(57)【要約】【課題】チューブ先端との連通空間１６１を広くとっても耐圧強度を確保でき、且つ生産性に優れる熱交換器を提供する。【解決手段】ヘッダータンク部１４０を、流通部１５１を形成するとともにチューブ１１０を挿入接合する筒状のタンクヘッダープレート１５０と、配列方向に波型形状に形成されるとともにタンクヘッダープレート１５０内に接合されて流通部１５１とチューブ１１０の内部との連通空間１６１を形成する波型プレート１６０とで構成している。  これによれば、チューブ先端との連通空間１６１を広くとっても耐圧強度を確保することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔離れて配列された複数の熱交換用のチューブ（１１０）と、
内部に熱交換媒体が流通する流通部（１５１）が形成され、前記チューブ（１１０）の配列方向に延びるタンク部（１４０）とを有し、
前記タンク部（１４０）に前記チューブ（１１０）の端部が接合されて、前記流通部（１５１）と前記チューブ（１１０）の内部とが連通する熱交換器において、
前記タンク部（１４０）は、
前記チューブ（１１０）の配列方向に沿って延びる前記流通部（１５１）を形成する流通部形成部材（１５０Ａ〜１５０Ｅ）と、
平板を折り曲げることにより前記配列方向に波型形状に形成された波型プレート（１６０Ａ〜１６０Ｄ）であって、前記流通部形成部材（１５０Ａ〜１５０Ｅ）に接合され、その山部または谷部に前記流通部（１５１）と前記チューブ（１１０）とを連通する連通空間（１６１）を提供する波型プレート（１６０Ａ〜１６０Ｄ）と
を備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記流通部形成部材（１５０Ａ）は、筒状断面をもつパイプ材（１５０Ａ）であり、
前記波型プレート（１６０Ａ）は、前記パイプ材（１５０Ａ）の内面に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記パイプ材（１５０Ａ）に前記チューブ（１１０）が挿入接合されていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記パイプ材（１５０Ａ）に形成するチューブ挿入孔（１５２）に対して、前記波型プレート（１６０）に形成するチューブ挿入孔（１６２）を大きく形成したことを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記流通部形成部材（１５０Ｂ）は、前記タンク部（１４０）の長手方向に沿って延びるスリット状の開口を有するＣ字状断面を持つ第１プレート（１５０Ｂ）と、前記開口を塞ぐ第２プレート（１７０）とを備え、
前記波型プレート（１６０Ａ）は、前記第１プレート（１５０Ｂ）と前記第２プレート（１７０）との内面に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第２プレート（１７０）に前記チューブ（１１０）が挿入接合されていることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記パイプ材（１５０Ａ）もしくは前記第１プレート（１５０Ｂ）と前記波型プレート（１６０Ａ）とが接合していない部分に前記チューブ（１１０）を挿入接合したことを特徴とする請求項３または請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記パイプ材（１５０Ａ）もしくは前記第１プレート（１５０Ｂ）と前記波型プレート（１６０Ａ）とが接合している部分に前記チューブ（１１０）を挿入接合したことを特徴とする請求項３、６、７のうちいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記流通部形成部材（１５０Ｂ、１５０Ｄ）は、前記タンク部（１４０）の長手方向に沿って延びるスリット状の開口を有するＣ字状またはコ字状の断面を持つ流通路プレート（１５０Ｂ、１５０Ｄ）を備え、
前記波型プレート（１６０Ｂ）は一方の山部が連続して壁面を提供するように形成されており、当該壁面により前記流通路プレート（１５０Ｂ、１５０Ｄ）の開口を塞ぐように前記流通路プレート（１５０Ｂ、１５０Ｄ）と接合されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記流通路プレート（１５０Ｂ）に前記チューブ（１１０）が挿入接合されていることを特徴とする請求項９に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記波型プレート（１６０Ｂ）に前記チューブ（１１０）が挿入接合されていることを特徴とする請求項９に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記流通部形成部材（１５０Ｃ）は、前記タンク部（１４０）の長手方向に沿って延びるスリット状の開口を有するＣ字状断面を持つ流通路プレート（１５０Ｃ）を備え、
前記波型プレート（１６０Ｃ）は、両方の山部が連続して壁面を提供するように形成されており、それらの壁面の間に区画される複数の開口が前記流通路プレート（１５０Ｃ）の前記開口と連通するように前記流通路プレート（１５０Ｃ）と接合されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記波型プレート（１６０Ｃ）を形成する板材の表裏両面に形成される前記波型形状の溝部入口端同士を接合させたことを特徴とする請求項１２に記載の熱交換器。
【請求項１４】
前記タンク部（１４０）において、前記チューブ（１１０）の幅方向に前記流通部（１５１）を配設したことを特徴とする請求項１ないし請求項１３のうちいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１５】
前記流通部形成部材（１５０Ｅ）は、板状部分と、前記タンク部（１４０）の長手方向に沿って延びる溝状の前記流通部（１５１）部分とを持つ流通路プレート（１５０Ｅ）を備え、
前記波型プレート（１６０Ｄ）は、一方の谷部の側面を塞ぐ折り曲げ片（１６３）を備えるとともに、当該一方の谷部が覆われるように前記流通路プレート（１５０Ｅ）と接合されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記チューブ（１１０）の幅方向における前記連通空間（１６１）の両端面を、前記波型プレート（１６０Ｄ）を形成している帯板材の一部（１６３）にて封止したことを特徴とする請求項１５に記載の熱交換器。
【請求項１７】
前記タンク部（１４０）において、前記チューブ（１１０）の長手方向の反チューブ挿入側に前記流通部（１５１）を配設したことを特徴とする請求項１ないし請求項１６のうちいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１８】
前記流通部（１５１）の形状として、前記連通空間（１６１）に対する高さ方向の内寸（Ｈ）と前記連通空間（１６１）に対する幅方向の内幅（Ｗ）を、Ｈ≧Ｗの関係としたことを特徴とする請求項１ないし請求項１７のうちいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１９】
前記波型プレート（１６０Ａ〜１６０Ｄ）は、帯板材を加工して波型形状に形成することを特徴とする請求項１ないし請求項１８のうちいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項２０】
前記連通空間（１６１）の流路断面積は、前記チューブ（１１０）の流路断面積より大きくしたことを特徴とする請求項１ないし請求項１９のうちいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項２１】
前記熱交換媒体として、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を用いたたことを特徴とする請求項１ないし請求項２０のうちいずれか１項に記載の熱交換器。
【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。より詳細には、熱交換器のヘッダータンクの構造に関するものであり、例えば、超臨界冷凍サイクル装置内に設けられるガスクーラやエバポレータなどに適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば下記特許文献１に示される熱交換器が知られている。これは、ヘッダープレートにチューブ先端との連通空間を設けるためにプレス加工で打ち出しを設けたものである。
【特許文献１】米国特許第６６４０８８７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、打ち出し量が大きいと肉厚の減少が大きくなり、耐圧強度が低下する。また、打ち出し量が小さいとチューブ先端との連通空間が小さくなり、圧損の増大やチューブのロウ詰まりが発生するなどの問題となる。本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、チューブ先端との連通空間を広くとっても耐圧強度を確保でき、且つ生産性に優れる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】
【０００４】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項２１に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、所定間隔離れて配列された複数の熱交換用のチューブ（１１０）と、
内部に熱交換媒体が流通する流通部（１５１）が形成され、チューブ（１１０）の配列方向に延びるタンク部（１４０）とを有し、
タンク部（１４０）にチューブ（１１０）の端部が接合されて、流通部（１５１）とチューブ（１１０）の内部とが連通する熱交換器において、
タンク部（１４０）は、
チューブ（１１０）の配列方向に沿って延びる流通部（１５１）を形成する流通部形成部材（１５０Ａ〜１５０Ｅ）と、
平板を折り曲げることにより配列方向に波型形状に形成された波型プレート（１６０Ａ〜１６０Ｃ）であって、流通部形成部材（１５０Ａ〜１５０Ｅ）に接合され、その山部または谷部に流通部（１５１）とチューブ（１１０）とを連通する連通空間（１６１）を提供する波型プレート（１６０Ａ〜１６０Ｃ）とを備えることを特徴としている。
【０００５】
この請求項１に記載の発明によれば、平板を折り曲げて形成された波型プレート（１６０Ａ〜１６０Ｃ）の山部または谷部によってチューブ（１１０）先端との連通空間（１６１）が提供される。このため、連通空間（１６１）を広くとっても耐圧強度を確保できる。しかも、平板を折り曲げて波型プレート（１６０Ａ〜１６０Ｃ）が提供されるため、生産性に優れるという効果がある。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の熱交換器において、流通部形成部材（１５０Ａ）は、筒状断面をもつパイプ材（１５０Ａ）であり、
波型プレート（１６０Ａ）は、パイプ材（１５０Ａ）の内面に接合されていることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の熱交換器において、パイプ材（１５０Ａ）にチューブ（１１０）が挿入接合されていることを特徴としている。これら請求項２または請求項３に記載の発明によれば、チューブ先端との連通空間（１６１）を広くとっても耐圧強度を確保できる熱交換器を提供することができる。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の熱交換器において、パイプ材（１５０Ａ）に形成するチューブ挿入孔（１５２）に対して、波型プレート（１６０）に形成するチューブ挿入孔（１６２）を大きく形成したことを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、チューブ（１１０）をパイプ材（１５０Ａ）と波型プレート（１６０）との両方に挿入する上で挿入し易くなってコストを抑えることができる。
【０００９】
また、請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の熱交換器において、流通部形成部材（１５０Ｂ）は、タンク部（１４０）の長手方向に沿って延びるスリット状の開口を有するＣ字状断面を持つ第１プレート（１５０Ｂ）と、開口を塞ぐ第２プレート（１７０）とを備え、
波型プレート（１６０Ａ）は、第１プレート（１５０Ｂ）と第２プレート（１７０）との内面に接合されていることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の熱交換器において、第２プレート（１７０）にチューブ（１１０）が挿入接合されていることを特徴としている。これら請求項５または請求項６に記載の発明によれば、チューブ先端との連通空間（１６１）を広くとっても耐圧強度を確保できる熱交換器を提供することができる。また、上記請求項１〜４に記載の発明と比べると第２プレート（１７０）を加えた構成となっているが、第１プレート（１５０Ｂ）のチューブ挿入部分を第２プレート（１７０）に分けたこととなる。
【００１１】
このことにより、上記請求項１〜４に記載の発明ではパイプ材（１５０Ａ）に波型プレート（１６０Ａ）を挿入してからチューブ（１１０）を挿入するしかなかった組み付け順序が、第１プレート（１５０Ｂ）に波型プレート（１６０Ａ）と第２プレート（１７０）とを先に挿入してからチューブ（１１０）を挿入しても良いし、第２プレート（１７０）にチューブ（１１０）を先に挿入しつつ波型プレート（１６０Ａ）を積み上げ、それらと第１プレート（１５０Ｂ）とを組み合わせるようにしても良い。
【００１２】
もしくは、チューブ（１１０）の挿入と、第１プレート（１５０Ｂ）、波型プレート（１６０Ａ）、第２プレート（１７０）の組み合わせを同時にすることもでき、組み付け順序の自由度が大きく組み立て易い構造となる。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明では、請求項３または請求項６に記載の熱交換器において、パイプ材（１５０Ａ）もしくは第１プレート（１５０Ｂ）と波型プレート（１６０Ａ）とが接合していない部分にチューブ（１１０）を挿入接合したことを特徴としている。本発明は、上記請求項３または請求項６に記載の発明とは波型プレート（１６０Ａ）にチューブ（１１０）を挿入しない点が異なる。
【００１４】
そのため、この請求項７に記載の発明によれば、波型プレート（１６０Ａ）にチューブ挿入孔（１６２）を開ける必要が無くなり、製造を簡単にできてコストを抑えることができる。また、チューブ（１１０）を波型プレート（１６０Ａ）の幅よりも大きくすることができるため、同じタンク部（１４０）の幅でも熱交換性能を上げることができる。
【００１５】
もしくは、同じチューブ（１１０）の幅ならばタンク部（１４０）の幅を小さくすることができる。また、チューブ（１１０）はパイプ材（１５０Ａ）もしくは第１プレート（１５０Ｂ）にだけ挿入して波型プレート（１６０Ａ）には挿入しないことより、チューブ（１１０）が挿入し易くなってコストを抑えることができる。
【００１６】
また、請求項８に記載の発明では、請求項３、６、７のうちいずれか１項に記載の熱交換器において、パイプ材（１５０Ａ）もしくは第１プレート（１５０Ｂ）と波型プレート（１６０Ａ）とが接合している部分にチューブ（１１０）を挿入接合したことを特徴としている。この請求項８に記載の発明によれば、チューブ（１１０）を並列させるピッチを小さく詰めることができる。
【００１７】
また、請求項９に記載の発明では、請求項１に記載の熱交換器において、流通部形成部材（１５０Ｂ、１５０Ｄ）は、タンク部（１４０）の長手方向に沿って延びるスリット状の開口を有するＣ字状またはコ字状の断面を持つ流通路プレート（１５０Ｂ、１５０Ｄ）を備え、
波型プレート（１６０Ｂ）は一方の山部が連続して壁面を提供するように形成されており、当該壁面により流通路プレート（１５０Ｂ、１５０Ｄ）の開口を塞ぐように流通路プレート（１５０Ｂ、１５０Ｄ）と接合されていることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の熱交換器において、流通路プレート（１５０Ｂ）にチューブ（１１０）が挿入接合されていることを特徴としている。これら請求項９または請求項１０に記載の発明によれば、チューブ先端との連通空間（１６１）を広くとっても耐圧強度を確保できる熱交換器を提供することができる。また、チューブ（１１０）の並列ピッチを容易に小さく詰めることができる。また、チューブ（１１０）の幅を大きくとることができるため、同じタンク部（１４０）の幅でも熱交換性能を上げるか、もしくは、同じチューブ（１１０）の幅ならばタンク部（１４０）の幅を小さくすることができる。
【００１９】
また、請求項１１に記載の発明では、請求項９に記載の熱交換器において、波型プレート（１６０Ｂ）にチューブ（１１０）が挿入接合されていることを特徴としている。これは、上記請求項５または請求項６に記載の発明から第２プレート（ヘッダープレート、１７０）の構成を不要としたものである。この請求項９または請求項１１に記載の発明によれば、チューブ先端との連通空間（１６１）を広くとっても耐圧強度を確保できる熱交換器を提供することができる。また、チューブ（１１０）の並列ピッチを容易に小さく詰めることができる。また、上記請求項５または請求項６に記載の発明と同様に組み付け順序の自由度が大きく組み立て易い構造となる。
【００２０】
また、請求項１２に記載の発明では、請求項１に記載の熱交換器において、流通部形成部材（１５０Ｃ）は、タンク部（１４０）の長手方向に沿って延びるスリット状の開口を有するＣ字状断面を持つ流通路プレート（１５０Ｃ）を備え、
波型プレート（１６０Ｃ）は、両方の山部が連続して壁面を提供するように形成されており、それらの壁面の間に区画される複数の開口が流通路プレート（１５０Ｃ）の開口と連通するように流通路プレート（１５０Ｃ）と接合されていることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項１３に記載の発明では、請求項１２に記載の熱交換器において、波型プレート（１６０Ｃ）を形成する板材の表裏両面に形成される波型形状の溝部入口端同士を接合させたことを特徴としている。
【００２２】
これら請求項１２または請求項１３に記載の発明によれば、波型プレート（１６０Ｃ）が主となって流通部形成部材（流通路プレート、１５０Ｃ）はその両側で流通部（１５１）を形成する構成となる。この小さくなった流通部形成部材（流通路プレート、１５０Ｃ）は、幅方向から組み合わせても良いし配列方向から組み合わせても良く、さらに組み立て自由度が大きくなって組み立て易い構造となる。
【００２３】
また、請求項１４に記載の発明では、請求項１ないし請求項１３のうちいずれか１項に記載の熱交換器において、タンク部（１４０）において、配列方向やチューブ（１１０）の長手方向と直交するチューブ（１１０）の幅方向に流通部（１５１）を配設したことを特徴としている。この請求項１４に記載の発明によれば、タンク部（１４０）をチューブ（１１０）の長手方向に薄く構成することができる。
【００２４】
また、請求項１５に記載の発明では、請求項１に記載の熱交換器において、流通部形成部材（１５０Ｅ）は、板状部分と、タンク部（１４０）の長手方向に沿って延びる溝状の流通部（１５１）部分とを持つ流通路プレート（１５０Ｅ）を備え、
波型プレート（１６０Ｄ）は、一方の谷部の側面を塞ぐ折り曲げ片（１６３）を備えるとともに、当該一方の谷部が覆われるように流通路プレート（１５０Ｅ）と接合されていることを特徴としている。
【００２５】
また、請求項１６に記載の発明では、請求項１５に記載の熱交換器において、配列方向やチューブ（１１０）の長手方向と直交するチューブ（１１０）の幅方向における連通空間（１６１）の両端面を、波型プレート（１６０Ｄ）を形成している帯板材の一部（１６３）にて封止したことを特徴としている。これら請求項１５または請求項１６に記載の発明によれば、チューブ（１１０）に対して波型プレート（１６０Ｄ）と流通部形成部材（流通路プレート、１５０Ｅ）とを一方向で積み重ねる基本構造となって組み立て易い構造となる。
【００２６】
また、請求項１７に記載の発明では、請求項１ないし請求項１６のうちいずれか１項に記載の熱交換器において、タンク部（１４０）において、チューブ（１１０）の長手方向の反チューブ挿入側に流通部（１５１）を配設したことを特徴としている。この請求項１７に記載の発明によれば、タンク部（１４０）を幅方向に薄く構成することができる。
【００２７】
また、請求項１８に記載の発明では、請求項１ないし請求項１７のうちいずれか１項に記載の熱交換器において、流通部（１５１）の形状として、連通空間（１６１）に対する高さ方向の内寸（Ｈ）と連通空間（１６１）に対する幅方向の内幅（Ｗ）を、Ｈ≧Ｗの関係としたことを特徴としている。この請求項１８に記載の発明によれば、流通部（１５１）の耐圧性を向上させることができる。
【００２８】
また、請求項１９に記載の発明では、請求項１ないし請求項１８のうちいずれか１項に記載の熱交換器において、波型プレート（１６０Ａ〜１６０Ｄ）は、帯板材を逐次加工して波型形状に形成することを特徴としている。この請求項１９に記載の発明によれば、波型プレート（１６０Ａ〜１６０Ｄ）の生産性を向上することができ、コストを抑えることができる。
【００２９】
また、請求項２０に記載の発明では、請求項１ないし請求項１９のうちいずれか１項に記載の熱交換器において、連通空間（１６１）の流路断面積は、チューブ（１１０）の流路断面積より大きくしたことを特徴としている。この請求項２０に記載の発明によれば、流通抵抗を上げることなく連通させることができる。
【００３０】
また、請求項２１に記載の発明では、請求項１ないし請求項２０のうちいずれか１項に記載の熱交換器において、熱交換媒体として、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を用いたたことを特徴としている。この請求項２１に記載の発明によれば、熱交換媒体として二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を用いれば、超臨界冷凍サイクルなどの高圧条件となる冷凍装置に用いて好適となる。ちなみに、上記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一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態（請求項１〜４、１４、１８〜２１の適用例）について添付した図１〜４を用いて詳細に説明する。まず図１は、本発明を熱交換器としてのガスクーラ１００に適用した実施形態の全体構成を示す正面図である。ここでは、熱交換媒体として二酸化炭素冷媒（以下、ＣＯ２冷媒）を用い、高圧側の冷媒圧力が臨界圧以上となって作動する超臨界冷凍サイクルに、本発明のガスクーラ１００を適用した例にて説明する。なお冷媒としては、上記ＣＯ２冷媒の他に、エチレン、エタン、酸化窒素などであっても良い。
【００３２】
ガスクーラ１００は、コア部１０１および左右一対のヘッダータンク部（タンク部）１４０から構成され、これらを構成する以下説明の各部材は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金から成り、嵌合、かしめ、治具固定などによって組み立てられ、各部材表面の必要部位に予め設けられたろう材により一体にろう付けされる。
【００３３】
コア部１０１は、内部を冷媒が流通する複数の熱交換用のチューブ１１０、および波形に形成された複数の熱交換用のフィン１２０が交互に配列（積層）されている。チューブ１１０は、扁平な断面を有する。チューブ１１０は、その長手方向に沿って延びる冷媒流路をその内部に区画形成している。チューブ１１０内の冷媒流路は、チューブ１１０の幅方向に並べられた複数の丸断面の流路により提供される。各流路は、四辺形断面、三角形断面などに置き換え可能である。
【００３４】
複数のチューブ１１０は、その扁平な広い側面が平行となるように、互いに平行に配置され、それらの間に熱交換媒体としての空気を流すために、所定間隔離れて配列されている。この実施形態では、フィン１２０とともに配列されるが、空気冷却用の熱交換器においては、フィン１２０を備えることなくチューブ１１０のみを配列する構成が採用されうる。また、上下配列方向の最外方のフィン１２０の更に外方には、断面コの字状に開口する強度部材としてのサイドプレート１３０が配設されている。
【００３５】
そしてこれらは一体にろう付けされている。このコア部１０１の図１中左右部、即ち、複数のチューブ１１０の長手方向におけるチューブ端部に、チューブ１１０の配列方向に延びる一対のヘッダータンク部１４０が設けられている。ヘッダータンク部１４０には、各チューブ１１０の端部が挿入されて接合され、ヘッダータンク部１４０の内部に設けられた流通部１５１とチューブ１１０の内部とが互いに連通するようにろう付けされている。
【００３６】
尚、ヘッダータンク部１４０の構造は、本発明の特徴部であり、詳細については後述する。そして、両ヘッダータンク部１４０の長手方向端部には、エンドキャップ１８０がろう付けされ、流通部１５１によって形成される開口部を閉塞するようになっている。また、図１中左側のヘッダータンク部１４０内には、内部の流通部１５１を仕切るセパレータ１４１がろう付けされている。
【００３７】
そして、左側のヘッダータンク部１４０のセパレータ１４１よりも上側には、入口ジョイント１９１がろう付けされ、セパレータ１４１よりも下側には出口ジョイント１９２がろう付けされ、左側のヘッダータンク部１４０内の流通部１５１と連通するようになっている。
【００３８】
次に、図２〜図４を用いて本実施形態の要部について詳細説明する。図２は、本発明の第１実施形態におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図である。また図３は、図２のヘッダータンク部１４０の断面図であり、（ａ）は図２中のＡ位置（チューブ挿入部）の断面、（ｂ）は図２中のＢ位置（チューブ非挿入部）の断面を示す。また図４は、図２のヘッダータンク部１４０の組み立て構造を示す分解斜視図である。
【００３９】
本実施形態のヘッダータンク部１４０は、タンクヘッダープレート（流通部形成部材、パイプ材）１５０Ａと、このタンクヘッダープレート１５０Ａ内に挿入されて接合される空間形成のための波型プレート１６０Ａとから構成されている。まず、タンクヘッダープレート１５０Ａは、ここでは外形断面が長円形の筒状のパイプ材を成すものとしており、片側の平面部にチューブ１１０を挿入接合するチューブ挿入孔１５２を開設している（図４参照）。なお、このタンクヘッダープレート１５０Ａは、押し出し加工によって形成されている。
【００４０】
また、波型プレート１６０Ａは、帯板材を逐次加工して波型（矩形波）形状に形成したものであり、本実施形態では波型形状の山部分に形成される平面部のうち片側の平面部に、チューブ１１０を挿入するチューブ挿入孔１６２を開設している（図４参照）。なお、先のタンクヘッダープレート１５０Ａに形成するチューブ挿入孔１５２に対し、波型プレート１６０Ａに形成するチューブ挿入孔１６２を若干大きく形成している。
【００４１】
波型プレート１６０Ａは、側面から見て矩形波状である。波型プレート１６０Ａは、帯板材に打ち出し加工のような伸びを伴う加工を加えることを抑えながら、折り曲げる加工を主として採用することによって形成されている。波型プレート１６０Ａは、チューブ１１０側から見て山部と谷部とを交互に提供している。山部と谷部との頂部は、チューブ１１０の配列方向に沿って拡がる平板または緩やかな湾曲板を提供している。
【００４２】
山部と谷部との間には、チューブ１１０の長手方向に沿って拡がる平板または緩やかな湾曲板の連結部が設けられている。これらの連結部は、波型プレート１６０Ａの両側の外側面がタンクヘッダープレート１５０Ａに接合されることで、ヘッダータンク部１４０内のリブを提供する。リブは、ヘッダータンク部１４０内において、ヘッダータンク部１４０の長手方向と直交し、チューブ１１０の扁平面と平行な板である。
【００４３】
これらのリブは、やや扁平なヘッダータンク部１４０内において、対向して位置する２つの扁平面の間を連結している。これらのリブは、冷媒の圧力に抗するための補強部として機能する。この実施形態では、山部と谷部とのピッチはほぼ等しいが、不均等なピッチに構成することも可能である。
【００４４】
一方、チューブ１１０は、断面が扁平状を成して押し出し加工によって成形され、内部には扁平状の長辺方向に並ぶ複数の流通路を有している。そして、タンクヘッダープレート１５０Ａ内に波型プレート１６０Ａを挿入し（図４中の矢印１）、その後タンクヘッダープレート１５０Ａのチューブ挿入孔１５２にチューブ１１０を挿入して（図４中の矢印２）中の波型プレート１６０Ａのチューブ挿入孔１６２まで通し、これらを炉中ロウ付けにて一体に接合している。
【００４５】
本実施形態では、タンクヘッダープレート１５０Ａと波型プレート１６０Ａとが接合している部分にチューブ１１０を挿入接合している。言い換えると、波型プレート１６０Ａのうち、チューブ１１０側から見て、山部の範囲において、タンクヘッダープレート１５０Ａにスリット状の貫通穴１５２を設け、さらに波型プレート１６０Ａの山部の頂部にもわずかに大きいスリット状の貫通穴１６２を設けて、そこにチューブ１１０を接合している。
【００４６】
これにより、図３に示すよう、波型プレート１６０Ａの幅方向両側に、ヘッダータンク部１４０内で配列方向に連通する流通部１５１が形成されるとともに、その流通部１５１とチューブ１１０の内部との連通を取るための連通空間１６１がチューブ１１０の先端側に形成される。
【００４７】
なお、流通部１５１の形状としては、連通空間１６１に対する高さ方向の内寸をＨ、連通空間１６１に対する幅方向の内幅をＷ（図３（ａ）参照）とすると、Ｈ≧Ｗの関係となるようにしている。また、連通空間１６１の流路断面積は、チューブ１１０の流路断面積よりも大きくなるようにしている。
【００４８】
以上のように構成されるガスクーラ１００においては、図１中の入口ジョイント１９１が、図示しない圧縮機の吐出側と接続され、また、出口ジョイント１９２が、図示しない膨張弁と接合される。そして、圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒は、入口ジョイント１９１から左側上方のヘッダータンク部１４０内に流入する。そして、セパレータ１４１より上側のチューブ１１０群に分配されて右方へ流れ、右側のヘッダータンク部１４０内に流出して集合する。
【００４９】
そして、右側のヘッダータンク部１４０内を下方へ流れることでＵターンし、セパレータ１４１より下側のチューブ１１０群に分配されて左方に流れ、左側下方のヘッダータンク部１４０内に流出して集合して出口ジョイント１９２から流出する。この間に冷媒は、コア部１０１において外部流体である空気と熱交換されて冷却されるものである。
【００５０】
次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。まず、タンク部１４０は、チューブ１１０の配列方向に沿って延びる流通部１５１を形成するタンクヘッダープレート１５０Ａと、平板を折り曲げることにより配列方向に波型形状に形成された波型プレート１６０Ａであって、タンクヘッダープレート１５０Ａに接合され、その山部または谷部に流通部１５１とチューブ１１０とを連通する連通空間１６１を提供する波型プレート１６０Ａとを備えている。
【００５１】
これによれば、平板を折り曲げて形成された波型プレート１６０Ａの山部または谷部によってチューブ１１０先端との連通空間１６１が提供される。このため、連通空間１６１を広くとっても耐圧強度を確保できる。しかも、平板を折り曲げて波型プレート（１６０Ａが提供されるため、生産性に優れるという効果がある。
【００５２】
また、タンクヘッダープレート１５０Ａは、筒状断面をもつパイプ材１５０Ａであり、波型プレート１６０Ａは、パイプ材１５０Ａの内面に接合されている。また、そのパイプ材のタンクヘッダープレート１５０Ａにチューブ１１０が挿入接合されている。
【００５３】
これらによれば、チューブ先端との連通空間１６１を広くとっても耐圧強度を確保できる熱交換器を提供することができる。また、タンクヘッダープレート１５０Ａに形成するチューブ挿入孔１５２に対して、波型プレート１６０に形成するチューブ挿入孔１６２を大きく形成している。これによれば、チューブ１１０をタンクヘッダープレート１５０Ａと波型プレート１６０との両方に挿入する上で挿入し易くなってコストを抑えることができる。
【００５４】
また、ヘッダータンク部１４０において、配列方向やチューブ１１０の長手方向と直交するチューブ１１０の幅方向に流通部１５１を配設している。これによれば、ヘッダータンク部１４０をチューブ１１０の長手方向に薄く構成することができる。また、流通部１５１の形状として、連通空間１６１に対する高さ方向の内寸Ｈと連通空間１６１に対する幅方向の内幅Ｗを、Ｈ≧Ｗの関係としている。これによれば、流通部１５１の耐圧性を向上させることができる。
【００５５】
また、波型プレート１６０Ａは、帯板材を逐次加工して波型形状に形成するようにしている。これによれば、波型プレート１６０Ａの生産性を向上することができ、コストを抑えることができる。また、連通空間１６１の流路断面積は、チューブ１１０の流路断面積より大きくしている。これによれば、流通抵抗を上げることなく連通させることができる。また、熱交換媒体として、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を用いている。これによれば、熱交換媒体として二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を用いれば、超臨界冷凍サイクルなどの高圧条件となる冷凍装置に用いて好適となる。
【００５６】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態（請求項７の適用例）におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図である。上述した第１実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態では、タンクヘッダープレート１５０Ａと波型プレート１６０Ａとが接合していない部分にチューブ１１０を挿入接合している。言い換えると、波型プレート１６０Ａのうち、チューブ１１０側から見て、山部と山部との間、すなわち谷部の範囲において、タンクヘッダープレート１５０Ａにスリット状の貫通穴１５２を設け、そこにチューブ１１０を接合している。
【００５７】
本実施形態は、上述した第１実施形態とは波型プレート１６０Ａにチューブ１１０を挿入しない点が異なる。そのため、これによれば、波型プレート１６０Ａにチューブ挿入孔１６２を開ける必要が無くなり、製造を簡単にできてコストを抑えることができる。また、チューブ１１０を波型プレート１６０Ａの幅よりも大きくすることができるため、同じヘッダータンク部１４０の幅でも熱交換性能を上げることができる。
【００５８】
もしくは、同じチューブ１１０の幅ならばヘッダータンク部１４０の幅を小さくすることができる。また、チューブ１１０はタンクヘッダープレート１５０Ａにだけ挿入して波型プレート１６０Ａには挿入しないことより、チューブ１１０が挿入し易くなってコストを抑えることができる。
【００５９】
（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態（請求項８の適用例）におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図である。上述した各実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態では、タンクヘッダープレート１５０Ａと波型プレート１６０Ａとが接合している部分にもチューブ１１０を挿入接合したことを特徴としている。これによれば、チューブ１１０を並列させるピッチを小さく詰めることができる。
【００６０】
（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態（請求項５、６の適用例）におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図であり、図８は、図７のヘッダータンク部１４０の組み立て構造を示す分解斜視図である。上述した各実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態では、タンクヘッダープレート１５０Ｂ（流通部形成部材、第１プレート、流通路プレート）は、タンク部１４０の長手方向に沿って延びるスリット状の開口を有するＣ字状断面を持つ第１プレート１５０Ｂと、開口を塞ぐヘッダープレート（第２プレート）１７０とを備え、波型プレート１６０Ａは、第１プレート１５０Ｂとヘッダープレート１７０との内面に接合されている。
【００６１】
また、ヘッダープレート１７０にチューブ１１０が挿入接合されている。これらによれば、チューブ先端との連通空間１６１を広くとっても耐圧強度を確保できる熱交換器を提供することができる。また、上記第１〜第３実施形態と比べるとヘッダープレート１７０を加えた構成となっているが、タンクヘッダープレート１５０Ｂのチューブ挿入部分をヘッダープレート１７０に分けたこととなる。
【００６２】
このことにより、上記第１〜第３実施形態ではタンクヘッダープレート１５０Ａに波型プレート１６０Ａを挿入してからチューブ１１０を挿入するしかなかった組み付け順序が、タンクヘッダープレート１５０Ｂに波型プレート１６０Ａとヘッダープレート１７０とを先に挿入してからチューブ１１０を挿入しても良いし、ヘッダープレート１７０にチューブ１１０を先に挿入しつつ波型プレート１６０Ａを積み上げ、それらとタンクヘッダープレート１５０Ｂとを組み合わせるようにしても良い。
【００６３】
もしくは、チューブ１１０の挿入と、タンクヘッダープレート１５０Ｂ、波型プレート１６０Ａ、ヘッダープレート１７０の組み合わせを同時にすることもでき、組み付け順序の自由度が大きく組み立て易い構造となる。
【００６４】
（第４実施形態の変形例）
図９は、第４実施形態の変形例におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図である。第４実施形態のヘッダータンク部１４０を上下反転し、タンクヘッダープレート１５０Ｂ側にチューブ１１０を挿入接合するようにしたものである。よって、チューブ挿入孔１５２はタンクヘッダープレート１５０Ｂに開設され、ヘッダープレート１７０に孔は無く、波型プレート１６０の開口部を密閉するだけの部材となっている。このような構造としても良い。
【００６５】
（第５実施形態）
図１０は、本発明の第５実施形態（請求項９、１０の適用例）におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図である。上述した各実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態では、タンクヘッダープレート１５０Ｂは、タンク部１４０の長手方向に沿って延びるスリット状の開口を有するＣ字状の断面を持つ流通路プレート１５０Ｂを備え、波型プレート１６０Ｂは一方の山部が連続して壁面を提供するように形成されており、当該壁面によりタンクヘッダープレート１５０Ｂの開口を塞ぐようにタンクヘッダープレート１５０Ｂと接合されている。
【００６６】
波型プレート１６０Ｂは、タンクヘッダープレート１５０Ｂの開口に面する側に壁面を提供するように形成されている。波型プレート１６０Ｂは、側面から見てインパルス波状と呼びうる形状である。波型プレート１６０Ｂは、タンクヘッダープレート１５０Ｂの開口側から見て、山部の頂部が平板状であり、しかも谷部の幅を小さくすることで、連続した壁面を提供している。谷部の幅は狭く、補強部は、２枚の平板を平行に配置して提供されている。波型プレート１６０Ｂは、広い平板部の外側面と、狭い折曲部の外側稜線とでタンクヘッダープレート１５０Ｂに接合され、ほぼ等間隔に配置された複数の補強部を提供する。
【００６７】
また、タンクヘッダープレート１５０Ｂにチューブ１１０が挿入接合されている。これらによれば、チューブ先端との連通空間１６１を広くとっても耐圧強度を確保できる熱交換器を提供することができる。また、チューブ１１０の並列ピッチを容易に小さく詰めることができる。また、チューブ１１０の幅を大きくとることができるため、同じヘッダータンク部１４０の幅でも熱交換性能を上げるか、もしくは、同じチューブ１１０の幅ならばヘッダータンク部１４０の幅を小さくすることができる。
【００６８】
（第６実施形態）
図１１は、本発明の第６実施形態（請求項１１の適用例）におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図である。上述した各実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態では、波型プレート１６０Ｂにチューブ１１０が挿入接合されている。この実施形態の波型プレート１６０Ｂも、タンクヘッダープレート１５０Ｂの開口に面する側に壁面を提供するように形成されている。この実施形態の波型プレート１６０Ｂは、広い平板部にチューブ１１０の挿入孔１６２を有する。
【００６９】
これは、上記第４実施形態からヘッダープレート１７０の構成を不要としたものである。これによれば、チューブ先端との連通空間１６１を広くとっても耐圧強度を確保できる熱交換器を提供することができる。また、チューブ１１０の並列ピッチを容易に小さく詰めることができる。また、上記第４実施形態と同様に組み付け順序の自由度が大きく組み立て易い構造となる。
【００７０】
（第７実施形態）
図１２は、本発明の第７実施形態（請求項１２、１３の適用例）におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図であり、図１３は、図１２のヘッダータンク部１４０の組み立て構造を示す分解斜視図である。上述した各実施形態と異なる特徴部分を説明する。
【００７１】
本実施形態では、タンクヘッダープレート（流通部形成部材、流通路プレート）１５０Ｃは、タンク部１４０の長手方向に沿って延びるスリット状の開口を有するＣ字状断面を持つタンクヘッダープレート１５０Ｃを備え、波型プレート１６０Ｃは、両方の山部が連続して壁面を提供するように形成されており、それらの壁面の間に区画される複数の開口がタンクヘッダープレート１５０Ｃの開口と連通するようにタンクヘッダープレート１５０Ｃと接合されている。
【００７２】
波型プレート１６０Ｃは、その外側両面に連続した壁面を提供するように形成されている。波型プレート１６０Ｃは、側面から見て二等辺三角形を交互に配列した形状であり、帯状板は、三角形の各辺を提供する。タンクヘッダープレート１５０Ｃは、Ｃ字型断面をもつ２つの板材によって提供されている。
【００７３】
タンクヘッダープレート１５０Ｃは、波型プレート１６０Ｃの側面に開口した複数の三角形の開口を塞ぎ、且つそれらをヘッダータンク部１４０の長手方向に連通させる流通部１５１を提供する。波型プレート１６０Ｃの斜辺板は、補強部を提供している。波型プレート１６０Ｃの一方の広い平板部には、チューブ１１０の挿入孔１６２を有する。
また、波型プレート１６０Ｃを形成する板材の表裏両面に形成される波型形状の溝部入口端同士を接合させている。これらによれば、波型プレート１６０Ｃが主となってタンクヘッダープレート１５０Ｃはその両側で流通部１５１を形成する構成となる。この小さくなったタンクヘッダープレート１５０Ｃは、幅方向から組み合わせても良いし配列方向から組み合わせても良く、さらに組み立て自由度が大きくなって組み立て易い構造となる。
【００７４】
（第８実施形態）
図１４は、本発明の第８実施形態（請求項１７の適用例）におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図であり、図１５は、図１４中のＣ位置（チューブ挿入部）の断面図である。上述した各実施形態と異なる特徴部分を説明する。
【００７５】
本実施形態では、タンクヘッダープレート（流通部形成部材、流通路プレート）１５０Ｄは、タンク部１４０の長手方向に沿って延びるスリット状の開口を有するコ字状の断面を持つタンクヘッダープレート１５０Ｄを備え、波型プレート１６０Ｂは一方の山部が連続して壁面を提供するように形成されており、当該壁面によりタンクヘッダープレート１５０Ｄの開口を塞ぐようにタンクヘッダープレート１５０Ｄと接合されている。
【００７６】
これによれば、チューブ先端との連通空間１６１を広くとっても耐圧強度を確保できる熱交換器を提供することができる。また、チューブ１１０の並列ピッチを容易に小さく詰めることができる。また、チューブ１１０の幅を大きくとることができるため、同じヘッダータンク部１４０の幅でも熱交換性能を上げるか、もしくは、同じチューブ１１０の幅ならばヘッダータンク部１４０の幅を小さくすることができる。
【００７７】
また、ヘッダータンク部１４０において、チューブ１１０の長手方向の反チューブ挿入側に流通部１５１を配設している。これによれば、ヘッダータンク部１４０を幅方向に薄く構成することができる。
【００７８】
（第９実施形態）
図１６は、本発明の第９実施形態（請求項１５、１６の適用例）におけるヘッダータンク部１４０を示し、（ａ）は部分正面図、（ｂ）は（ａ）中のＤ−Ｄ断面図である。また図１７は、図１６の波型プレート１６０Ｄを示す斜視図である。上述した各実施形態と異なる特徴部分を説明する。
【００７９】
本実施形態では、ヘッダープレート（流通部形成部材、流通路プレート）１５０Ｅは、板状部分と、タンク部１４０の長手方向に沿って延びる溝状の流通部１５１部分とを持つタンクヘッダープレート１５０Ｅを備え、波型プレート１６０Ｄは、一方の谷部の側面を塞ぐ折り曲げ片１６３を備えるとともに、当該一方の谷部が覆われるようにタンクヘッダープレート１５０Ｅと接合されている。
【００８０】
また、配列方向やチューブ１１０の長手方向と直交するチューブ１１０の幅方向における連通空間１６１の両端面を、波型プレート１６０Ｄを形成している帯板材の一部１６３にて封止している。これらによれば、チューブ１１０に対して波型プレート１６０Ｄとタンクヘッダープレート１５０Ｅとを一方向で積み重ねる基本構造となって組み立て易い構造となる。
【００８１】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ヘッダータンク部１４０をコア部１０１の左右両端に配置したが、コア部１０１の片側にのみヘッダータンク部１４０を配置しても良い。例えば、へアピン状に曲げられたＵ字状チューブを配列した熱交換器における並列の２つのヘッダータンク部に本発明を適用することができる。さらに、上述の実施形態では、ヘッダータンク部１４０をチューブ１１０の両端に配置しているが、チューブ１１０の片側にのみヘッダータンク部１４０を配置する構成にも本発明を適用することができる。
【００８２】
また、上述の実施形態では、流通部１５１をヘッダータンク部１４０の幅方向の両側に形成しているが、片側であっても良い。また、上述の実施形態では、熱交換器として超臨界冷凍サイクル内のガスクーラ１００に適用したものとして説明したが、冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器に適用しても良いし、その他の車両エンジンなどに用いられる熱交換器などに広く適用することができる。また、ＣＯ２冷媒を用いた超臨界冷凍サイクルに限らず、例えばＣＦＣ、ＨＣＦＣ、ＨＦＣなどのフルオロカーボンを冷媒とする冷凍サイクルの熱交換器にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明を熱交換器としてのガスクーラ１００に適用した実施形態の全体構成を示す正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図である。
【図３】図２のヘッダータンク部１４０の断面図であり、（ａ）は図２中のＡ位置（チューブ挿入部）の断面、（ｂ）は図２中のＢ位置（チューブ非挿入部）の断面を示す。
【図４】図２のヘッダータンク部１４０の組み立て構造を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図である。
【図７】本発明の第４実施形態におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図である。
【図８】図７のヘッダータンク部１４０の組み立て構造を示す分解斜視図である。
【図９】第４実施形態の変形例におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図である。
【図１０】本発明の第５実施形態におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図である。
【図１１】本発明の第６実施形態におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図である。
【図１２】本発明の第７実施形態におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図である。
【図１３】図１２のヘッダータンク部１４０の組み立て構造を示す分解斜視図である。
【図１４】本発明の第８実施形態におけるヘッダータンク部１４０を示す部分断面斜視図である。
【図１５】図１４中のＣ位置（チューブ挿入部）の断面図である。
【図１６】本発明の第９実施形態におけるヘッダータンク部１４０を示し、（ａ）は部分正面図、（ｂ）は（ａ）中のＤ−Ｄ断面図である。
【図１７】図１６の波型プレート１６０Ｄを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８４】
１１０…チューブ
１４０…ヘッダータンク部（タンク部）
１５０Ａ…タンクヘッダープレート（流通部形成部材、パイプ材）
１５０Ｂ…タンクヘッダープレート（流通部形成部材、第１プレート、流通路プレート）
１５０Ｃ…タンクヘッダープレート（流通部形成部材、流通路プレート）
１５０Ｄ…タンクヘッダープレート（流通部形成部材、流通路プレート）
１５０Ｅ…タンクヘッダープレート（流通部形成部材、流通路プレート）
１５１…流通部
１５２…チューブ挿入孔
１６０Ａ〜１６０Ｄ…波型プレート
１６１…連通空間
１６２…チューブ挿入孔
１６３…折り曲げ片、帯板材の一部
１７０…ヘッダープレート（第２プレート）
Ｈ…高さ方向の内寸
Ｗ…幅方向の内幅
【図１】
2007183076.tif 000003
【図２】
2007183076.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】
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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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