特開 2022-37450 熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022037450

(43)【公開日】2022-03-09

(54)【発明の名称】熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28F 9/02 20060101AFI20220302BHJP

   F28D 1/053 20060101ALI20220302BHJP

【ＦＩ】

F28F9/02 Z

F28F9/02 301E

F28F9/02 301D

F28D1/053 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020141594

(22)【出願日】2020-08-25

(71)【出願人】

【識別番号】519150315

【氏名又は名称】サンデン・アドバンストテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000383

【氏名又は名称】特許業務法人エビス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金子 智

(72)【発明者】

【氏名】岩澤 直孝

(72)【発明者】

【氏名】藤原 章博

【テーマコード（参考）】

3L103

【Ｆターム（参考）】

3L103AA05

3L103CC22

3L103DD08

3L103DD32

3L103DD42

(57)【要約】

【課題】熱交換チューブにおける幅方向の寸法に依らず、ヘッダのサイズを小さくして、熱交換器の外形サイズに対する熱交換領域の拡大を図る。
【解決手段】熱交換器は、一対のヘッダ間に熱交換チューブを複数積層配置した熱交換器であって、ヘッダは、開放部と底部を有する樋状断面のヘッダ部材が、１つのヘッダ部材における底部が他のヘッダ部材の開放部を塞ぐように、熱交換チューブの積層方向に沿って積層されており、ヘッダ部材の側部には、熱交換チューブの端部が嵌装される嵌装孔が設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対のヘッダ間に熱交換チューブを複数積層配置した熱交換器であって、
前記ヘッダは、開放部と底部を有する樋状断面のヘッダ部材が、１つの前記ヘッダ部材における前記底部が他の前記ヘッダ部材の前記開放部を塞ぐように、前記熱交換チューブの積層方向に沿って積層されており、
前記ヘッダ部材の側部には、前記熱交換チューブの端部が嵌装される嵌装孔が設けられていることを特徴とする熱交換器。

【請求項2】

前記熱交換チューブは、前記ヘッダ部材の長手方向に沿って長い扁平断面を有することを特徴とする請求項１記載の熱交換器。

【請求項3】

前記熱交換チューブの両端にそれぞれ前記ヘッダ部材を接続することで一組の熱交換モジュールを構成し、
前記熱交換モジュールが複数積層されていることを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器。

【請求項4】

前記開放部は、当該開放部を塞ぐ前記底部が嵌合する段差部を有することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項記載の熱交換器。

【請求項5】

前記ヘッダは、
積層端の前記ヘッダ部材の前記開放部がヘッダカバーで塞がれており、
前記ヘッダ部材の長手方向端部が、前記ヘッダ部材の積層方向に延在するキャップで塞がれていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項記載の熱交換器。

【請求項6】

前記ヘッダ部材の側部には、前記嵌装孔が、前記ヘッダ部材の長手方向に沿って複数設けられており、
前記ヘッダ部材は、前記嵌装孔の間に、前記ヘッダ部材内を仕切る仕切りが挿入される仕切り溝を備えることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項記載の熱交換器。

【請求項7】

前記嵌装孔は、前記ヘッダ部材の長手方向に対して傾斜角を有することを特徴とする請求項１～６のいずれか１項記載の熱交換器。

【請求項8】

前記嵌装孔は、前記ヘッダ部材の長手方向に交差する方向に凸状の円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項記載の熱交換器。

【請求項9】

前記ヘッダ部材は、積層された前記ヘッダ部材間を区画する前記底部を有する第１のヘッダ部材と、積層された前記ヘッダ部材間を連通させる連通部を有する第２のヘッダ部材とを備え、
前記ヘッダは、前記第１のヘッダ部材と前記第２のヘッダ部材とが任意に積層されていることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項記載の熱交換器。

【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。

【背景技術】

【0002】

ラジエータ、エバポレータ、コンデンサ、ヒータコアなどの熱交換器は、扁平断面形状等で表面積を大きくした熱交換チューブに冷媒等の熱媒体を流通させ、熱交換チューブの表面或いは熱交換チューブの表面に接する熱交換フィンを介して、熱媒体と熱交換チューブ周囲の流体（例えば、空気）との間の熱交換を行っている。このような熱交換器は、熱交換チューブの端部に、ヘッダ（或いはヘッダタンク）と呼ばれる熱媒体の流通溜まり部材が接続されており、このヘッダを介して複数の熱交換チューブへの熱媒体の流出入が行われている（例えば、下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－２１０１４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前述した熱交換器は、ヘッダのサイズをより小さくすることで、熱交換器全体の外形サイズに対する熱交換領域を大きくすることができ、コンパクトで熱交換性能の高い熱交換器を得ることができる。

【0005】

しかしながら、従来の熱交換器におけるヘッダ構造では、ヘッダの長手方向と扁平状の熱交換チューブにおける幅方向断面の長手方向（幅方向）が直交しており、扁平状の熱交換チューブが挿入される孔が、ヘッダの長手方向に沿って複数設けられる構造になっている。またヘッダは略環状の構造をしているため、チューブの幅方向のヘッダ寸法は同方向のチューブの幅方向の寸法よりも大きくする必要がある。このため、チューブの幅方向の寸法が大きくなるほど、ヘッダのチューブ幅方向における寸法も大きくなるため、耐圧強度の関係上、ヘッダの肉厚を大きくせざるを得ず、熱交換器に占めるヘッダ部分の容積が大きくなり、熱交換器全体の外形サイズに対する熱交換領域が小さくなって、熱交換性能が低下してしまう。そして、このような問題は、熱交換領域の拡大を図るべく、熱交換チューブにおける幅方向の寸法を大きくすればする程、より顕在化することになる。

【0006】

また、従来の熱交換器におけるヘッダの構造では、ヘッダの長手方向に沿って、熱交換チューブが積層されているので、熱交換チューブの積層数を増やして熱交換器のサイズを変更するには、長さを変えたヘッダをサイズ変更の度に用意する必要がある。このため、熱交換器のサイズ変更を簡易に行うことができず、設置スペース等を考慮して熱交換器のサイズを任意に調整することが困難になる問題があった。

【0007】

本発明は、このような問題に対処するために提案されたものであり、熱交換チューブにおける幅方向の寸法に依らず、ヘッダのサイズを小さくして、熱交換器の外形サイズに対する熱交換領域の拡大を図ること、熱交換器のサイズ変更を簡易且つ任意に行えるようにして、設置スペース等に合わせた熱交換器のサイズ調整を容易にすること、などが本発明の課題である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
一対のヘッダ間に熱交換チューブを複数積層配置した熱交換器であって、前記ヘッダは、開放部と底部を有する樋状断面のヘッダ部材を、１つの前記ヘッダ部材における前記底部が他の前記ヘッダ部材の前記開放部を塞ぐように、前記熱交換チューブの積層方向に沿って積層されており、前記ヘッダ部材の側部に、前記熱交換チューブの端部が嵌装される嵌装孔が設けられていることを特徴とする熱交換器。

【発明の効果】

【0009】

このような特徴を有する本発明の熱交換器は、熱交換チューブにおける幅方向の寸法に依らず、ヘッダのサイズを小さくして、熱交換器の外形サイズに対する熱交換領域の拡大を図ることができる。また、このような特徴を有する本発明の熱交換器は、ヘッダ部材の積層数を変えることで、熱交換器のサイズ変更を簡易且つ任意に行うことができ、設置スペース等に合わせて熱交換器のサイズ調整を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】熱交換器の一例の外観斜視図。

【図2】一組の熱交換モジュールの分解斜視図。

【図3】ヘッダ部材（第１のヘッダ部材と第２のヘッダ部材）の説明図（（ａ１），（ａ２）が側面図、（ｂ１），（ｂ２）が平面図，（ｃ１），（ｃ２）が正面図）。

【図4】ヘッダにおけるヘッダ部材の積層状態と熱交換チューブを通過する熱媒体の流れを示す説明図。

【図5】ヘッダ部材の他の構成例を示した説明図。

【図6】熱交換器の組み立て（熱交換モジュールとフィンの配置）を説明する説明図。

【図7】熱交換器の組み立て（キャップ，仕切り，ヘッダカバー，サイドプレートの取り付け）を説明する説明図。

【図8】熱交換器の組み立て（挿入式のキャップや仕切りの取り付け）を説明する説明図。

【図9】（ａ）が挿入式のキャップの断面図、（ｂ）が挿入式の仕切りの断面図。

【図10】ヘッダ部材の他の構成例を示した説明図（（ａ）が斜視図、（ｂ）が側面図、（ｃ）が正面図、（ｄ）が底面図）。

【図11】一組の熱交換モジュールの他の構成例を示した説明図。

【図12】ヘッダ部材の他の構成例を示した説明図（（ａ）が斜視図、（ｂ）が側面図、（ｃ）が正面図、（ｄ）が底面図）。

【図13】図１１に示した熱交換モジュールを複数積層した熱交換器を示した説明図。

【図14】ヘッダの構成例を示した説明図。

【図15】ヘッダの構成例を示した説明図。

【図16】熱交換器の実施例を示した斜視図。

【図17】熱交換器の実施例を示した斜視図。

【図17A】図１７のＡ部拡大図。

【図18】図１７に示した熱交換器のヘッダ部を示した説明図。

【図18A】図１８のＢ部拡大図。

【図19】ヘッダ部材の他の構成例を示した説明図（（ａ）が斜視図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が平面図、（ｄ）が背面図）。

【図20】熱交換器の実施例を示した斜視図。

【図21】図２０に示した熱交換器に用いられるヘッダ部材の説明図（（ａ）が第１のヘッダ部材、（ｂ）が第２のヘッダ部材）。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。図示矢印のＸ，Ｙ，Ｚ方向は、互いに直交する異なる方向を示しており、各方向は、重力方向との関係が示されていない場合は、重力方向とは無関係である。また、以下の説明における「上」「下」は、図示上の表現であって、重力方向に対する上下を意味していない。

【0012】

図１に示すように、熱交換器１は、複数の熱交換チューブ２と、熱交換チューブ２の両端にそれぞれ接続される一対のヘッダ３とを備えている。図示の例では、熱交換チューブ２は、扁平断面形状を有しており、内部に熱媒体を流通させる流路が形成されている。熱交換チューブ２は、図示Ｘ方向に長い扁平断面を有し、図示Ｙ方向に沿って熱媒体を流すように延設されている。

【0013】

ヘッダ３は、複数積層された熱交換チューブ２のそれぞれに熱媒体を流入させるか、熱交換チューブ２から熱媒体を流出させるための溜まり流路であり、図２に示すヘッダ部材３０が複数積層された構造を有している。

【0014】

ヘッダ部材３０は、図２に示すように、開放部３１と底部３２と側部３３を有する樋状断面（略コ字状断面）を有しており、熱交換チューブ２の扁平断面の長手方向（図示Ｘ方向）に延在している。

【0015】

熱交換器１は、図２に示すように、熱交換チューブ２の両端にそれぞれヘッダ部材３０を接続することで、一組の熱交換モジュール１Ｍを構成している。熱交換ユニット１Ｍは、一対のヘッダ部材３０の間に熱交換チューブ２を備え、熱交換ユニット１Ｍを複数積層することで、熱交換器１が構成されている。

【0016】

一組の熱交換モジュール１Ｍは、図２に示すように、２つの熱交換チューブ２（２Ａ，２Ｂ）が扁平断面の長手方向（図示Ｘ方向）に並列配置されており、各々の熱交換チューブ２（２Ａ，２Ｂ）の端部が、ヘッダ部材３０の側部３３に設けられた嵌装孔３３Ａに嵌装されている。ここでは、一組の熱交換モジュール１Ｍは２つの熱交換チューブ２（２Ａ，２Ｂ）を備えているが、１つの熱交換チューブ２で一組の熱交換モジュール１Ｍを構成することもできる。

【0017】

ヘッダ部材３０は、ヘッダ３内の熱媒体の流路を形成するために必要な形態を有している。図３に示す例では、側面図（ａ１），平面図（ｂ１），正面図（ｃ１）で示した第１のヘッダ部材３０Ａと、側面図（ａ２），平面図（ｂ２），正面図（ｃ２）で示した第２のヘッダ部材３０Ｂとに分けられる。

【0018】

第１のヘッダ部材３０Ａは、底部３２に連通部が存在しない形態、すなわち、底部３２によって積層されたヘッダ部材３０間を区画する形態になっている。第２のヘッダ部材３０Ｂは、底部３２に連通部（連通孔）３２Ａが設けられている形態、すなわち、底部３２の連通部３２Ａを介して積層されたヘッダ部材３０間を連通させる形態になっている。

【0019】

ヘッダ部材３０は、複数（図２の例では２つ）の熱交換チューブ２（２Ａ，２Ｂ）を接続するために、嵌装孔３３Ａが、ヘッダ部材３０の長手方向（図示Ｘ方向）に沿って側部３３に複数並列されている。また、嵌装孔３３Ａの間には、ヘッダ部材３０内を仕切る仕切りを挿入する仕切り溝３４が設けられている。図２に示す例では、１つの熱交換モジュール１Ｍに、２つの熱交換チューブ２（２Ａ，２Ｂ）を設ける例を示しているが、２つ以上の複数の熱交換チューブ２を設ける場合には、ヘッダ部材３０の長手方向に沿って複数の嵌装孔３３Ａが設けられることになり、隣接する嵌装孔３３Ａの間に、流通路の形態に応じて適宜仕切り溝３４が設けられる。また、１つの熱交換モジュール１Ｍに、１つの熱交換チューブ２を設ける場合には、前述した仕切り溝３４は不要になる。

【0020】

ヘッダ３を構成するには、図４に示すように、開放部３１と底部３２を有する樋状断面（略コ字状断面）のヘッダ部材３０は、１つのヘッダ部材３０における底部３２が他のヘッダ部材３０の開放部３１を塞ぐように、熱交換チューブ２の積層方向に沿って積層される。図４に示す例では、ヘッダ部材３０の開放部３１は、この開放部３１を塞ぐ底部３２が嵌合する段差部３１Ａを有している。

【0021】

ヘッダ部材３０を積層する際に、前述した第１のヘッダ部材３０Ａと第２のヘッダ部材３０Ｂを交互に積層することで、図４に示すように、連通部３２Ａを通過する熱媒体の流れを形成することができる。第１のヘッダ部材３０Ａと第２のヘッダ部材３０Ｂは、熱媒体の流れに着目すると、底部３２にて積層されたヘッダ部材３０間を区画する第１のヘッダ部材３０Ａは、熱交換チューブ２の流入端が嵌装孔３３Ａに嵌装されている。また、底部３２に連通部３２Ａを有する第２のヘッダ部材３０Ｂは、熱交換チューブ２の流出端が嵌装孔３３Ａに嵌装されている。

【0022】

ヘッダ部材３０は、金属板のプレス成形やロール成形などで製造することができるが、押し出し成形によっても製造することができる。図５には、押し出し材からなるヘッダ部材３０の例を示している。これによると、ヘッダ部材３０の長手方向断面の肉厚を場所毎に変えることができ、構造上耐圧的に弱いところの肉厚を厚くして、耐圧強度を高めることができる。

【0023】

熱交換器１を組み立てる際には、図６に示すように、熱交換モジュール１Ｍとフィン４を交互に積層し、ヘッダ部材３０を、図４に示すように積層した状態で組み付ける。

【0024】

ヘッダ部材３０を組み付けた後は、図７に示すように、積層され組み付けられたヘッダ部材３０の長手方向端部にキャップ５を取り付けて、ヘッダ部材３０の両端部を塞ぐ。キャップ５は、ヘッダ部材３０の積層方向（図示Ｚ方向）に延在する板状部材であり、ヘッダ部材３０に設けられている嵌合部３５（図３参照）に嵌合される。

【0025】

また、ヘッダ部材３０を組み付けた後には、図７に示すように、ヘッダ部材３０の仕切り溝３４に、仕切り６が嵌め込まれる。仕切り６は、ヘッダ部材３０の積層方向（図示Ｚ方向）に延在する板状部材であり、ヘッダ部材３０の長手方向の内部を区画する。

【0026】

図７に示した例では、熱媒体の流通路を形成するために、仕切り６に連通口６Ａが設けられている。連通口６Ａは、仕切り６で区画されたヘッダ部材３０の長手方向を部分的に連通させる。図示の例では、最上段のヘッダ部材３０の側部３３に熱媒体の流入口３３Ｂと流出口３３Ｃを設けて、最下段のヘッダ部材３０における仕切り６の区画を連通させるために連通口６Ａが設けられている。

【0027】

図７に示した例では、流入口３３Ｂから流入した熱媒体は、仕切り６で仕切られたヘッダ部材３０の長手方向左側（流入口３３Ｂ側）を通って、図４に示すように、積層された熱交換チューブ２を上方から下方に流れ、連通口６Ａが内部に設けられた最下段のヘッダ部材３０にて、連通口６Ａを通って仕切り６で区画されたヘッダ部材３０の長手方向右側（流出口３３Ｃ側）に流れ、積層された熱交換チューブ２を下方から上方に流れて、流出口３３Ｃから流出される。

【0028】

図７に示した例では、ヘッダ３における積層端（最上段）のヘッダ部材３０の開放部３１は、ヘッダカバー７で塞がれている。ヘッダカバー７は、ヘッダ部材３０の長手方向に延在する板状部材である。また、複数積層された熱交換モジュール１Ｍの積層端（最上段及び最下段）には、サイドプレート８が必要に応じて取り付けられている。

【0029】

図７に示した例では、ヘッダ３における積層端（最上段）のヘッダ部材の側部３３に設けられた熱媒体の流入口３３Ｂと流出口３３Ｃには、配管を接続するために図示しない接続部材が設けられている。

【0030】

図７に示した例では、全ての部品を図１に示すように組み付けた状態で、組み付けられたヘッダ部材３０などの各部をろう付けなどで接合する。

【0031】

キャップ５と仕切り６は、図７に示した例では、側方から嵌め込むようにしてヘッダ部材３０に取り付けているが、図８に示すように、ヘッダ部材３０やヘッダカバー７に、積層方向（図示Ｚ方向）に連なる挿入孔３６を設けて、挿入孔３６に挿入することで、キャップ５と仕切り６をヘッダ部材３０に取り付けるようにしてもよい。この際に、図９に示すように、キャップ５と仕切り６に、図示Ｘ方向に突出する突き当て部５Ｐ，６Ｐを設けて、熱交換チューブ２の端部を突き当て部５Ｐ，６Ｐに突き当てることで、熱交換チューブ２の嵌合状態を位置決めしている。

【0032】

熱交換チューブ２は、ヘッダ部材３０の長手方向に沿って長い扁平断面を有しているが、扁平断面の長手方向と熱媒体の流通方向を重力方向に対して直交配列した場合には、熱交換チューブ２の表面に付着した凝縮水や室外使用時の雨水を円滑に排水することが難くなる。

【0033】

これに対しては、図１０に示すように、ヘッダ部材３０に設ける嵌装孔３３Ａを、ヘッダ部材３０の長手方向に対して傾斜角を有するように形成する。これによって、一組の熱交換モジュール１Ｍは、図１１に示すように、熱交換チューブ２の表面を重力方向に対して傾斜した状態にすることができる。図１０及び図１１に示した例では、２つの嵌装孔３３Ａの方向（熱交換チューブ２の幅方向断面の長手方向（幅方向））を平行にしているが、２つの嵌合孔３３Ａの方向をハの字状又は逆ハの字状にしてもよい。

【0034】

このように、熱交換チューブ２を傾斜して配備すると、熱交換チューブ２の表面に付着する凝縮水などは、傾斜に沿って重力方向下側に流れ円滑な排水が可能になる。また、熱交換チューブ２における幅方向をヘッダ部材３０の長手方向に対して傾斜させると、ヘッダ部材３０の長手方向に沿って配備される熱交換チューブ２における幅方向を傾斜分だけ長く設定することができるので、熱交換チューブ２の伝熱面積を広げて熱交換領域を広げることができる。これにより、排水性の向上を図りながら、熱交換器の外形サイズに対する熱交換効率を高めることができる。

【0035】

図１２に示したヘッダ部材３０は、図１０に示した例の変形例であり、嵌装孔３３Ａが、ヘッダ部材３０の長手方向に交差する方向に凸状の円弧状に形成されている。このような円弧状の嵌合孔３３Ａに、扁平断面の熱交換チューブ２の表面を湾曲させて嵌装させることで、前述した例と同様に、排水性の向上を図りながら、熱交換器の外形サイズに対する熱交換効率を高めることができる。円弧断面の熱交換チューブ２は押し出し成形によって製造することができる。

【0036】

図１３は、図１１に示した熱交換モジュール１Ｍを複数図示Ｚ方向に積層した熱交換器１を示している。この例では、ヘッダ部材３０の長手方向に対して傾斜して配備される２つの熱交換チューブ２上に、フィン４を２つのフィン４Ａ，４Ｂに分割して配置している。図示の例では、２つのフィン４Ａ，４Ｂは、ヘッダ部材３０の長手方向に対して平行に傾斜した２つの熱交換チューブ２上に配置されているが、２つの熱交換チューブ２が、ハの字状に傾斜している場合には、フィン４は山状に屈折した状態で、２つの熱交換チューブ２上に配置されることになる。また、図示の例では、下側のサイドプレート８の中央に排水溝８Ａが設けられている。

【0037】

図１４及び図１５は、ヘッダ３の他の構成例を示している。前述したように、ヘッダ部材３０を積層してヘッダ３を形成すると、ヘッダ部材３０の底部３２に設けた連通部３２Ａがヘッダ３の耐圧強度を低下させる。これに対処するために、連通部３２Ａの周囲の特定部分だけヘッダ部材３０の肉厚を増やすことは、一定の肉厚の一枚の金属板でヘッダ部材３０を形成する場合、生産技術上困難である。また、単純に、ヘッダ部材３０全体の肉厚を増やして対応しようとすると、強度的に問題の無い部分の肉厚まで増やすことになり、重量やコストが不必要に増加してしまう問題が生じる。

【0038】

図１４及び図１５は、前述した問題を解決するための構成例である。図１４に示した例は、積層されるヘッダ部材３０の間に、連通部を有する板材である補強用連通プレート４０を挟む構造を採用している。補強用連通プレート４０は、ヘッダ部材３０の開放部３１における段差部３１Ａ上に設置され、設置された補強用連通プレート４０の上に、積層される他のヘッダ部材３０の底部３２が載置される。当然ながら、補強用連通プレート４０の連通部（図示省略）とその上に積層されるヘッダ部材３０の底部３２における連通部３２Ａは、重なった状態になる。最終的には、ヘッダ部材３０の底部３２と開放部３１と補強用連通プレート４０は、ろう付けなどで一体に接合されてヘッダ３が形成される。

【0039】

図１４に示した例では、ヘッダ部材３０の強度を増やす必要のない部分については肉厚を増やさず、強度を高める必要のある連通部のある部分だけ肉厚を増加させることができる。これによって、材料コスト、加工コスト、生産性等を犠牲にすることなく、重量増を必要最小限に抑えて、ヘッダ３全体としての耐圧強度を十分な強度にすることができる。

【0040】

図１５に示した例は、ヘッダ部３０を開放部３１に段差部３１Ａを設けない形態（シンプルなコ字状断面）にして、積層されるヘッダ部材３０の間に、連通部を有する断面Ｈ字型の部材である補強用連通部材４１を挟む構造にしている。補強用連通部材４１は、ヘッダ部材３０の底部３２を載置する面の角部を、ヘッダ部材３０の底部３２の外形が密着するＲ形状にしており、補強用連通部材４１の上側には、ヘッダ部材３０の底部３２が密着し、補強用連通部材４１の下側には、ヘッダ部材３０の開放部３１が密着する構成にしている。最終的には、ヘッダ部材３０の底部３２と開放部３１と補強用連通部材４１は、ろう付けなどで一体に接合されてヘッダ３が形成される。

【0041】

図１５に示した例は、図１４に示した例と同様に、ヘッダ部材３０の強度を増やす必要のない部分については肉厚を増やさず、強度を高める必要のある連通部のある部分だけ肉厚を増加させることができ、生産性を犠牲にすることなく、重量増を必要最小限に抑えて、ヘッダ３全体としての耐圧強度を十分な強度にすることができる。また、図１５に示した例は、ヘッダ部材３０と補強用連通部材４１が密着していることで、結露水などが溜まる隙間部分を排除でき、冷凍パンクなどの不具合が発生するリスクを抑えることができる。

【0042】

以下に、熱交換器１のより具体的な実施例及び変形例を示す。以下の説明で図示矢印のＸ，Ｙ，Ｚ方向は、前述した説明に対応しており、Ｘ方向がヘッダ部材３０の長手方向、Ｙ方向が熱交換チューブ２の延設方向（熱媒体の流れ方向）、Ｚ方向が熱交換モジュール１Ｍ（ヘッダ部材３０）の積層方向をそれぞれ示している。なお、前述した説明と共通する部位には同一符号を付して重複説明を適宜省略する。

【0043】

図１６に示した熱交換器１００は、エバポレータ、室内コンデンサ、ヒータコアなどに適用可能な例であり、図示Ｙ方向の熱交換チューブ２の延設方向（熱媒体の流れ方向）を重力方向にして、熱交換チューブ２を流れる熱媒体（冷媒）と複数の熱交換チューブ２間を通過する空気とが熱交換する。

【0044】

ヘッダ部材３０及び熱交換チューブ２における熱媒体の流れは、ヘッダ部材３０内の仕切りやヘッダ部材３０における連通部の設置を適宜行うことで任意に設定することができる。

【0045】

図１７に示した熱交換器１０１は、ラジエータなどに適用可能な例であり、ヘッダ部材３０の積層方向を重力方向にして、熱交換チューブ２を流れる熱媒体（冷媒）と複数の熱交換チューブ２間を通過する空気とが熱交換する。熱交換器１０１は、重力方向と交差する方向に熱交換チューブ２が延在しており、熱交換チューブ２の扁平な幅方向がヘッダ部材３０の長手方向（図示Ｘ方向）に対して傾斜して取り付けられている。フィン４は、熱交換チューブ２に接する位置（熱交換チューブ２の間）に適宜配備されるが、一部図示省略している。

【0046】

熱交換器１０１は、熱交換チューブ２の左右端部にヘッダ部１０１Ａが配備されている。ヘッダ部１０１Ａは、熱媒体出入口９Ａを有するタンク９と、図１８に示すような、ヘッダ３、サイドキャップ１０、アッパーキャップ１１、ロワーキャップ１２を備えている。

【0047】

ヘッダ３は、前述しているように、ヘッダ部材３０を複数積層した構造を有している。各ヘッダ部材３０は、一方の側部３３に嵌装孔３３Ａを有し、それに対向する側部３３にタンク９内とヘッダ部材３０内を連通させるタンク連通部３３Ｄを有している。

【0048】

サイドキャップ１０は、ヘッダ部材３０の側方を塞ぐ部材であり、タンク９を接合するためのかしめ爪１０Ａを有すると共に、ヘッダ部材３０の側方に突出した嵌合突起３７に嵌合する嵌合孔１０Ｂと嵌合溝１０Ｃを有している。

【0049】

アッパーキャップ１１は、ヘッダ３の上部に取り付けられ、タンク９を接合するためのかしめ爪１１Ａを有している。ロワーキャップ１２は、ヘッダ３の下部に取り付けられ、最下段のヘッダ部材３０の開放部３１を塞ぎ、タンク９を接合するためのかしめ爪１２Ａを有している。

【0050】

タンク９は、ヘッダ３に流入する或いはヘッダ３から流出される熱媒体が内部に充填される。熱媒体出入口９Ａの一方がタンク９内に熱媒体を流入する流入口になり、熱媒体出入口９Ａの他方がタンク９内から熱媒体を流出する流出口になる。タンク９がヘッダ３に接合された状態では、ヘッダ部材３０の嵌装孔３３Ａが設けられた側部３３の側面以外はタンク９に内蔵される。

【0051】

図１９は、ヘッダ部材３０の変形例を示している。図１８に示した熱交換器１０１では、サイドキャップ１０とアッパーキャップ１１とロワーキャップ１２に、かしめ爪１０Ａ，１１Ａ，１２Ａを設けているが、図１９に示すように、ヘッダ部材３０の側部３３にかしめ爪３３Ｅを設けるようにしてもよい。この際のヘッダ部材３０の側方は、前述した平板状のキャップ５を挿入孔３６に挿入することで塞がれる。

【0052】

図２０は、図１７に示した例の変形例を示している。図２０に示した熱交換器１０２は、熱交換チューブ２が図示Ｘ方向に並列配置されている。熱交換器１０２におけるヘッダ３は、図２１に示すような第１のヘッダ部材３０Ａ（図２１（ａ））と第２のヘッダ部材３０Ｂ（図２１（ｂ））が、設定された熱媒体の流通経路に応じて適宜選択配置されている。

【0053】

熱交換器１０２における熱媒体の流通経路は、タンク９の内側に設けた仕切り９Ｂによっても適宜設定される。タンク９の内側には、タンク９内を上下に区画する仕切り部９Ｂが設けられるだけでなく、タンク９内を左右に区画する仕切り部（図示省略）を設けることができる。タンク９内を左右に区画する仕切り部は、ヘッダ部材３０の仕切り溝３４に挿入されることで、ヘッダ部材３０内の延在方向を区画する。

【0054】

熱交換器１０２において、並列配置される２つの熱交換チューブ２上には、フィン４が配置される。

【0055】

以上説明したように、本発明の実施形態にかかる熱交換器１（１００，１０１，１０２）は、ヘッダ部材３０を積層してヘッダ３を構成することにより、熱交換チューブ２における幅方向の寸法に依らず、ヘッダ３のサイズを小さくして、熱交換器１（１００，１０１，１０２）の外形サイズに対する熱交換領域の拡大を図ることができる。また、このような熱交換器１（１００，１０１，１０２）は、ヘッダ部材３０の積層数を変えることで、熱交換器１（１００，１０１，１０２）のサイズ変更を簡易且つ任意に行うことができ、設置スペース等に合わせて熱交換器１（１００，１０１，１０２）のサイズ調整を容易に行うことができる。

【0056】

特に、熱交換チューブ２の両端にそれぞれヘッダ部材を接続することで一組の熱交換モジュール１Ｍを構成し、この熱交換モジュール１Ｍを複数積層して熱交換器１を構成するものでは、モジュール化することで、熱交換モジュール１Ｍの積層数を変えるだけで熱交換器１の高さ寸法を容易に変更することができる。

【0057】

また、ヘッダ部材３０の開放部３１に、この開放部３１を塞ぐ別のヘッダ部材３０の底部３２が嵌合する段差部３１Ａを設けることで、ヘッダ部材３０を積層して熱交換器１を組み立てる際の組み立て性が向上すると共に、積層時のヘッダ部の位置決めが容易になる。

【0058】

また、ヘッダ部材３０の側部３３に、熱交換チューブ２の端部が嵌装される嵌装孔３３Ａが、ヘッダ部材３０の長手方向に沿って複数設けられているものでは、空気の流れ方向に沿って複数の熱交換チューブ２を設けることができ、ヘッダ部材３０が複数の嵌装孔３３Ａの間に、ヘッダ部材３０を仕切る仕切り６が挿入される仕切り溝３４が設けられていることで、熱交換チューブ２からなる熱交換部を複数パス形成することができる。これにより熱交換部の熱交換量を増やすことができる。

【0059】

なお、積層されるヘッダ部材３０は、前述した第１のヘッダ部材３０Ａと第２のヘッダ部材３０Ｂを適宜積層することで、熱交換器１に様々なパスを形成することができる。第１のヘッダ部材３０Ａと第２のヘッダ部材３０Ｂの積層形態は、これらを交互に積層する形態だけでなく、圧損低減や吹出温度均一化等の目的に応じて、第１のヘッダ部材３０Ａと第２のヘッダ部材３０Ｂを任意の組み合わせで積層することができる。

【0060】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0061】

１，１００，１０１，１０２：熱交換器，１Ｍ：熱交換モジュール，
２，２Ａ，２Ｂ：熱交換チューブ，３：ヘッダ，
４：フィン，５：キャップ，６：仕切り，６Ａ：連通口，
５Ｐ，６Ｐ：突き当て部，７：ヘッダカバー，
８：サイドプレート，９：タンク，９Ａ：熱媒体出入口，９Ｂ：仕切り部，
１０：サイドキャップ，１０Ａ：かしめ爪，１０Ｂ：嵌合孔，１０Ｂ：嵌合溝，
１１：アッパーキャップ，１２：ロワーキャップ，
３０：ヘッダ部材，３０Ａ：第１のヘッダ部材，３０Ｂ：第２のヘッダ部材，
３１：開放部，３１Ａ：段差部，
３２：底部，３２Ａ：連通部，
３３：側部，３３Ａ：嵌装孔，
３３Ｂ：流入口，３３Ｃ：流出口，３３Ｄ：タンク連通部，３３Ｅ：かしめ爪，
３４：仕切り溝，３５：嵌合部，３６：挿入孔，３７：嵌合突起，
４０：補強用連通プレート，４１：補強用連通部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図17A】

【図18】

【図18A】

【図19】

【図20】

【図21】