(57)【要約】【課題】  扁平多孔チューブ１４を同一向きで厚み方向に積層した時に隣り合う扁平多孔チューブ１４との間に所定間隔の空間３２を確保する。【解決手段】  内部に長手方向で貫通する冷媒通路１４１を形成した熱交換用の扁平多孔チューブ１４であり、同一向きで厚み方向に積層した時に隣り合う扁平多孔チューブ１４との間に所定間隔の空間３２を確保するための機能部位として、扁平面に太い凸条１４２を設けている。  これによれば、扁平多孔チューブ１４を同一向きで厚み方向に積層した時に太い凸条１４２がスペーサーの役割を成し、隣り合う扁平多孔チューブ１４との間に所定間隔の空間３２を確保することができる。これにより、チューブ間隔の製造ばらつきを抑え、熱交換性能や圧力損失などのばらつきを抑制することができる。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に長手方向で貫通する流体流通孔（１４１）を形成した熱交換用の扁平チューブ（１４）であり、
同一向きで厚み方向に積層した時に隣り合う前記扁平チューブ（１４）との間に所定間隔の空間（３２）を確保するための機能部位として、扁平面に太い凸条（１４２）を設けたことを特徴とする熱交換用チューブ。
【請求項２】
前記太い凸条（１４２）を、前記長手方向に連続させて設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換用チューブ。
【請求項３】
前記太い凸条（１４２）を、押し出し成形もしくは引き抜き成形で形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換用チューブ。
【請求項４】
前記太い凸条（１４２）を、前記扁平チューブ（１４）の幅方向端部を曲げ加工して形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換用チューブ。
【請求項５】
前記太い凸条（１４２）を、両側の扁平面に設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の熱交換用チューブ。
【請求項６】
伝熱促進のための機能部位として前記空間（３２）内に突出する細い凸起（１４３）を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の熱交換用チューブ。
【請求項７】
前記細い凸起（１４３）の高さを、前記太い凸条（１４２）で確保される前記空間（３２）の高さと同等以下としたことを特徴とする請求項６に記載の熱交換用チューブ。
【請求項８】
前記太い凸条（１４２）、もしくは前記太い凸条（１４２）と前記細い凸起（１４３）とを前記扁平面の片側にのみ設けたことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の熱交換用チューブ。
【請求項９】
前記細い凸起（１４３）を、前記扁平面の両側で交互にずらして設けたことを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の熱交換用チューブ。
【請求項１０】
前記細い凸起（１４３）を、押し出し成形もしくは引き抜き成形で形成したことを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載の熱交換用チューブ。
【請求項１１】
前記細い凸起（１４３）を、前記扁平面からの切り起こし加工して形成したことを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載の熱交換用チューブ。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の熱交換用チューブ（１４）を厚み方向に積層して用い、前記流体流通孔（１４１）を高圧の第１流体が流通する第１流体流路（１４１）、前記空間（３２）を低圧の第２流体が流通する第２流体流路（３２）として構成して前記第１、第２流体間で熱交換を行うことを特徴とする熱交換器。
【請求項１３】
前記熱交換用チューブ（１４）を丸めて渦巻き状として厚み方向に積層し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】
複数本の前記熱交換用チューブ（１４）を段積みして厚み方向に積層したことを特徴とする請求項１２に記載の熱交換器。
【請求項１５】
前記太い凸条（１４２）部をろう付けすることによって前記第２流体流路（３２）の幅方向端部を密閉したことを特徴とする請求項１２に記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記第１流体流路（１４１）を流通する前記第１流体の流れ方向と、前記第２流体流路（３２）を流通する前記第２流体の流れ方向とが互いに対向することを特徴とする請求項１２ないし請求項１４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１７】
前記第１流体として冷媒、前記第２流体として水を流通させることを特徴とする請求項１２ないし請求項１６のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１８】
前記第１流体として高圧冷媒、前記第２流体として低圧冷媒を流通させることを特徴とする請求項１２ないし請求項１６のいずれか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、熱交換用チューブおよびそれを用いた熱交換器に関するものであり、第１流体と第２流体との間で熱を授受する熱交換器に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、下記特許文献１に示す熱交換器がある。これは、内部に長手方向で貫通する複数の孔を並列に形成するとともに、外側の一方の扁平面に前記孔と並行する複数の突条を一体に形成した扁平チューブを渦巻き状に形成し、前記複数の孔を流通する高圧の冷媒と、前記扁平チューブ間の前記突条間を流通する低圧の冷媒とで熱交換するようにしたものである。
【特許文献１】特許第３３９７０２１号
【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、上述の熱交換器では、スペーサーとインナーフィンとの役割をする前記突条が、渦巻き状に形成する際につぶれて流体流路が狭くなるという問題がある。また、つぶれないように強度を持たせると、突条の板厚が厚くなってチューブ間の流路面積が減少し、そこを流れる流体の圧力損失が大きくなるという問題がある。
【０００４】
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、扁平チューブを同一向きで厚み方向に積層した時に隣り合う扁平チューブとの間に所定間隔の空間を確保することのできる熱交換用チューブおよび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】
【０００５】
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１８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、内部に長手方向で貫通する流体流通孔（１４１）を形成した熱交換用の扁平チューブ（１４）であり、
同一向きで厚み方向に積層した時に隣り合う扁平チューブ（１４）との間に所定間隔の空間（３２）を確保するための機能部位として、扁平面に太い凸条（１４２）を設けたことを特徴としている。
【０００６】
この請求項１に記載の発明によれば、扁平チューブ（１４）を同一向きで厚み方向に積層した時に太い凸条（１４２）がスペーサーの役割を成し、隣り合う扁平チューブ（１４）との間に所定間隔の空間（３２）を確保することができる。これにより、チューブ間隔の製造ばらつきを抑え、熱交換性能や圧力損失などのばらつきを抑制することができる。また、当然ながら本発明の太い凸条（１４２）は、スペーサーの役割だけではなく、インナーフィンとして伝熱面を拡大して熱交換効率を向上させる役割も成す。
【０００７】
なお、本発明の太い凸条（１４２）の位置は限定するものではなく、扁平チューブ（１４）の幅方向端部で設けても良いし、幅方向の中程に設けても良い。また、条数も限定するものではなく、最少では中央に１条設けても成立するが、所定間隔の安定性からいうと２条以上が望ましく、幅広のチューブでは太い凸条（１４２）間での撓みも考慮して適度な間隔で複数条設けても良い。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の熱交換用チューブにおいて、太い凸条（１４２）を、長手方向に連続させて設けたことを特徴としている。この請求項２に記載の発明によれば、太い凸条（１４２）が梁として作用するため、耐圧性を向上させることがでるうえ、長手方向全域での均一性も保ち易くなる。また、押し出し成形や引き抜き成形での形成に適した形状となる。また、太い凸条（１４２）を幅方向端部側に設けて連続させれば、スペーサーの役割だけではなく、第２流体が流通する空間（３２）の外壁としても利用することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の熱交換用チューブにおいて、太い凸条（１４２）を、押し出し成形もしくは引き抜き成形で形成したことを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、流体流通孔（１４１）を形成したチューブ本体部と併せて押し出し成形もしくは引き抜き成形で形成することにより、生産性の良い扁平チューブ（１４）とすることができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の熱交換用チューブにおいて、太い凸条（１４２）を、扁平チューブ（１４）の幅方向端部を曲げ加工して形成したことを特徴としている。太い凸条（１４２）はこのように、曲げ加工で形成しても良く、この請求項４に記載の発明によれば、曲げ加工前の扁平チューブ（１４）を押し出し成形もしくは引き抜き成形し易い形状とすることができる。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の熱交換用チューブにおいて、太い凸条（１４２）を、両側の扁平面に設けたことを特徴としている。この請求項５に記載の発明によれば、所定間隔の空間（３２）を確保するための太い凸条（１４２）の高さを両側の扁平面に分割することなり、太い凸条（１４２）の高さを低くできることより、形成し易い扁平チューブ（１４）とすることができる。なお、積層した場合に太い凸条（１４２）同士が突き当たる位置関係としている。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の熱交換用チューブにおいて、伝熱促進のための機能部位として空間（３２）内に突出する細い凸起（１４３）を設けたことを特徴としている。この請求項６に記載の発明によれば、細い凸起（１４３）がインナーフィンとなって伝熱面を拡大することにより、熱交換効率を向上させることができる。また、先の太い凸条（１４２）は、チューブ輸送時などにこの細い凸起（１４３）を保護する役割も成す。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の熱交換用チューブにおいて、細い凸起（１４３）の高さを、太い凸条（１４２）で確保される空間（３２）の高さと同等以下としたことを特徴としている。この請求項７に記載の発明によれば、細い凸起（１４３）をつぶすことなく、太い凸条（１４２）で空間（３２）の高さ寸法の精度を確保することができる。
【００１４】
また、請求項８に記載の発明では、請求項６または請求項７に記載の熱交換用チューブにおいて、太い凸条（１４２）、もしくは太い凸条（１４２）と細い凸起（１４３）とを扁平面の片側にのみ設け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、反対側の扁平面には凸部が無くて平面のままで残ることより、扁平チューブ（１４）が扱い易くなる。
【００１５】
また、請求項９に記載の発明では、請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の熱交換用チューブにおいて、細い凸起（１４３）を、扁平面の両側で交互にずらして設けたことを特徴としている。この請求項９に記載の発明によれば、扁平チューブ（１４）の片側扁平面に形成する細い凸起（１４３）の間隔を広くすることができることより、扁平チューブ（１４）の成形性を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項１０に記載の発明では、請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載の熱交換用チューブにおいて、細い凸起（１４３）を、押し出し成形もしくは引き抜き成形で形成したことを特徴としている。この請求項１０に記載の発明によれば、流体流通孔（１４１）を形成したチューブ本体部や太い凸条（１４２）と併せて押し出し成形もしくは引き抜き成形で形成することにより、生産性の良い扁平チューブ（１４）とすることができる。
【００１７】
また、請求項１１に記載の発明では、請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載の熱交換用チューブにおいて、細い凸起（１４３）を、扁平面からの切り起こし加工して形成したことを特徴としている。細い凸起（１４３）は強度が不要のため、切り起こし加工で形成しても良く、この請求項１１に記載の発明によれば、切り起こし加工前の扁平チューブ（１４）を押し出し成形もしくは引き抜き成形し易い形状とすることができる。
【００１８】
また、請求項１２に記載の発明では、請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の熱交換用チューブ（１４）を厚み方向に積層して用い、流体流通孔（１４１）を高圧の第１流体が流通する第１流体流路（１４１）、空間（３２）を低圧の第２流体が流通する第２流体流路（３２）として構成して第１、第２流体間で熱交換を行うことを特徴としている。この請求項１２に記載の発明によれば、チューブ間隔の製造ばらつきを抑え、熱交換性能や圧力損失などのばらつきを抑制した熱交換器とすることができる。
【００１９】
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、熱交換用チューブ（１４）を丸めて渦巻き状として厚み方向に積層したことを特徴としている。この請求項１３に記載の発明によれば、本発明の扁平チューブ（１４）は丸めて渦巻き状として厚み方向に積層する熱交換器に用いて好適である。
【００２０】
また、請求項１４に記載の発明では、請求項１２に記載の熱交換器において、複数本の熱交換用チューブ（１４）を段積みして厚み方向に積層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、本発明の扁平チューブ（１４）は複数本の熱交換用チューブ（１４）を段積みして厚み方向に積層する熱交換器に用いても好適である。
【００２１】
また、請求項１５に記載の発明では、請求項１２に記載の熱交換器において、太い凸条（１４２）部をろう付けすることによって第２流体流路（３２）の幅方向端部を密閉したことを特徴としている。この請求項１５に記載の発明によれば、太い凸条（１４２）部を外壁とすることにより、後述の実施形態で説明するシェル＆チューブタイプの熱交換器（２）における外板（１１）や側板（１２、１３）などによるシェル部分を不要とすることが可能となる。
【００２２】
また、請求項１６に記載の発明では、請求項１２ないし請求項１４のいずれか１項に記載の熱交換器において、第１流体流路（１４１）を流通する第１流体の流れ方向と、第２流体流路（３２）を流通する第２流体の流れ方向とが互いに対向することを特徴としている。この請求項１６に記載の発明によれば、両流体間での熱交換効率を向上させることができる。
【００２３】
また、請求項１７に記載の発明では、請求項１２ないし請求項１６のいずれか１項に記載の熱交換器において、第１流体として冷媒、第２流体として水を流通させる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、本熱交換器を車両用や家庭用の水−冷媒熱交換器に適用することができる。
【００２４】
例えば車両用ならば、空調用冷凍サイクルにおいて、放熱器にて大気中に放熱している熱を本熱交換器を用いてエンジン冷却水側に排出させることにより、エンジン起動直後で水温が充分に暖まっていない状況化で水温を上昇させ、エンジンの暖機を促進させてエミッション対応するとともに、冬季では暖房性能向上にも利用することができる。また家庭用ならば、給湯装置に利用することができる。
【００２５】
また、請求項１８に記載の発明では、請求項１２ないし請求項１６のいずれか１項に記載の熱交換器において、第１流体として高圧冷媒、第２流体として低圧冷媒を流通させる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、本熱交換器を蒸気圧縮式冷凍サイクルの内部熱交換器（４）に適用することができる。例えば、二酸化炭素冷媒はＲ１３４ａなどのフロン系冷媒と比べて定圧比熱が大きいため、低圧側熱交換器の入口側の乾き度が大きくなる。
【００２６】
そのため、低圧側熱交換器の入口側と出口側でのエンタルピ差が小さくなり、低圧側熱交換器（６）の空気冷却能力が低下する。そこで、本発明の熱交換器を利用して高圧側熱交換器（３）で冷却された冷媒と低圧側熱交換器（６）で熱交換を終えた冷媒との間で熱交換をし、低圧側熱交換器（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を向上させるのに利用することができる。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】
【００２７】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態（請求項１〜３、１２、１３、１５〜１７に対応）について、添付した図１〜５を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の熱交換器を水−冷媒熱交換器２に用いた冷凍サイクルの模式図であり、図２は、本発明の第１実施形態における熱交換器２の正面図であり、図３は図２中のＡ−Ａ断面図である。また、図４は冷媒（第１流体）の流れと水（第２流体）の流れとを示す模式図であり、図５は、本発明の第１実施形態における扁平多孔チューブ１４の断面図である。まず、冷媒回路Ｒを説明する。
【００２８】
二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒として用いており、圧縮機１で圧縮（本実施形態では、約１５ＭＰａ）された高温高圧のガス冷媒は、水−冷媒熱交換器２にて温水回路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とを通過して更に冷却される。ガスクーラ３は、冷媒回路Ｒの放熱器を構成するものである。
【００２９】
また、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するものである。これは、ＣＯ２冷媒が従来のＲ１３４ａ冷媒などと比べて定圧比熱が大きいため、エバポレータ６の入口側の乾き度が大きくなる。そのため、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の空気冷却能力が低下する。
【００３０】
そこで、内部熱交換器４を用いてガスクーラ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し、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るものである。内部熱交換器４を流出した冷媒は、減圧器５で減圧（本実施形態では、約５ＭＰａ）された後エバポレータ６に流入する。エバポレータ６は、冷媒回路Ｒの蒸発器を構成するものであり、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。
【００３１】
エバポレータ６から流出した低温のガス冷媒は、一端アキュームレータ７に流入して気液分離し、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。次に、温水回路Ｗを説明する。温水回路Ｗには、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が設けられており、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。
【００３２】
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。次に、熱交換器２について述べる。
【００３３】
１０は熱交換器２のケーシングで、このケーシング１０は、アルミニウム（本実施形態では、Ａ３００３）製の板を丸めて円筒状に形成した外板１１と、円盤状に形成されて外板１１の軸方向両端側にろう付けされたアルミニウム製の側板１２、１３とから構成されている。
【００３４】
ケーシング１０の内部には、圧縮機１から吐出された高温高圧冷媒が流れるアルミニウム（本実施形態では、Ａ１０５０）製の扁平多孔チューブ（チューブ）１４が配置されている。本実施形態では、この扁平多孔チューブ１４が図２に示すように、渦巻き状に形成している。そして、この渦巻き外方側端部を、外板１１の円筒面からケーシング１０の外方に突出させている。
【００３５】
この扁平多孔チューブ１４には、図５に示すように、渦巻き中心側端部から渦巻き外方側端部まで貫通する複数の冷媒通路（流体流通孔、第１流体流路）１４１が並列に形成されており、高圧冷媒はこの冷媒通路１４１内を流れる。また、扁平多孔チューブ１４の扁平面には、渦巻き中心側から渦巻き外方側まで渦巻きに沿って複数のスペーサー部（太い凸条）１４２が一体に形成されており（図５参照）、扁平多孔チューブ１４は、図２に示すように、このスペーサー部１４２と隣り合う扁平多孔チューブ１４とが接触するように緻密に形成されている。
【００３６】
扁平多孔チューブ１４は、冷媒通路１４１およびスペーサー部１４２とを、共に押出し成形法により一体に成形している。また、扁平多孔チューブ１４の扁平面のうち、渦巻きの隣り合うチューブの扁平面と接触しない部位（図２のＢ部）と、渦巻き中心部（図２のＣ部）には、スペーサー部１４２が設けられていない。
【００３７】
そして、扁平多孔チューブ１４の幅方向側面と側板１２、１３とはろう付けされており、外板１１の内面の一部と扁平多孔チューブ１４の渦巻き外方面の一部とがろう付けされている。
【００３８】
また、扁平多孔チューブ１４の渦巻き中心側端部には、図２、３に示すように、扁平多孔チューブ１４に冷媒を供給するためパイプ状に形成された第１ヘッダタンク１７が設けられている。この第１ヘッダタンク１７は、アルミニウム（本実施形態では、Ａ３００３）製のパイプ１８と、パイプ１８の一方側端部を閉塞するアルミニウム（本実施形態では、Ａ３００３）製の蓋１９と、配管を接続するため他端側に設けられたユニオン２０とから構成されている。
【００３９】
なお、蓋１９とユニオン２０とは、それぞれパイプ１８にろう付けされている。パイプ１８の円筒面には、図示されていない長穴が設けられており、扁平多孔チューブ１４の渦巻き中心側端部が、この長穴に挿入された状態でパイプ１８にろう付けされている。これにより、流体流通孔１４１と第１ヘッダタンク１７（パイプ１８）内の孔とが連通している。
【００４０】
また、扁平多孔チューブ１４の渦巻き外方側端部には、扁平多孔チューブ１４の流体流通孔１４１を通過した冷媒を回収するためパイプ状に形成された第２ヘッダタンク２１がろう付けされている。この第２ヘッダタンク２１は、第１ヘッダタンク１７と同様にアルミニウム製のパイプ２２と、パイプ２２の一方側端部を閉塞するアルミニウム製の蓋２３と、配管を接続するため他端側に設けられたユニオン２４とから構成されている。なお、蓋２３とユニオン２４とは、それぞれパイプ２２にろう付けされている。
【００４１】
パイプ２２の円筒面には、図示されていない長穴が設けられており、扁平多孔チューブ１４の渦巻き外方側端部が、この長穴に挿入された状態でパイプ２２とろう付けされている。これにより、流体流通孔１４１と第２ヘッダタンク２４（パイプ２２）内の穴とが連通している。以上の構成により、図４に示すように、第１ヘッダタンク１７から扁平多孔チューブ１４の流体流通孔１４１を経て第２ヘッダタンク２１へと高圧の冷媒が流れる高圧冷媒流路２５が形成されている。
【００４２】
また、図２、３に示すように、ケーシング１０のうち扁平多孔チューブ１４によって形成された渦巻き外方側に相当する部位の外板１１の円筒面には、高圧冷媒と熱交換を行うエンジン冷却水が流入する第１開口部２６が設けられており、この第１開口部２６にはアルミニウム製のパイプ２７がろう付けされ、その先端には、配管を接続するためのユニオン２８がろう付けされている。
【００４３】
そして、ケーシング１０のうち扁平多孔チューブ１４によって形成された渦巻き中心側に相当する側板１３の中央部には、エンジン冷却水が流出する第２開口部２９が設けられており、この第２開口部２９にはアルミニウム製のパイプ３０がろう付けされ、その先端には、配管を接続するためのユニオン３１がろう付けされている。
【００４４】
以上の構成により、図４に示すように、第１開口部２６から扁平多孔チューブ１４のスペーサー部１４２によって形成された渦巻き状の空間３２に沿い、第２開口部２９へとエンジン冷却水が流れる温水流路３２が形成されている。なお、図４から明らかなように、高圧冷媒の流れとエンジン冷却水の流れとは対向している。次に、本実施形態における熱交換器２の製造方法について、その工程毎に述べる。
【００４５】
１．扁平多孔チューブ成形工程
アルミニウム製のチューブ材料から、図５に示すように、冷媒通路１４１とスペーサー部１４２とが一体に形成されるように押出し成形し、扁平多孔チューブ材を作成する。
【００４６】
２．曲げ工程
扁平多孔チューブ成形工程で成形された扁平多孔チューブ材を、図２に示すように渦巻き状に曲げ加工する。具体的には、まず、扁平多孔チューブ材の一端（渦巻きの中心）側から所定寸法だけ、スペーサー部１４２を切削などの手段で削り取る。次に、図示しないが、扁平多孔チューブ材の一端（渦巻きの中心）側を円筒状の芯金に仮固定する。そして、この芯金を回転させ、ローラを扁平多孔チューブ材の渦巻き外方に相当する側から芯金方向に所定の力で押しつけて、隣合うチューブの面にスペーサー部１４２が接触するように緻密に扁平多孔チューブ材を芯金に巻き付けながら渦巻き状に曲げていく。
【００４７】
このときローラは、芯金の回転とともにその回転中心が渦巻き外方側に移動するように構成されており、これにより、扁平多孔チューブ材は、スペーサー部１４２が隣り合うチューブの面に接触するように緻密に曲げられてゆく。そして、扁平多孔チューブ材を芯金に所定回数巻き付けた後、渦巻き終端部の寸法が所定寸法となるように切断する。次に、渦巻き終端部のスペーサー部１４２を切削などの手段で削り取り、図２に示すように、渦巻き終端部を渦巻き半径外方向に曲げる。
【００４８】
３．ヘッダタンク形成工程
アルミニウム製のパイプ材を所定長さに切断し、その円筒面に扁平多孔チューブ１４が挿入される長穴を設け、パイプ１８、２２を作成する。そして、両パイプ１８、２２の一端側にそれぞれアルミニウム製の蓋１９、２３をろう付けする。次に、両パイプ１８、２２の他端側にそれぞれユニオン２０、２４をろう付けする。
【００４９】
４．ケーシング形成工程
アルミニウム製の板を所定形状に切断し、第１開口部２６を打ち抜いて外板材を形成する。次に、この外板材を円筒状に曲げ加工して外板１１を成形する。なお、外板１１の円筒内面にはろう材が被覆されている。また、外板１１の端面突き合わせ部には、扁平多孔チューブ１４からスペーサー部１４２を取り除いた厚みとほぼ等しい隙間を設ける。さらに、アルミニウム製の板から所定形状にプレス成形して側板１２、１３を形成し、側板１３には、側板１３のプレスとともに第２開口部２９を形成する。なお、側板１２、１３の内面側はろう材が被覆されている。
【００５０】
５．ロウ付け工程
第１ヘッダタンク１７の長穴に、扁平多孔チューブ１４の渦巻き中心側端部を挿入し、ロウ付けする。同様に、第２ヘッダタンク２１の長穴に、扁平多孔チューブ１４の渦巻き外方側端部を挿入し、ロウ付けする。次に、両ヘッダタンク１７、２１がろう付けされた扁平多孔チューブ１４を、扁平多孔チューブ１４の渦巻き外方側端部が外板１１の隙間に挿入されるように外板１１内に挿入する。そして、治具などを用いて、側板１２、１３をそれぞれ外板１１の端部に組付けるとともに、パイプ２７、３０およびユニオン２８、３１を組付ける。そして、炉内で加熱してろう付けを行う。
【００５１】
６．検査工程
ロウ付けが完了した熱交換器２を炉内から取り出し、寸法およびロウ付け不良の有無などを検査する。以上の６つ工程より熱交換器２の製造が完了する。なお、製造工程の順序は、上述の１〜５の順序に限られるものではなく、１〜４工程までを同時平行して行っても良い。
【００５２】
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、内部に長手方向で貫通する冷媒通路１４１を形成した熱交換用の扁平多孔チューブ１４であり、同一向きで厚み方向に積層した時に隣り合う扁平多孔チューブ１４との間に所定間隔の温水通路３２を確保するための機能部位として、扁平面にスペーサー部１４２を設けている。
【００５３】
これによれば、扁平多孔チューブ１４を同一向きで厚み方向に積層した時に太い凸条１４２がスペーサーの役割を成し、隣り合う扁平多孔チューブ１４との間に所定間隔の温水通路３２を確保することができる。これにより、チューブ間隔の製造ばらつきを抑え、熱交換性能や圧力損失などのばらつきを抑制することができる。また、当然ながら本発明の太い凸条１４２は、スペーサーの役割だけではなく、インナーフィンとして伝熱面を拡大して熱交換効率を向上させる役割も成す。
【００５４】
また、スペーサー部１４２を、長手方向に連続させて設けている。これによれば、太い凸条１４２が梁として作用するため、耐圧性を向上させることがでるうえ、長手方向全域での均一性も保ち易くなる。また、押し出し成形や引き抜き成形での形成に適した形状となる。また、スペーサー部１４２を幅方向端部側に設けて連続させれば、スペーサーの役割だけではなく、第２流体が流通する温水通路３２の外壁としても利用することができる。
【００５５】
また、スペーサー部１４２を、押し出し成形もしくは引き抜き成形で形成している。これによれば、冷媒通路１４１を形成したチューブ本体部と併せて押し出し成形もしくは引き抜き成形で形成することにより、生産性の良い扁平多孔チューブ１４とすることができる。
【００５６】
また、上述の扁平多孔チューブ１４を厚み方向に積層して用い、流体流通孔１４１を高圧の第１流体が流通する第１流体流路１４１、空間３２を低圧の第２流体が流通する第２流体流路３２として構成して第１、第２流体間で熱交換を行うようにしている。これによれば、チューブ間隔の製造ばらつきを抑え、熱交換性能や圧力損失などのばらつきを抑制した熱交換器とすることができる。
【００５７】
また、扁平多孔チューブ１４を丸めて渦巻き状として厚み方向に積層している。これによれば、本発明の扁平多孔チューブ１４は丸めて渦巻き状として厚み方向に積層する熱交換器に用いて好適である。また、スペーサー部１４２をろう付けすることによって温水通路３２の幅方向端部を密閉している。これによれば、スペーサー部１４２を外壁とすることにより、シェル＆チューブタイプの熱交換器２における外板１１や側板１２、１３などによるシェル部分を不要とすることが可能となる。
【００５８】
また、冷媒通路１４１を流通する冷媒の流れ方向と、温水通路３２を流通するエンジン冷却水の流れ方向とが互いに対向するようにしている。これによれば、両流体間での熱交換効率を向上させることができる。またこのように、第１流体として冷媒、第２流体として水を流通させている。これによれば、本熱交換器を車両用や家庭用の水−冷媒熱交換器に適用することができる。
【００５９】
例えば車両用ならば、空調用冷凍サイクルにおいて、放熱器にて大気中に放熱している熱を本熱交換器を用いてエンジン冷却水側に排出させることにより、エンジン起動直後で水温が充分に暖まっていない状況化で水温を上昇させ、エンジンの暖機を促進させてエミッション対応するとともに、冬季では暖房性能向上にも利用することができる。また家庭用ならば、給湯装置に利用することができる。
【００６０】
（第１変形例）
図６は、本発明の第１変形例（請求項５に対応）における扁平多孔チューブ１４の断面図である。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態では、スペーサー部１４２を、両側の扁平面に設けている。これによれば、所定間隔の温水通路３２を確保するためのスペーサー部１４２の高さを両側の扁平面に分割することなり、スペーサー部１４２の高さを低くできることより、形成し易い扁平多孔チューブ１４とすることができる。なお、積層した場合にスペーサー部１４２同士が突き当たる位置関係としている。
【００６１】
（第２変形例）
図７は、本発明の第２変形例（請求項６〜８、１０に対応）における扁平多孔チューブ１４の断面図である。上述した実施形態、変形例と異なる特徴部分を説明する。本変形例では、まず、伝熱促進のための機能部位として空間３２内に突出するインナーフィン（細い凸起）１４３を設けている。これによれば、細い凸起１４３がインナーフィンとなって伝熱面を拡大することにより、熱交換効率を向上させることができる。また、先のスペーサー部１４２は、チューブ輸送時などにこのインナーフィン１４３を保護する役割も成す。
【００６２】
また、インナーフィン１４３の高さを、スペーサー部１４２で確保される空間３２の高さと同等以下としている。これによれば、インナーフィン１４３をつぶすことなく、スペーサー部１４２で空間３２の高さ寸法の精度を確保することができる。また、スペーサー部１４２とインナーフィン１４３とを扁平面の片側にのみ設けている。これによれば、反対側の扁平面には凸部が無くて平面のままで残ることより、扁平多孔チューブ１４が扱い易くなる。
【００６３】
また、インナーフィン１４３を、押し出し成形もしくは引き抜き成形で形成している。これによれば、冷媒通路１４１を形成したチューブ本体部やスペーサー部１４２と併せて押し出し成形もしくは引き抜き成形で形成することにより、生産性の良い扁平多孔チューブ１４とすることができる。
【００６４】
（第３変形例）
図８は、本発明の第３変形例における扁平多孔チューブ１４の断面図である。上述した実施形態、変形例と異なる特徴部分として本変形例のようにスペーサー部１４２とインナーフィン１４３とを扁平面の両側に設けても良い。
【００６５】
（第４変形例）
図９は、本発明の第４変形例における扁平多孔チューブ１４の断面図である。本発明のスペーサー部１４２の位置は限定するものではなく、上述した実施形態、変形例のように扁平多孔チューブ１４の幅方向端部で設けても良いし、本変形例のように幅方向の中程に設けても良い。また、条数も限定するものではなく、最少では中央に１条設けても成立するが、所定間隔の安定性からいうと２条以上が望ましく、幅広のチューブではスペーサー部１４２間での撓みも考慮して適度な間隔で複数条設けても良い。
【００６６】
（第５変形例）
図１０は、本発明の第５変形例（請求項９に対応）における扁平多孔チューブ１４の断面図である。上述した実施形態、変形例と異なる特徴部分を説明する。本変形例では、インナーフィン１４３を、扁平面の両側で交互にずらして設けしている。これによれば、扁平多孔チューブ１４の片側扁平面に形成するインナーフィン１４３の間隔を広くすることができることより、扁平多孔チューブ１４の成形性を向上させることができる。
【００６７】
（第２実施形態）
図１１は、本発明の第２実施形態（請求項１４に対応）における熱交換器２の斜視図である。１０は熱交換器２のケーシングで、このケーシング１０は、アルミニウム（本実施形態では、Ａ３００３）製の板を折って角筒状に形成した外板１１と、矩形に形成されて外板１１の軸方向両端側にろう付けされたアルミニウム製の側板１２、１３とから構成されている。
【００６８】
ケーシング１０の内部には、圧縮機１から吐出された高温高圧冷媒が流れるアルミニウム（本実施形態では、Ａ１０５０）製の扁平多孔チューブ１４が複数本、厚み方向に積層（段積み）した状態で配置されている。そして、各扁平多孔チューブ１４の両端部を、側板１２、１３からケーシング１０の外方に突出させている。
【００６９】
この扁平多孔チューブ１４は、図７の第２変形例で示した扁平多孔チューブ１４を用いているが、他のタイプの扁平多孔チューブ１４であっても同様である。扁平多孔チューブ１４には長手方向の一端から他端まで貫通する複数の冷媒通路１４１が並列に形成されており、高圧冷媒はこの冷媒通路１４１内を流れる。
【００７０】
また、扁平多孔チューブ１４の片側の扁平面には、冷媒通路１４１と並行し、幅方向の両端部にはスペーサー部である太い凸条１４２、その間にはインナーフィンである複数の細い凸起１４３が一体に形成されている。扁平多孔チューブ１４は、スペーサー部１４２と隣り合う扁平多孔チューブ１４とが接触するように緻密に形成されている。
【００７１】
また、扁平多孔チューブ１４の扁平面のうち、側板１２、１３近傍の部分にはスペーサー部１４２およびインナーフィン１４３が設けられていない。そして、積層した扁平多孔チューブ列の幅方向側面と積層方向両面とは、外板１１の内面とろう付けされている。そして、側板１２、１３から突出した各扁平多孔チューブ１４の端部には、扁平多孔チューブ１４に冷媒を供給するためパイプ状に形成された第１ヘッダタンク１７が設けられている。
【００７２】
この第１ヘッダタンク１７は、アルミニウム（本実施形態では、Ａ３００３）製のパイプ１８と、パイプ１８の一方側端部を閉塞するアルミニウム（本実施形態では、Ａ３００３）製の図示しない蓋と、配管を接続するため他端側に設けられた図示しないユニオンとから構成されている。なお、蓋とユニオンとは、それぞれパイプ１８にろう付けされている。
【００７３】
パイプ１８の円筒面には、図示しない長孔が複数設けられており、扁平多孔チューブ１４の一方の端部が、この長孔に挿入された状態でパイプ１８にろう付けされている。これにより、冷媒通路１４１と第１ヘッダタンク１７（パイプ１８）内の孔とが連通している。また、扁平多孔チューブ１４の他端側には、扁平多孔チューブ１４の冷媒通路１４１を通過した冷媒を回収するためパイプ状に形成された第２ヘッダタンク２１がろう付けされている。
【００７４】
この第２ヘッダタンク２１は、第１ヘッダタンク１７と同様にアルミニウム製のパイプ２２と、パイプ２２の一方側端部を閉塞するアルミニウム製の図示しない蓋と、配管を接続するため他端側に設けられた図示しないユニオンとから構成されている。なお、蓋とユニオンとは、それぞれパイプ２２にろう付けされている。パイプ２２の円筒面には、図示しない長孔が設けられており、扁平多孔チューブ１４の他端部が、この長孔に挿入された状態でパイプ２２とろう付けされている。
【００７５】
これにより、冷媒通路１４１と第２ヘッダタンク２４（パイプ２２）内の孔とが連通している。以上の構成により、図１１に示すように、第１ヘッダタンク１７から扁平多孔チューブ１４の冷媒通路１４１を経て第２ヘッダタンク２１へと高圧の冷媒が流れる高圧冷媒流路２５が形成されている。
【００７６】
また、図１１に示すように、ケーシング１０において側板１３近傍の外板１１の角筒面には、高圧冷媒と熱交換を行うエンジン冷却水が流入する第１開口部２６が設けられており、この第１開口部２６にはアルミニウム製のパイプ２７がろう付けされ、その先端には、配管を接続するための図示しないユニオンがろう付けされている。
【００７７】
また、ケーシング１０において側板１２近傍の外板１１の角筒面には、エンジン冷却水が流出する第２開口部２９が設けられており、この第２開口部２９にはアルミニウム製のパイプ３０がろう付けされ、その先端には、配管を接続するための図示しないユニオンがろう付けされている。なお、第１開口部２６と第２開口部２９とは略対向する位置に配設している。
【００７８】
以上の構成により、図１１に示すように、第１開口部２６から扁平多孔チューブ１４のスペーサー部１４２によって形成された空間３２に沿い、第２開口部２９へとエンジン冷却水が流れる温水流路３２が形成されている。なお、図１１から明らかなように、高圧冷媒の流れとエンジン冷却水の流れとは対向している。次に、本実施形態における熱交換器２の製造方法について、その工程毎に述べる。
【００７９】
１．扁平多孔チューブ製作工程
アルミニウム製のチューブ材料から、図７に示すように、冷媒通路１４１、スペーサー部１４２、インナーフィン１４３が一体に形成されるように押出し成形し、扁平多孔チューブ材を作成する。次に、扁平多孔チューブ成形工程で成形された扁平多孔チューブ材を所定長さで複数本に切断し、両端から所定寸法の部分はスペーサー部１４２とインナーフィン１４３とを切削などの手段で削り取る。
【００８０】
２．ヘッダタンク形成工程
アルミニウム製のパイプ材を所定長さに切断し、その円筒面に扁平多孔チューブ１４が挿入される複数の長孔を設け、パイプ１８、２２を作成する。そして、両パイプ１８、２２の一端側にそれぞれアルミニウム製の蓋をろう付けする。次に、両パイプ１８、２２の他端側にそれぞれユニオンをろう付けする。
【００８１】
３．ケーシング形成工程
アルミニウム製の板を所定形状に切断し、第１、第２開口部２６、２９を打ち抜いて外板材を形成する。次に、この外板材を角筒状に曲げ加工して外板１１を成形する。なお、外板１１の角筒内面にはろう材が被覆されている。また、アルミニウム製の板から所定形状に側板１２、１３を形成し、側板１２、１３には、扁平多孔チューブ１４が貫通する複数の長孔を設ける。なお、側板１２、１３の内面側はろう材が被覆されている。
【００８２】
４．組み立て、ロウ付け工程
外板１１の角筒の中に積層した扁平多孔チューブ列を挿入する。次に、角扁平多孔チューブ１４の両端部に両側から側板１２、１３とヘッダタンク１７、２１を挿入し、治具などを用いて固定する。また、外板１１の外面に設けた第１、第２開口部２６、２９にはパイプ２７、３０およびユニオンをセットし、これも治具などを用いて固定する。そして、炉内で加熱して一体ロウ付けを行う。
【００８３】
５．検査工程
ロウ付けが完了した熱交換器２を炉内から取り出し、寸法およびロウ付け不良の有無などを検査する。以上の６つ工程より熱交換器２の製造が完了する。なお、製造工程の順序は、上述の１〜４の順序に限られるものではなく、１〜３工程までを同時平行して行っても良い。
【００８４】
最後に、前述した第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、複数本の扁平多孔チューブ１４を厚み方向に段積みして積層している。これによれば、本発明の扁平多孔チューブ１４は複数本の扁平多孔チューブ１４を段積みして厚み方向に積層する熱交換器に用いても好適である。
【００８５】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、スペーサー部１４２を押し出し成形にて形成しているが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、スペーサー部１４２は、図５に示すように、押出し成形後の扁平多孔チューブ材の幅方向端部Ｄを曲げ加工して形成したものであっても良い（請求項４に対応）。これによれば、曲げ加工前の扁平多孔チューブ１４を押し出し成形もしくは引き抜き成形し易い形状とすることができる。
【００８６】
また、上述の実施形態では、インナーフィン１４３を押し出し成形にて形成しているが、インナーフィン１４３は強度が不要のため、扁平面からの切り起こし加工で形成しても良い（請求項１１に対応）。これによれば、切り起こし加工前の扁平多孔チューブ１４を押し出し成形もしくは引き抜き成形し易い形状とすることができる。
【００８７】
また、上述の実施形態では、第１流体として冷媒、第２流体として水を流通させているが、第１流体として高圧冷媒、第２流体として低圧冷媒を流通させても良い（請求項１８に対応）。これによれば、本熱交換器を図１の蒸気圧縮式冷凍サイクルの内部熱交換器４に適用することができる。
【００８８】
例えば、二酸化炭素冷媒はＲ１３４ａなどのフロン系冷媒と比べて定圧比熱が大きいため、エバポレータ６の入口側の乾き度が大きくなる。そのため、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の空気冷却能力が低下する。そこで、本発明の熱交換器を利用してガスクーラ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し、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を向上させるのに利用することができる。
【００８９】
また、第１流体流路１４１の第１流体の流れと、第２流体流路３２の第２流体の流れとを上述の実施形態と反対方向流れとするのはもちろん、同方向流れとしても本発明を実施することができる、また、上述の実施形態では、扁平多孔チューブ１４に複数の流体流通孔１４１が並列に形成されていたが、穴を１つとしたチューブを渦巻き状や段積み状に形成し、このチューブ群を並列に複数並べても本発明を実施することができる。
【００９０】
なお、この場合、チューブの断面形状は、上述の実施形態や各変形例と比べて単純な形状となるので、チューブを引抜き成形しても良い。また、上述の実施形態では、ケーシング１０は、外板１１と側板１２、１３とから構成されていたが、ケーシングを絞り形成して側板１２ないし側板１３のいずれか一方を一体化しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施形態に係わる水−冷媒熱交換器２と内部熱交換器４とを用いた冷凍サイクルの模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態における熱交換器２の正面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ断面図である。
【図４】冷媒（第１流体）の流れと水（第２流体）の流れとを示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態における扁平多孔チューブ１４の断面図である。
【図６】本発明の第１変形例における扁平多孔チューブ１４の断面図である。
【図７】本発明の第２変形例における扁平多孔チューブ１４の断面図である。
【図８】本発明の第３変形例における扁平多孔チューブ１４の断面図である。
【図９】本発明の第４変形例における扁平多孔チューブ１４の断面図である。
【図１０】本発明の第５変形例における扁平多孔チューブ１４の断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態における熱交換器２の斜視図である。
【符号の説明】
【００９２】
１４…扁平多孔チューブ（扁平チューブ）
３２…温水通路（空間、第２流体流路）
１４１…冷媒通路（流体流通孔、第１流体流路）
１４２…スペーサー部（太い凸条）
１４３…インナーフィン（細い凸起）
【図１】
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【図２】
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【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】
2007017132.tif 000009
【図８】
2007017132.tif 000010
【図９】
2007017132.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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