(57)【要約】【課題】熱交換管のヘッダタンクへのろう付部の耐圧性が向上した熱交換器を提供する。【解決手段】ヘッダタンク２を、ヘッダ部形成用プレート７、管接続用プレート８および中間プレート９を積層してろう付することにより構成する。中間プレート９に、管接続用プレートの各管挿入穴18をヘッダ部形成用プレート７の外方膨出部11B内に通じさせる連通穴22を貫通状に形成する。中間プレート９の連通穴22の内周面に、連通穴22の内方に突出しかつ熱交換管４の端面が当接する段部25を形成する。熱交換管４の両端部を管接続用プレート８の管挿入穴18および中間プレート９の連通穴22に挿入するとともにその端面を段部25に当接させた状態で、熱交換管４の両端部外周面を、管接続用プレート８の管挿入穴18および中間プレート９の連通穴22の内周面にろう付する。【選択図】図６
2007132609.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１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、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た熱交換器であって、
ヘッダ部形成用プレートに、ヘッダ部形成用プレート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、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および中間プレートの連通穴に挿入され、熱交換管の両端部外周面が、両ヘッダタンクにおける管接続用プレートの管挿入穴および中間プレートの連通穴の内周面にろう付されている熱交換器。
【請求項２】
中間プレートの連通穴の内周面における中間プレートの板厚方向の中間部に、連通穴の内方に突出しかつ熱交換管の端面が当接する段部が形成されている請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
中間プレートの段部における連通穴内周面からの突出高さが、熱交換管の冷媒通路を塞がないような高さとされている請求項２記載の熱交換器。
【請求項４】
熱交換管が幅方向を通風方向に向けた扁平状であり、中間プレートの段部が、連通穴の長さ方向の両端部に形成されている請求項２または３記載の熱交換器。
【請求項５】
熱交換管が、互いに対向する１対の平坦壁と、両平坦壁の両側縁どうしにまたがって設けられた２つの側壁とを備えており、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からなる管製造用板状体を曲げることにより形成されている請求項４記載の熱交換器。
【請求項６】
熱交換管の両側壁間において、長さ方向に伸びる複数の補強壁が、両平坦壁にまたがるとともに相互に間隔をおいて設けられている請求項５記載の熱交換器。
【請求項７】
補強壁が、両平坦壁にそれぞれ隆起状に一体成形された補強壁用凸条の先端どうしが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請求項６記載の熱交換器。
【請求項８】
各補強壁を形成する２つの補強壁用凸条のうち、一方の補強壁用凸条の先端面に、他方の補強壁用凸条の先端部が嵌る凹溝が形成されている請求項７記載の熱交換器。
【請求項９】
管製造用板状体が、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ており、２つの平坦壁形成部と、両平坦壁形成部を一体に連結しかつ一方の側壁を形成する連結部と、両平坦壁形成部における連結部とは反対側の側縁に、それぞれ平坦壁形成部から隆起するように設けられた側壁用凸条と、各平坦壁形成部に側壁用凸条と同方向に突出するように一体成形された補強壁用凸条とを備えており、管製造用板状体が、連結部においてヘアピン状に曲げられて側壁用凸条どうしおよび補強壁用凸条どうしが突き合わされ、この状態で側壁用凸条どうしおよび補強壁用凸条どうしがろう付され、両平坦壁形成部により１対の平坦壁が形成され、連結部により一方の側壁が形成され、相互にろう付された側壁用凸条により他方の側壁の少なくとも一部分が形成され、相互にろう付された補強壁用凸条により補強壁が形成されている請求項６〜８のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１０】
ヘッダ部形成用プレート、管接続用プレートおよび中間プレートが、それぞれ金属板にプレス加工を施すことにより形成されている請求項１〜９のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１１】
１対のヘッダタンクのうち第１のヘッダタンクにおけるヘッダ部形成用プレートに、その長さ方向に並んだ複数の外方膨出部が相互に間隔をおいて形成され、同じく第２のヘッダタンクにおけるヘッダ部形成用プレートに、第１ヘッダタンクの外方膨出部の数よりも１つ少ない外方膨出部が、第１ヘッダタンクの隣り合う２つの外方膨出部にまたがるように形成され、
第１ヘッダタンクにおいて、各外方膨出部に通じる中間プレートのすべての連通穴が、中間プレートに形成された連通部により連通させられ、
第２ヘッダタンクにおいて、各外方膨出部に通じる中間プレートのすべての連通穴が、中間プレートに形成された連通部により連通させられ、
第１ヘッダタンクに、一端部の外方膨出部に通じる冷媒入口が形成されるとともに、他端部の外方膨出部に通じる冷媒出口が形成されている請求項１〜１０のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１２】
圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、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を備えており、かつ超臨界冷媒を用いる超臨界冷凍サイクルであって、ガスクーラが請求項１〜１１のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる超臨界冷凍サイクル。
【請求項１３】
圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、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を備えており、かつ超臨界冷媒を用いる超臨界冷凍サイクルであって、エバポレータが請求項１〜１０のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる超臨界冷凍サイクル。
【請求項１４】
超臨界冷媒が二酸化炭素である請求項１２または１３記載の超臨界冷凍サイクル。
【請求項１５】
請求項１２〜１４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、熱交換器用ヘッダタンクおよびこれを用いた熱交換器に関し、さらに詳しくは、たとえばＣＯ２（二酸化炭素）などの超臨界冷媒が用いられる超臨界冷凍サイクルのガスクーラやエバポレータに好適に使用される熱交換器のヘッダタンクおよび熱交換器に関する。
【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。さらに、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】
超臨界冷凍サイクルに用いられる熱交換器として、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間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部が両ヘッダタンクに接続された熱交換管と、隣接する熱交換管間の通風間隙に配置されかつ熱交換管にろう付されたフィンとよりなり、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とともに、これらのプレートの両端部にエンドキャップが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、横断面Ｕ字状の流通部が全長にわたって形成されるとともに、流通部の両端開口がエンドキャップにより閉鎖され、管接続用プレートにおける流通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流通部内に通じさせる連通穴が貫通状に形成され、中間プレートの連通穴の内周面における中間プレートの板厚方向の中間部に、熱交換管の端面が当接する段部が形成され、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および中間プレートの連通穴に挿入されて管接続用プレートにろう付されている熱交換器が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、特許文献１の段落００７０および段落００７１に記載されているように、特許文献１記載の熱交換器の中間プレートは表面にろう材層を持たないベア材からなり、熱交換管も押出形材製であって表面にろう材層は設けられていない。したがって、熱交換管の両端部は、管接続用プレートに設けられたろう材層によって管接続用プレートのみにろう付されている。したがって、熱交換管のろう付長さが比較的短くなってろう付強度が低下し、熱交換管のヘッダタンクへのろう付部の耐圧性が不足するおそれがある。
【特許文献１】特開２００３−３１４９８７号公報（段落００６７〜段落００７２、図１３および図１４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の目的は、上記問題を解決し、熱交換管のヘッダタンクへのろう付部の耐圧性が向上した熱交換器を提供することにある。
【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に以下の態様からなる。
【０００７】
1)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間隔をおいて並列状に配置されかつ両端部がそれぞれ両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管とを備えており、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た熱交換器であって、
ヘッダ部形成用プレートに、ヘッダ部形成用プレート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、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および中間プレートの連通穴に挿入され、熱交換管の両端部外周面が、両ヘッダタンクにおける管接続用プレートの管挿入穴および中間プレートの連通穴の内周面にろう付されている熱交換器。
【０００８】
2)中間プレートの連通穴の内周面における中間プレートの板厚方向の中間部に、連通穴の内方に突出しかつ熱交換管の端面が当接する段部が形成されている上記1)記載の熱交換器。
【０００９】
3)中間プレートの段部における連通穴内周面からの突出高さが、熱交換管の冷媒通路を塞がないような高さとされている上記2)記載の熱交換器。
【００１０】
4)熱交換管が幅方向を通風方向に向けた扁平状であり、中間プレートの段部が、連通穴の長さ方向の両端部に形成されている上記2)または3)記載の熱交換器。
【００１１】
5)熱交換管が、互いに対向する１対の平坦壁と、両平坦壁の両側縁どうしにまたがって設けられた２つの側壁とを備えており、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からなる管製造用板状体を曲げることにより形成されている上記4)記載の熱交換器。
【００１２】
6)熱交換管の両側壁間において、長さ方向に伸びる複数の補強壁が、両平坦壁にまたがるとともに相互に間隔をおいて設けられている上記5)記載の熱交換器。
【００１３】
7)補強壁が、両平坦壁にそれぞれ隆起状に一体成形された補強壁用凸条の先端どうしが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上記6)記載の熱交換器。
【００１４】
8)各補強壁を形成する２つの補強壁用凸条のうち、一方の補強壁用凸条の先端面に、他方の補強壁用凸条の先端部が嵌る凹溝が形成されている上記7)記載の熱交換器。
【００１５】
9)管製造用板状体が、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ており、２つの平坦壁形成部と、両平坦壁形成部を一体に連結しかつ一方の側壁を形成する連結部と、両平坦壁形成部における連結部とは反対側の側縁に、それぞれ平坦壁形成部から隆起するように設けられた側壁用凸条と、各平坦壁形成部に側壁用凸条と同方向に突出するように一体成形された補強壁用凸条とを備えており、管製造用板状体が、連結部においてヘアピン状に曲げられて側壁用凸条どうしおよび補強壁用凸条どうしが突き合わされ、この状態で側壁用凸条どうしおよび補強壁用凸条どうしがろう付され、両平坦壁形成部により１対の平坦壁が形成され、連結部により一方の側壁が形成され、相互にろう付された側壁用凸条により他方の側壁の少なくとも一部分が形成され、相互にろう付された補強壁用凸条により補強壁が形成されている上記6)〜8)のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【００１６】
10)ヘッダ部形成用プレート、管接続用プレートおよび中間プレートが、それぞれ金属板にプレス加工を施すことにより形成されている上記1)〜9)のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【００１７】
11)１対のヘッダタンクのうち第１のヘッダタンクにおけるヘッダ部形成用プレートに、その長さ方向に並んだ複数の外方膨出部が相互に間隔をおいて形成され、同じく第２のヘッダタンクにおけるヘッダ部形成用プレートに、第１ヘッダタンクの外方膨出部の数よりも１つ少ない外方膨出部が、第１ヘッダタンクの隣り合う２つの外方膨出部にまたがるように形成され、
第１ヘッダタンクにおいて、各外方膨出部に通じる中間プレートのすべての連通穴が、中間プレートに形成された連通部により連通させられ、
第２ヘッダタンクにおいて、各外方膨出部に通じる中間プレートのすべての連通穴が、中間プレートに形成された連通部により連通させられ、
第１ヘッダタンクに、一端部の外方膨出部に通じる冷媒入口が形成されるとともに、他端部の外方膨出部に通じる冷媒出口が形成されている上記1)〜10)のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【００１８】
12)圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、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を備えており、かつ超臨界冷媒を用いる超臨界冷凍サイクルであって、ガスクーラが上記1)〜11)のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる超臨界冷凍サイクル。
【００１９】
13)圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、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を備えており、かつ超臨界冷媒を用いる超臨界冷凍サイクルであって、エバポレータが上記1)〜10)のうちのいずれかに記載の熱交換器からなる超臨界冷凍サイクル。
【００２０】
14)超臨界冷媒が二酸化炭素である上記12)または13)記載の超臨界冷凍サイクル。
【００２１】
15)上記12)〜14)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】
【００２２】
上記1)の熱交換器によれば、熱交換管の両端部外周面が、両ヘッダタンクにおける管接続用プレートの管挿入穴の内周面の他に、中間プレートの連通穴の内周面にろう付されているので、熱交換管のろう付長さが比較的長くなってろう付強度が増大し、特許文献１記載の熱交換器に比較して、熱交換管のヘッダタンクへのろう付部の耐圧性が向上する。
【００２３】
上記2)の熱交換器によれば、熱交換器を製造する際に、３つのプレートの組み合わせ体内への熱交換管端部の差し込み深さを一定にすることができる。したがって、熱交換器における両ヘッダタンク内へのすべての熱交換管の差し込み深さが等しくなり、すべての熱交換管への冷媒の分流状態が安定し、熱交換性能が向上する。
【００２４】
上記3)の熱交換器によれば、冷媒の流通抵抗の増加が防止される。
【００２５】
上記5)の熱交換器によれば、熱交換管の両端部外周面を、管製造用板状体のろう材層を用いて、比較的簡単に接続用プレートの管挿入穴および中間プレートの連通穴の内周面にろう付することができる。
【００２６】
上記6)の熱交換器によれば、熱交換管の耐圧性が向上する。
【００２７】
上記7)の熱交換器によれば、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からなる管製造用板状体を曲げることにより形成された熱交換管にも、耐圧性向上を目的とした補強壁を形成することが可能になる。
【００２８】
上記8)の熱交換器によれば、補強壁用凸条どうしのろう付強度が増大し、その結果熱交換管の耐圧性が向上する。
【００２９】
上記9)の熱交換器によれば、上記5)〜8)の熱交換器と同様な効果を奏する。しかも、管製造用板状体が、連結部においてヘアピン状に曲げられて側壁用凸条どうしおよび補強壁用凸条どうしが突き合わされてなる折り曲げ体と、３つのプレートと、フィンなどの他の熱交換器構成部材とを組み合わせ、この状態で加熱することにより、折り曲げ体の側壁用凸条どうしおよび補強壁用凸条どうしをろう付して熱交換管を形成すると同時に３つのプレートをろう付してヘッダタンクを形成し、しかも熱交換管をヘッダタンクにろう付し、さらにフィンなどの他の部品をろう付することができ、熱交換器を比較的簡単に製造することができる。
【００３０】
上記10)の熱交換器によれば、ヘッダ部形成用プレート、管接続用プレートおよび中間プレートを比較的簡単に製造することができる。
【００３１】
上記11)の熱交換器によれば、冷媒の流れを、熱交換性能を向上させるための好適なものにすることができ、たとえば超臨界冷凍サイクルのガスクーラとして用いた場合に熱交換性能を向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明による熱交換器用ヘッダタンクを備えた熱交換器を超臨界冷凍サイクルのガスクーラに適用したものである。
【００３３】
なお、以下の説明において、図１および図２の上下、左右をそれぞれ上下、左右という。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に矢印Ｘで示す方向）を前、これと反対側を後というものとする。
【００３４】
図１および図２はこの発明による熱交換器用ヘッダタンクを備えた熱交換器を適用したガスクーラの全体構成を示し、図３〜図６はその要部の構成を示し、図７および図８はヘッダタンクの製造方法を示す。また、図９および図１０は熱交換管を示し、図１１は熱交換管の製造方法を示す。さらに、図１２は図１に示すガスクーラにおける冷媒の流れを示す。
【００３５】
図１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のガスクーラ(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(2)(3)と、両ヘッダタンク(2)(3)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(4)と、隣接する熱交換管(4)どうしの間の通風間隙、および上下両端の熱交換管(4)の外側に配置されて熱交換管(4)にろう付されたコルゲートフィン(5)と、上下両端のコルゲートフィン(5)の外側にそれぞれ配置されてコルゲートフィン(5)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(6)とを備えている。なお、この実施形態において、右側のヘッダタンク(2)を第１ヘッダタンク、左側のヘッダタンク(3)を第２ヘッダタンクというものとする。
【００３６】
図２〜図６に示すように、第１ヘッダタンク(2)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(7)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(8)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(7)と管接続用プレート(8)との間に介在させられた中間プレート(9)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。
【００３７】
ヘッダ部形成用プレート(7)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つのドーム状外方膨出部(11A)(11B)が上下方向に間隔をおいて形成されている。ヘッダ部形成用プレート(7)における各外方膨出部(11A)(11B)の左側を向いた開口の周縁部は中間プレート(9)にろう付され、各外方膨出部(11A)(11B)の左側を向いた開口は中間プレート(9)により塞がれている。その結果、各外方膨出部(11A)(11B)内は上下両端が閉鎖された冷媒流通部となっている。
【００３８】
ヘッダ部形成用プレート(7)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。ヘッダ部形成用プレート(7)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(7)の外面のろう材を利用してろう付されている。また、下側外方膨出部(11B)の頂部に冷媒出口(15)が形成されており、外方膨出部(11B)外面に、冷媒出口(15)に通じる冷媒流出路(17)を有する金属製、ここではアルミニウムベア材製出口部材(16)が、ヘッダ部形成用プレート(7)の外面のろう材を利用してろう付されている。
【００３９】
管接続用プレート(8)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(7)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（図４および図６参照）。管接続用プレート(8)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(7)の外面まで至り、かつヘッダ部形成用プレート(7)と中間プレート(9)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(7)および中間プレート(9)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(7)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(7)にろう付されている。管接続用プレート(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ことにより形成されている。
【００４０】
中間プレート(9)に、管接続用プレート(8)の管挿入穴(18)をヘッダ部形成用プレート(7)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。各連通穴(22)は、管接続用プレート(8)の各管挿入穴(18)と対応する位置に形成されており、連通穴(22)の大きさは管挿入穴(18)と同じになっている。いる。中間プレート(9)の連通穴(22)の前後両端部において、その内周面における中間プレート(9)の板厚方向の中間部に、連通穴(22)の内方に突出しかつ熱交換管(4)の端面が当接する段部(25)が形成されている。中間プレート(9)の段部(25)における連通穴(22)内周面からの突出高さは、熱交換管(4)の後述する冷媒通路(4a)を塞がないような高さとされている。そして、管接続用プレート(8)の上半部の複数の管挿入穴(18)は、中間プレート(9)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(9)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(9)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(9)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。
【００４１】
第２ヘッダタンク(3)は、第１ヘッダタンク(2)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（図２参照）。両ヘッダタンク(2)(3)は、管接続用プレート(8)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(3)における第１ヘッダタンク(2)との主な相違点は、ヘッダ部形成用プレート(7)に、第１ヘッダタンク(2)の外方膨出部(11A)(11B)の数よりも１つ少ない数、ここでは１つのドーム状外方膨出部(24)が、第１ヘッダタンク(2)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(7)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(24)に冷媒入口および冷媒出口が形成されていない点、管接続用プレート(8)のすべての管挿入穴(18)が中間プレート(9)のすべての連通穴(22)を介して外方膨出部(24)内に通じている点、ならびに中間プレート(9)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である。外方膨出部(24)の膨出高さおよび幅は、第１ヘッダタンク(2)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。また、ヘッダ部形成用プレート(7)における外方膨出部(24)の右側を向いた開口の周縁部は中間プレート(9)にろう付され、外方膨出部(24)の右側を向いた開口は中間プレート(9)により塞がれている。その結果、外方膨出部(24)内は上下両端が閉鎖された冷媒流通部となっている。
【００４２】
両ヘッダタンク(2)(3)は、図７および図８に示すようにして製造されている。
【００４３】
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)(24)を有するヘッダ部形成用プレート(7)を形成する。なお、第１ヘッダタンク(2)のヘッダ部形成用プレート(7)には冷媒入口(12)および冷媒出口(15)を形成しておく。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)および被覆壁(19)に真っ直ぐに連なった係合部形成用突片(21A)を有する管接続用プレート(8)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)、段部(25)および連通部(23)を有する中間プレート(9)を形成する。
【００４４】
ついで、３つのプレート(7)(8)(9)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(7)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(7)のろう材層および管接続用プレート(8)のろう材層を利用して３つのプレート(7)(8)(9)を相互にろう付するとともに、被覆壁(19)を中間プレート(9)およびヘッダ部形成用プレート(7)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(7)にろう付する。こうして、両ヘッダタンク(2)(3)が製造されている。
【００４５】
熱交換管(4)は、図９および図１０に示すように、互いに対向する平らな上下壁(31)(32)（１対の平坦壁）と、上下壁(31)(32)の前後両側縁どうしにまたがる前後両側壁(33)(34)と、前後両側壁間(33)(34)において上下壁(31)(32)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(35)とよりなり、内部に幅方向に並んだ複数の冷媒通路(4a)を有するものである。
【００４６】
前側壁(33)は２重構造であり、上壁(31)の前側縁より下方隆起状に一体成形されかつ熱交換管(4)の全高にわたる外側側壁用凸条(36)と、外側側壁用凸条(36)の内側において上壁(31)より下方隆起状に一体成形された内側側壁用凸条(37)と、下壁(32)の前側縁より上方隆起状に一体成形された内側側壁用凸条(38)とよりなる。外側側壁用凸条(36)は、下端部が下壁(32)の下面前側縁部に係合された状態で両内側側壁用凸条(37)(38)および下壁(32)にろう付されている。両内側側壁用凸条(37)(38)は、相互に突き合わされてろう付されている。後側壁(34)は、上下壁(31)(32)と一体に形成されている。下壁(32)の内側側壁用凸条(38)の先端面に、その長手方向に伸びる凸起(38a)が全長にわたって一体に形成され、上壁(31)の内側側壁用凸条(37)の先端面に、その長手方向に伸びかつ凸起(38a)が圧入される凹溝(37a)が全長にわたって形成されている。
【００４７】
補強壁(35)は、上壁(31)より下方隆起状に一体成形された補強壁用凸条(40)(41)と、下壁(32)より上方隆起状に一体成形された補強壁用凸条(42)(43)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。上壁(31)および下壁(32)には、それぞれ突出高さの異なる高低２種の補強壁用凸条(40)(41)(42)(43)が前後方向に交互に形成されており、上壁(31)における突出高さの高い補強壁用凸条(40)と下壁(32)における突出高さの低い補強壁用凸条(43)とがろう付され、上壁(31)における突出高さの低い補強壁用凸条(41)と下壁(32)における突出高さの高い補強壁用凸条(42)とがろう付されている。以下、上下両壁(31)(32)の突出高さの高い補強壁用凸条(40)(42)をそれぞれ第１補強壁用凸条といい、同じく低い補強壁用凸条(41)(43)をそれぞれ第２補強壁用凸条というものとする。上下両壁(31)(32)の第２補強壁用凸条(41)(43)の先端面に、その長手方向に伸びかつ他方の壁(32)(31)の第１補強壁用凸条(42)(40)の先端部が嵌る凹溝(44)(45)が全長にわたって形成されており、上下両壁(31)(32)の第１補強壁用凸条(40)(42)の先端部が凹溝(45)(44)内に嵌め入れられた状態で両補強壁用凸条(40)(43)および(41)(42)がろう付されている。
【００４８】
熱交換管(4)は、図１１(a)に示すような管製造用金属板(50)を用いて製造される。管製造用金属板(50)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ており、平らな上壁形成部(51)（平坦壁形成部）および下壁形成部(52)（平坦壁形成部）と、上壁形成部(51)および下壁形成部(52)を連結しかつ後側壁(34)を形成する連結部(53)と、上壁形成部(51)および下壁形成部(52)における連結部(53)とは反対側の側縁より上方隆起状に一体成形されかつ前側壁(33)の内側部分を形成する内側側壁用凸条(37)(38)と、上壁形成部(51)における連結部(53)とは反対側の側縁を外側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(54)と、管製造用金属板(50)の幅方向に所定間隔をおいて上壁形成部(51)および下壁形成部(52)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(40)(41)(42)(43)とを備えており、上壁形成部(51)の第１補強壁用凸条(40)と下壁形成部(52)の第２補強壁用凸条(43)、および上壁形成部(51)の第２補強壁用凸条(41)と下壁形成部(52)の第１補強壁用凸条(42)とが、それぞれ連結部(53)の幅方向の中心線に対して対称となる位置にある。下壁形成部(52)の内側側壁用凸条(38)の先端面に凸起(38a)が、上壁形成部(51)の内側側壁用凸条(37)の先端面に凹溝(37a)がそれぞれ形成されている。また、上壁形成部(51)および下壁形成部(52)の第２補強壁用凸条(41)(43)の先端面には、他方の壁形成部(52)(51)の第１補強壁用凸条(42)(40)の先端部が嵌る凹溝(44)(45)が形成されている。
【００４９】
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を施してその片面に側壁用凸条(37)(38)および補強壁用凸条(40)(41)(42)(43)が一体成形されていることにより、側壁用凸条(37)(38)および補強壁用凸条(40)(41)(42)(43)の両側面および先端面と、上下壁形成部(50)(51)および外側側壁用凸条形成部(54)の上下両面とにろう材層（図示略）が形成される。
【００５０】
そして、管製造用金属板(50)を、ロールフォーミング法により、連結部(53)の両側縁で順次折り曲げていき（図１１(b)参照）、最後にヘアピン状に折り曲げて内側側壁用凸条(37)(38)どうしを突き合わせるとともに、第１補強壁用凸条(40)(42)の先端部を第２補強壁用凸条(43)(41)の凹溝(45)(44)内に嵌め入れ、さらに凸起(38a)を凹溝(37a)内に圧入する。
【００５１】
ついで、外側側壁用凸条形成部(54)を折り曲げていき、両内側側壁用凸条(37)(38)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(52)に係合させて折り曲げ体(55)を得る（図１１(c)参照）。
【００５２】
その後、折り曲げ体(55)を所定温度に加熱し、内側側壁用凸条(37)(38)の先端部どうし、ならびに第１補強壁用凸条(40)(42)および第２補強壁用凸条(43)(41)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(54)と両内側側壁用凸条(37)(38)および下壁形成部(52)とをろう付することにより、熱交換管(4)が製造される。
【００５３】
熱交換管(4)の両端部は、それぞれ両ヘッダタンク(2)(3)の管接続用プレート(8)の管挿入穴(18)および中間プレート(9)の連通穴(22)内に挿入されるとともに、その端面が中間プレート(9)の段部(25)に当接した状態で、管接続用プレート(8)のろう材層および上述した管製造用金属板(50)のろう材層を利用して、管接続用プレート(8)の管挿入穴(18)および中間プレート(9)の連通穴(22)の内周面にろう付されている。上半分の複数の熱交換管(4)の右端部は上側外方膨出部(11A)内に通じるように第１ヘッダタンク(2)に接続され、左端部は外方膨出部(24)内に通じるように第２ヘッダタンク(3)に接続されている。また、下半分の複数の熱交換管(4)の右端部は下側外方膨出部(11B)内に通じるように第１ヘッダタンク(2)に接続され、左端部は外方膨出部(24)内に通じるように第２ヘッダタンク(3)に接続されている。
【００５４】
コルゲートフィン(5)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。
【００５５】
ガスクーラ(1)は、ヘッダタンク(2)(3)を製造する際の上述した２つの仮止め体と、複数の上述した折り曲げ体(55)と、複数のコルゲートフィン(5)とを用意すること、２つの仮止め体を、管接続用プレート(8)どうしが対向するように間隔をおいて配置すること、複数の折り曲げ体(55)とコルゲートフィン(5)とを交互に配置すること、折り曲げ体(55)の両端部をそれぞれ両仮止め体の管接続用プレート(8)の管挿入穴(18)および中間プレート(9)の連通穴(22)に挿入するとともに、その端面を中間プレート(9)の段部(25)に当接させること、両端のコルゲートフィン(5)の外側にサイドプレート(6)を配置すること、第１ヘッダタンク(2)を形成するヘッダ部形成用プレート(7)の外方膨出部(11A)(11B)に入口部材(13)および出口部材(16)を配置すること、ならびに仮止め体の３つのプレート(7)(8)(9)を相互にろう付してヘッダタンク(2)(3)を形成すると同時に、内側側壁用凸条(37)(38)の先端部どうし、ならびに第１補強壁用凸条(40)(42)および第２補強壁用凸条(43)(41)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(54)と両内側側壁用凸条(37)(38)および下壁形成部(52)とをろう付して熱交換管(4)を形成し、さらに熱交換管(4)をヘッダタンク(2)(3)に、フィン(5)を熱交換管(4)に、サイドプレート(6)をフィン(5)に、入口部材(13)および出口部材(16)を外方膨出部(11A)(11B)にそれぞれろう付することによって製造される。
【００５６】
ガスクーラ(1)は、圧縮機、エバポレータ、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ともに超臨界冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして車両、たとえば自動車に搭載される。
【００５７】
上述したガスクーラ(1)において、図１２に示すように、圧縮機を通過したＣＯ２ が、入口部材(13)の冷媒流入路(14)を通って冷媒入口(12)から第１ヘッダタンク(2)の上側外方膨出部(11A)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(4)の冷媒通路(4a)内に流入する。冷媒通路(4a)内に流入したＣＯ２は、冷媒通路(4a)内を左方に流れて第２ヘッダタンク(3)の外方膨出部(24)内に流入する。外方膨出部(24)内に流入したＣＯ２はその内部および中間プレート(9)の連通部(33)を通って下方に流れ、分流して下側外方膨出部(11B)に通じているすべての熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内に流入し、流れ方向を変えて冷媒通路(4a)内を右方に流れて第１ヘッダタンク(2)の下側外方膨出部(11B)内に入る。その後、ＣＯ２は冷媒出口(15)および出口部材(16)の冷媒流出路(17)を通って流出する。そして、ＣＯ２が熱交換管(4)の冷媒通路(4a)内を流れる間に、通風間隙を図１および図１２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。
【００５８】
上記実施形態においては、この発明による熱交換器用ヘッダタンクを備えた熱交換器が超臨界冷凍サイクルのガスクーラに適用されているが、この発明による熱交換器用ヘッダタンクを備えた熱交換器は上述した超臨界冷凍サイクルのエバポレータに適用されることもある。このエバポレータは、圧縮機、ガスクーラ、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ともにＣＯ２などの超臨界冷媒を使用する超臨界冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして車両、たとえば自動車に搭載される。
【００５９】
また、上記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可能である。
【００６０】
さらに、上記実施形態においては、熱交換管(4)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からなる管製造用金属板を曲げた折り曲げ体(55)からなるが、これに限定されるものではなく、たとえば外周面にろう材層を有するアルミニウム押出形材からなるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明による熱交換器を適用したガスクーラの全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１のガスクーラ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のガスクーラの第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２のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図６】図２のＣ−Ｃ線拡大断面図である。
【図７】図１のガスクーラの第１ヘッダタンクの製造方法を示す分解斜視図である。
【図８】図１のガスクーラの第２ヘッダタンクの製造方法を示す分解斜視図である。
【図９】図１のガスクーラの熱交換管を示す横断面図である。
【図１０】図９の部分拡大図である。
【図１１】図９に示す熱交換管の製造方法を示す図である。
【図１２】図１のガスクーラにおける冷媒の流れを示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
(1)：ガスクーラ（熱交換器）
(2)(3)：ヘッダタンク
(4)：熱交換管
(7)：ヘッダ部形成用プレート
(8)：管接続用プレート
(9)：中間プレート
(11A)(11B)：外方膨出部
(18)：管挿入穴
(22)：連通穴
(24)：外方膨出部
(25)：段部
(31)：上壁（平坦壁）
(32)：下壁（平坦壁）
(33)(34)：側壁
(35)：補強壁
(37)(38)：側壁用凸条
(40)(41)(42)(43)：補強壁用凸条
(44)(45)：凹溝
(50)：管製造用板状体
(51)：上壁形成部（平坦壁形成部）
(52)：下壁形成部（平坦壁形成部）
(53)：連結部
【図１】
2007132609.tif 000003
【図２】
2007132609.tif 000004
【図３】
2007132609.tif 000005
【図４】
2007132609.tif 000006
【図５】
2007132609.tif 000007
【図６】
2007132609.tif 000008
【図７】
2007132609.tif 000009
【図８】
2007132609.tif 000010
【図９】
2007132609.tif 000011
【図１０】
2007132609.tif 000012
【図１１】
2007132609.tif 000013
【図１２】
2007132609.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成17年11月14日(2005.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
中間プレート(9)に、管接続用プレート(8)の管挿入穴(18)をヘッダ部形成用プレート(7)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。各連通穴(22)は、管接続用プレート(8)の各管挿入穴(18)と対応する位置に形成されており、連通穴(22)の大きさは管挿入穴(18)と同じになっている。中間プレート(9)の連通穴(22)の前後両端部において、その内周面における中間プレート(9)の板厚方向の中間部に、連通穴(22)の内方に突出しかつ熱交換管(4)の端面が当接する段部(25)が形成されている。中間プレート(9)の段部(25)における連通穴(22)内周面からの突出高さは、熱交換管(4)の後述する冷媒通路(4a)を塞がないような高さとされている。そして、管接続用プレート(8)の上半部の複数の管挿入穴(18)は、中間プレート(9)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(9)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(9)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(9)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。