優れた熱交換器が得られる。
【０１０１】
（その他の実施形態）
上記第１、第２、および第３実施形態において、折返し流路２６の流路間の間隙寸法、すなわち図１０に示すｈ寸法は、折返し流路２６自体の積層方向寸法、すなわち図１０に示すｔ寸法よりも大きくなるように構成してもよい。このような構成を採用した場合は、第１流体流路ユニット１０の流路の折返し部２７、２８において急激な形状変化となることを防止できる。例えば、第１流体流路の極端な曲げ加工を回避できるので、加工性、ひいては生産性を向上することができる。
【０１０２】
上記第１、第２、および第３実施形態において、図１１に示すように、第２流体流路２２、２３、３２ａ〜３２ｇ、３４と第１流体流路２６のろう付け接合は、互いの流路外表面に部分的な接合部を形成して行うこととしてもよい。互いに流路外表面に部分的な接合部を形成するための具体的な構成としては、第２流体流路の外形形状を波状、または凹凸状に形成して、第１流体流路との接触が複数の点接触、または線接触となるようにすることである。逆に、第１流体流路の外形形状を波状、または凹凸状に形成して、第２流体流路との接触が複数の点接触、または線接触となるように構成してもよい。この構成を採用した場合には、互いの流路外表面に部分的な接合部が形成するようにろう付け接合を行うことにより、ボイドなどのろう付け部のばらつきの発生を低減したろう付け接合が実施できる。また、高圧流体が漏れるような事態が起こった場合、この高圧流体が低圧流体に混入するのを防止する漏洩空間を設けることができる。
【０１０３】
さらに、図１２に示すように、図１１に示す部分的な接合部を扁平状の第１流体流路２６の主面方向（第１流体の流れ方向に略直交する方向）について、主面方向の端部に大気と接触する空間Ｂを設け、当該部分的な接合部に優先的に腐食する犠牲腐食層３８を設ける構成としてもよい。図１２は、図１１のＡ−Ａ断面を示した模式的断面図であり、第１流体流路２６の主面方向おける第１流体流路２６と第２流体流路２２ｆおよび２２ｇとの接合部の断面を表している。この構成を採用した場合には、一方の流体流路が腐食などにより穴が開いた場合に、犠牲腐食層３８を先に腐食させて外気への漏洩空間に漏れた流体を逃がすことにより、他方の流体流路を腐食してしまうことを防ぐことができる。これは、例えば、高圧側の流体が低圧側の流体の流路に混入することを回避するために有効である。
【０１０４】
上記第３実施形態の熱交換器については、以下のように構成してもよい。その構成は、図１３に示すように、図９のＵ字状流路３４と同様の形態であるＵ字状扁平管４２、４３、４４、４５、４６、４７を第１流体の流れ方向（Ｘ方向）に２列に並べ、１列目のＵ字状扁平管４２、４３、４４と２列目のＵ字状扁平管４５、４６、４７を、折返し部材４８、４９、５０、５１、５２に対し、その接続位置を積層方向（Ｚ方向）に互いにずらして配置し、各Ｕ字状扁平管の開口する一方端を折返し流路の流路間２６ａ〜２６ｆを通過して折返し部材３５の接続口に接続する熱交換器の構成である。
【０１０５】
以下に、この図１３に示す熱交換器の構成について詳細に説明する。各折返し部材４８〜５２は、タンクの働きをするとともに、Ｕ字状扁平管と接続されるＸ方向に並んだ２個の接続口を備えた筒状体容器である。各折り返し部材４８〜５２は、アルミまたはアルミニウム合金で構成された板状部材を組み合わせ、ろう付け接合することによって形成されている。Ｚ方向の最上部に位置する折返し部材４８は、第２流体の流入口である第２流体流入口４２ａを有するＵ字状扁平管４２の流出口４２ｂが折返し流路の流路間２６ａにＹ方向に挿入されて流路間２６ａを通過した後（以下「挿通された後」と表現する）、接続される接続口４８ａを備えるとともに、接続口４８ａの横にこれと連通する接続口４８ｂを備えている。接続口４８ｂには、２列目の最上部に位置しＵ字状扁平管４２よりも下方にずらして配置されているＵ字状扁平管４５の流入口４５ａが折返し流路の流路間２６ａにＹ方向に挿通された後、接続される。折返し部材４８の下隣に配置されている折返し部材４９は、Ｕ字状扁平管４２の下隣に位置するＵ字状扁平管４３の流入口４３ａが折返し流路の流路間２６ｂにＹ方向に挿通された後、接続される接続口４９ａを接続口４８ａの下方の位置に備えるとともに、接続口４９ａの横にこれと連通する接続口４９ｂを備えている。接続口４９ｂは、接続口４８ｂの下方に位置し、Ｕ字状扁平管４５の流出口４５ｂが折返し流路の流路間２６ｂにＹ方向に挿通された後、接続される。折返し部材４９の下隣に配置されている折返し部材５０は、Ｕ字状扁平管４３の流出口（図示せず）が折返し流路の流路間２６ｃにＹ方向に挿通された後、接続される接続口５０ａを接続口４９ａの下方に位置に備えるとともに、接続口５０ａの横にこれと連通する接続口５０ｂを備えている。接続口５０ｂは、接続口４９ｂの下方に位置し、Ｕ字状扁平管４６の流入口４６ａが折返し流路の流路間２６ｃにＹ方向に挿通された後、接続される。折返し部材５０の下隣に配置されている折返し部材５１は、Ｕ字状扁平管４３の下隣に位置するＵ字状扁平管４４の流入口（図示せず）が折返し流路の流路間２６ｄにＹ方向に挿通された後、接続される接続口５１ａを接続口５０ａの下方の位置に備えるとともに、接続口５１ａの横にこれと連通する接続口５１ｂを備えている。接続口５１ｂは、接続口５０ｂの下方に位置し、Ｕ字状扁平管４６の流出口４６ｂが折返し流路の流路間２６ｄにＹ方向に挿通された後、接続される。折返し部材５１の下隣に配置されている折返し部材５２は、Ｕ字状扁平管４４の流出口（図示せず）が折返し流路の流路間２６ｅにＹ方向に挿通された後、接続される接続口５２ａを接続口５１ａの下方に位置に備えるとともに、接続口５２ａの横にこれと連通する接続口５２ｂを備えている。接続口５２ｂは、接続口５１ｂの下方に位置し、Ｕ字状扁平管４７の流入口４７ａが折返し流路の流路間２６ｅにＹ方向に挿通された後、接続される。さらに、Ｕ字状扁平管４７の流出口４７ｂは、折返し流路の流路間２６ｆにＹ方向に挿通された後、折返し部材５２の下方に配置され、第２流体流路ユニットの出口として機能し、Ｕ字状流路４２〜４７および折返し部材４８〜５２を通過してきた第２流体は他の機器に送られることになる。そして、折返し流路２６とＵ字状流路４２〜４７は、治具などにより熱交換器の上下方向の両側から外力を与えて両者の接合部分を確保した後、これをろう付けにより接合することで固定される。同様に、Ｕ字状流路４２〜４７の各流出口および各流入口と、折返し部材４８〜５２の各接続口についても、ろう付けにより接合する。また、折返し流路の流路間２６ａ〜２６ｆの寸法は、Ｕ字状流路４２〜４７のＺ方向の流路高さ寸法よりも大きい寸法で構成されている。この寸法差により、第１流体流路ユニット１０、Ｕ字状流路４２〜４７、および折返し部材４８〜５２を組み立てるときに、各Ｕ字状流路４２〜４７をこれと対応する折返し流路の流路間２６ａ〜２６ｆに挿入する作業がスムーズに行われる。
【０１０６】
このように構成されたＵ字状流路４２〜４７および折返し部材４８〜５２で構成される第２流体流路ユニットと第１流体流路ユニット１０は、一つの箱体状の塊として一体的に形成され全体として強度を備えた熱交換器を構成する。このような構成の熱交換器を採用した場合には、第２流体流路ユニットの流路長さを長く構成できるので、熱交換性能を向上することができる。
【０１０７】
上記第１実施形態の熱交換器については、図１４に示すように、第２流体流路ユニット５３の流路を断面円形状のパイプで構成した熱交換器としてもよい。断面円形状のパイプはアルミまたはアルミニウム合金で構成され、押し出し成形などにより形成するものとする。第２流体流路ユニット５３は、流路の一端に形成された第２流体流入口５３ａと、流路の他端に形成された第２流体流出口５３ｂが連通するように、７個の折返し部５３ｃ、５３ｄ、５３ｅ、５３ｆ、５３ｇ、５３ｈ、５３ｉを備えた７段のＵ字状流路が積層された形態である。第１流体流入口５３ａと第２流体流出口５３ｂは、７個の折返し部５３ｃ〜５３ｉが形成されている位置と反対側に設けられている。第１流体流路ユニット１０と第２流体流路ユニット５３を組み立ては、第１流体流路ユニット１０の折返し流路２６の各流路間に第２流体流路を７個の折返し部５３ｃ〜５３ｉを先頭にして深く挿入し、第１流体流路と第２流体流路を対向させた後、治具などにより熱交換器の上下方向両側から外力を与えて両者の接合部を形成し、これをろう付け接合することにより行う。組み立てた状態において、第２流体の流れ方向（Ｙ方向）は第１流体の流れ方向（Ｘ方向）に交差する形態を呈している。第２流体流路を折返し流路２６の流路間に挿入する具体的な手順は、まず、折返し部５３ｃ、５３ｄ、５３ｅ、５３ｆ、５３ｇ、５３ｈ、５３ｉのそれぞれを折返し流路２６の流路間２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆ、２６ｇの各側方端部にあてがい、次に第２流体流路ユニット５３を図１４のＹ方向に深く押し込むものである。以上のような構成の熱交換器を採用した場合には、第２流体流路ユニット５３の流路を構成する部品点数を低減して低コストの熱交換器が得られる。
【０１０８】
上記第１実施形態の熱交換器については、図１５に示すように、第２流体流路ユニット５４の流路を扁平管で構成した熱交換器としてもよい。扁平管はアルミまたはアルミニウム合金で構成され、押し出し成形などにより形成するものとする。この第２流体流路を構成する扁平管は、第１流体流路ユニット１０における折返し流路２６の外表面に対向する面を平坦面としている。第２流体流路ユニット５４は、流路の一端に形成された第２流体流入口５４ａと、流路の他端に形成された第２流体流出口５４ｂが連通するように、７個の折返し部５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆ、５４ｇ、５４ｈ、５４ｉを備えた７段のＵ字状流路が積層された形態である。第１流体流入口５４ａと第２流体流出口５４ｂは、７個の折返し部５４ｃ〜５４ｉが形成されている位置と反対側に設けられている。第１流体流路ユニット１０と第２流体流路ユニット５４を組み立ては、第１流体流路ユニット１０の折返し流路２６の各流路間に第２流体流路を７個の折返し部５４ｃ〜５４ｉを先頭にして深く挿入し、第１流体流路と第２流体流路を対向させた後、治具などにより熱交換器の上下方向両側から外力を与えて両者の接合部を形成し、これをろう付け接合することにより行う。組み立てた状態において、第２流体の流れ方向（Ｙ方向）は第１流体の流れ方向（Ｘ方向）に交差する形態を呈している。第２流体流路を折返し流路２６の流路間に挿入する具体的な手順は、まず、折返し部５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆ、５４ｇ、５４ｈ、５４ｉのそれぞれを折返し流路２６の流路間２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆ、２６ｇの各側方端部にあてがい、次に第２流体流路ユニット５４を図１５のＹ方向に深く押し込むものである。以上のような構成の熱交換器を採用した場合には、第２流体流路ユニット５４の流路の必要断面積を確保するとともに、折返し流路２６の積層方向（Ｚ方向）の長さを短くしたコンパクトな熱交換器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】第１本実施形態における熱交換器が用いられる水−冷媒熱交換器と内部熱交換器を備えた冷凍サイクルの構成を示した模式図である。
【図２】第１実施形態の熱交換器の組み立て前状態を示す分解した斜視図である。
【図３】第１実施形態の熱交換器の構成を示した斜視図である。
【図４】図２に示す第１流体流路ユニットと第２流体流路ユニットを組み立てた後の熱交換器の構成を示す分解した斜視図である。
【図５】第１実施形態の熱交換器における第２流体流路の内部にフィンを設けたときの構成を示した分解した斜視図である。
【図６】第２実施形態の熱交換器の組み立て前状態を示す分解した斜視図である。
【図７】図６に示す第１流体流路ユニットと第２流体流路ユニットを組み立てた後の熱交換器の構成を示した斜視図である。
【図８】第２実施形態の熱交換器における第２流体流路の内部構成を示した分解した斜視図である。
【図９】第３実施形態の熱交換器の組み立て前状態を示す分解した斜視図である。
【図１０】第１、第２、および第３実施形態の熱交換器における第１流体流路ユニットの折返し流路間の間隙寸法と当該流路高さの関係を示した斜視図である。
【図１１】第１、第２、および第３実施形態の熱交換器における第１流体流路ユニットと第２流体流路ユニットの流路同士の接合を示した模式的断面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ断面を示した模式的断面図である。
【図１３】第３実施形態の熱交換器の変形例を示した組み立て前状態の斜視図である。
【図１４】第１実施形態の熱交換器における第２流体流路ユニットの第１の変形例を示した斜視図である。
【図１５】第１実施形態の熱交換器における第２流体流路ユニットの第２の変形例を示した斜視図である。
【符号の説明】
【０１１０】
９、２９                        第２流体流路ユニット
１０                            第１流体流路ユニット
１１                            流入口
１３、３２                      第２流体流路ユニットの一方端
１４〜１９                      連通部
２１                            流出口
２２、２３、３２ａ〜３２ｇ      第２流体流路
２６                            折返し流路（第１流体流路）
２７、２８                      折返し部
３１                            第２流体流路ユニットの他方端
３１ａ〜３１ｇ                  連通部
３４                            Ｕ字状流路（第２流体流路）
３４ａ、３４ｃ、３４ｅ、３４ｇ  流入口
３４ｂ、３４ｄ、３４ｆ、３４ｈ  流出口
３５                            折返し部材
３６                            第２流体流入口（第２流体流入部）
３７                            第２流体流出口（第２流体流出部）
３８                            犠牲腐食層
３９                            仕切り板（仕切り部材）
Ｂ                              空間
Ｘ方向                          第１流体の流れ方向
Ｙ方向                          第１流体の流れと略直交する方向
Ｚ方向                          折返し流路２６の積層方向
ｈ寸法                          折返し流路２６の流路間の間隙寸法
ｔ寸法                          折返し流路２６自体の積層方向寸法
【図１】
2007113801.tif 000003
【図２】
2007113801.tif 000004
【図３】
2007113801.tif 000005
【図４】
2007113801.tif 000006
【図５】
2007113801.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007113801.tif 000009
【図８】
2007113801.tif 000010
【図９】
2007113801.tif 000011
【図１０】
2007113801.tif 000012
【図１１】
2007113801.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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