熱交換器
【課題】２つの流体間の熱交換効率を向上しうる熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換器１は、流体流通部３を有する基板２と、基板２に巻き付けられかつ基板２の流体流通部３を流れる流体とは異なる種類の流体が流れるアルミニウム管４とを備えている。基板２は互いに積層状に接合された２枚のアルミニウム板５からなる。流体流通部３を、基板２を構成する２枚のアルミニウム板５のうちいずれか一方のアルミニウム板５を外方に膨出させることにより両アルミニウム板５間に形成する。流体流通部３は、並列状に配置された複数の直線部６および隣り合う直線部６どうしを長手方向の両端部において交互に連結する屈曲部７からなる蛇行状である。アルミニウム管４の一部分が基板２の流体流通部３における隣り合う直線部６間に位置するように、アルミニウム管４を基板２に巻き付ける。
【解決手段】熱交換器１は、流体流通部３を有する基板２と、基板２に巻き付けられかつ基板２の流体流通部３を流れる流体とは異なる種類の流体が流れるアルミニウム管４とを備えている。基板２は互いに積層状に接合された２枚のアルミニウム板５からなる。流体流通部３を、基板２を構成する２枚のアルミニウム板５のうちいずれか一方のアルミニウム板５を外方に膨出させることにより両アルミニウム板５間に形成する。流体流通部３は、並列状に配置された複数の直線部６および隣り合う直線部６どうしを長手方向の両端部において交互に連結する屈曲部７からなる蛇行状である。アルミニウム管４の一部分が基板２の流体流通部３における隣り合う直線部６間に位置するように、アルミニウム管４を基板２に巻き付ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえばヒートポンプ式給湯装置に用いられる熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や、電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両においては、車室内を暖房するための熱源が不足することがあるので、上述した車両の電力変換装置のＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに用いられて加熱された水を、冷房用冷凍サイクルの圧縮機により圧縮されて高温高圧となった冷房用冷凍サイクルの冷媒の有する熱を利用して熱交換器により加熱することが考えられている。
【０００３】
高温高圧の冷媒により水を加熱する熱交換器として、互いに平行に配置された２枚の平坦状金属板、および両金属板間に配置されて両金属板にろう付された波状のフィンよりなり、かつ内部に水通路が設けられた水流通部材と、水流通部材の回りに巻き付けられた横断面円形の冷媒流通管とを備えており、冷媒流通管の外周面の一部が水流通部材の金属板の外面に接触した状態でろう付された熱交換器が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の熱交換器においては、冷媒流通管の外周面と水流通部材の金属板の外面との接触面積が比較的小さくなって冷媒と水との間の伝熱性が不足し、十分な熱交換効率が得られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２１７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の目的は、上記問題を解決し、２つの流体間の熱交換効率を向上しう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】
【０００７】
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。
【０００８】
1)流体流通部を有する基板と、基板に巻き付けられかつ基板の流体流通部を流れる流体とは異なる種類の流体が流れる金属管とを備えており、基板が、互いに積層状に接合された２枚の金属板からなるとともに、流体流通部が、基板を構成する２枚の金属板のうち少なくともいずれか一方の金属板を外方に膨出させることにより両金属板間に形成され、流体流通部が、並列状に配置された複数の直線部および隣り合う直線部どうしを長手方向の両端部において交互に連結する屈曲部からなる蛇行状であり、金属管の一部分が基板の流体流通部における隣り合う直線部間に位置するように、金属管が基板に巻き付けられている熱交換器。
【０００９】
2)流体流通部が、基板を構成する２枚の金属板のうちいずれか一方の金属板のみを外方に膨出させることにより両金属板間に形成されている上記1)記載の熱交換器。
【００１０】
3)互いに積層状に接合された２枚の金属板からなり、かつ両金属板間に異なる種類の流体が流れる２つの流体流通部が独立して設けられている基板を備えており、流体流通部が、基板を構成する２枚の金属板のうち少なくともいずれか一方の金属板を外方に膨出させることにより両金属板間に形成され、複数の基板が、各基板の一方の流体流通部どうしおよび他方の流体流通部どうしが連通するように配置されている熱交換器。
【００１１】
4)長手方向が同一方向を向くように互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の金属製丸管と、幅方向を丸管の長手方向を向けるとともに、丸管の長さ方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の金属製扁平管とを備えており、丸管の外周面の一部と扁平管の外周面の一部とが接触させられ、全丸管どうしおよび全扁平管どうしがそれぞれ連通させられている熱交換器。
【００１２】
5)扁平管が波状であり、波頂部または波底部の屈曲内側部分が丸管の外周面の片側部分のみに接触している上記4)記載の熱交換器。
【００１３】
6)扁平管が波状であり、波頂部の屈曲内側部分が丸管の外周面の一方の片側部分に接触するとともに波底部の屈曲内側部分が丸管の外周面の他方の片側部分に接触している上記4)記載の熱交換器。
【発明の効果】
【００１４】
上記1)および2)の熱交換器によれば、流体流通部を有する基板と、基板に巻き付けられかつ基板の流体流通部を流れる流体とは異なる種類の流体が流れる金属管とを備えており、基板が、互いに積層状に接合された２枚の金属板からなるとともに、流体流通部が、基板を構成する２枚の金属板のうち少なくともいずれか一方の金属板を外方に膨出させることにより両金属板間に形成され、流体流通部が、並列状に配置された複数の直線部および隣り合う直線部どうしを長手方向の両端部において交互に連結する屈曲部からなる蛇行状であり、金属管の一部分が基板の流体流通部における隣り合う直線部間に位置するように、金属管が基板に巻き付けられているので、基板の流体流通部の外面と金属管の外周面との接触面積が、特許文献１記載の熱交換器における冷媒流通管の外周面と水流通部材の金属板の外面との接触面積よりも大きくなり、基板の流体流通部を流れる流体と金属管内を流れる流体との間の伝熱性が向上して熱交換効率が向上する。
【００１５】
上記3)の熱交換器によれば、互いに積層状に接合された２枚の金属板からなり、かつ両金属板間に異なる種類の流体が流れる２つの流体流通部が独立して設けられている基板を備えており、流体流通部が、基板を構成する２枚の金属板のうち少なくともいずれか一方の金属板を外方に膨出させることにより両金属板間に形成され、複数の基板が、各基板の一方の流体流通部どうしおよび他方の流体流通部どうしが連通するように配置されているので、各基板の２つの流体流通部を流れる異なる種類の流体間の伝熱性が向上し、両流体間の熱交換効率が向上する。また、２つの流体流通部を流れる流体に合わせて回路の設定を自由に行うことができる。
【００１６】
上記4)〜6)の熱交換器によれば、長手方向が同一方向を向くように互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の金属製丸管と、幅方向を丸管の長手方向を向けるとともに、丸管の長さ方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の金属製扁平管とを備えており、丸管の外周面の一部と扁平管の外周面の一部とが接触させられ、全丸管どうしおよび全扁平管どうしがそれぞれ連通させられているので、丸管の外周面と扁平管の外周面との接触面積が、特許文献１記載の熱交換器における冷媒流通管の外周面と水流通部材の金属板の外面との接触面積よりも大きくなり、基板の流体流通部を流れる流体と金属管内を流れる流体との間の伝熱性が向上して熱交換効率が向上する。
【００１７】
上記5)および6)の熱交換器によれば、丸管の外周面と扁平管の外周面との接触面積を比較的簡単に大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施形態１の熱交換器を示す正面図である。
【図２】図１の熱交換器を示す斜視図である。
【図３】図１の熱交換器に用いられる基板を示す斜視図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図５】図１のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図６】この発明の実施形態２の熱交換器を示す斜視図である。
【図７】図６の熱交換器を示す正面図である。
【図８】図６の熱交換器を構成する基板を示す正面図である。
【図９】図７のＣ−Ｃ線拡大断面図である。
【図１０】図７のＤ−Ｄ線拡大断面図である。
【図１１】図７のＥ−Ｅ線拡大断面図である。
【図１２】この発明の実施形態３の熱交換器を示す斜視図である。
【図１３】図１２の熱交換器の丸管と扁平管との構成を示す図である。
【図１４】この発明の実施形態４の熱交換器を示す斜視図である。
【図１５】この発明の実施形態５の熱交換器を示す斜視図である。
【図１６】図１５の熱交換器の丸管と扁平管との構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２０】
以下の説明において、「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。
【００２１】
また、全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２２】
実施形態１
この実施形態は図１〜図５に示すものである。
【００２３】
図１および図２はこの発明の実施形態１の熱交換器の全体構成を示し、図３〜図５はその要部の構成を示す。
【００２４】
なお、実施形態１の熱交換器についての説明において、図１の上下、左右を上下、左右といい、図５の右側（図４の上側）を前、これと反対側を後というものとする。
【００２５】
図１および図２において、熱交換器(1)は、流体流通部(3)を有する基板(2)と、基板(2)に巻き付けられかつ基板(2)の流体流通部(3)を流れる流体とは異なる種類の流体が流れるアルミニウム管(4)（金属管）とを備えている。
【００２６】
図１〜図３に示すように、基板(2)は、互いに積層状に接合された２枚のアルミニウム板(5)（金属板）からなり、基板(2)を構成する２枚のアルミニウム板(5)のうち少なくともいずれか一方、ここでは一方のアルミニウム板(5)のみを外方に膨出させることにより、両アルミニウム板(5)間に流体流通部(3)が形成されている。流体流通部(3)は、上下方向にのびるとともに互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の直線部(6)および隣り合う直線部(6)どうしを長手方向の両端部において交互に連結する屈曲部(7)からなる蛇行状である。流体流通部(3)の右端部の直線部(6)の下端部は右方に屈曲して基板(2)の右側縁に開口し、ここに水流入口(8)が設けられており、同じく左端部の直線部(6)の下端部は左方に屈曲して基板(2)の左側縁に開口し、ここに水流出口(9)が設けられている。図４に示すように、流体流通部(3)の直線部(6)の左右両側壁間の間隔は、後方に向かって徐々に広がっているとともに、隣り合う直線部(6)間の間隔がアルミニウム管(4)の外径よりも小さくなっている。基板(2)は、２枚のアルミニウム板(5)の合せ面のうちの少なくともいずれか一方の面に圧着防止剤を所要パターンに印刷し、この状態で２枚のアルミニウム板(5)を圧着して非圧着部を有する合せ板をつくり、合せ板の非圧着部に流体圧を導入することによって流体流通部(3)を一挙に形成する、いわゆるロールボンド法によって製造される。また、基板(2)は、プレス加工が施されて流体流通部(3)を形成するための外方膨出部が設けられたアルミニウム板(5)と、平坦なアルミニウム板(5)とをろう付などの適当な方法で接合することによって製造される。
【００２７】
アルミニウム管(4)は、基板(2)に略螺旋状に巻き付けられており、基板(2)の前側においては、上下方向に伸びる直管部(11)が基板(2)の流体流通部(3)の隣り合う直線部(6)間に位置し、アルミニウム管(4)の外周面は、左右両隣の直線部(6)の左右両側壁、および基板(2)の前面の隣り合う直線部(6)間の部分に接触している。なお、図５に示すように、アルミニウム管(4)は、基板(2)の流体流通部(3)の屈曲部(7)においては、若干前方の曲げられて屈曲部(7)を乗り越えるようになされている。
【００２８】
上述した熱交換器(1)は、ハイブリッド自動車や、電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両において、車室内を暖房するための熱を得るために用いられる。すなわち、冷房用冷凍サイクルの圧縮機により圧縮されて高温高圧となった冷房用冷凍サイクルの冷媒が、アルミニウム管(4)の左端から送り込まれるとともに右端から排出され、上述した車両の電力変換装置のＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに用いられて加熱された水が、基板(2)の流体流通部(3)の水流入口(8)から送り込まれるとともに水流出口(9)から流出する。そして、水が基板(2)の流体流通部(3)内を流れる間に、冷媒の有する熱により加熱される。
【００２９】
なお、基板(2)の流体流通部(3)に冷媒が流れ、アルミニウム管(4)に水が流れるようになっていてもよい。
【００３０】
実施形態２
この実施形態は図６〜図１１に示すものである。
【００３１】
図６および図７は実施形態２の熱交換器の全体構成を示し、図８〜図１１はその要部の構成を示す。
【００３２】
なお、実施形態２の熱交換器についての説明において、図７の上下、左右を上下、左右といい、図９〜図１１の下側（図７の紙面表側）を前、これと反対側を後というものとする。
【００３３】
図６および図７において、熱交換器(20)は、異なる種類の流体が流れる２つの流体流通部(22)(23)が独立して設けられている複数の略縦長円形基板(21)が、幅方向を左右方向に向けて前後方向に並べられるとともに、各基板(21)の一方の流体流通部(22)（以下、第１流体流通部(22)と称する）どうしおよび他方の流体流通部(23)（以下、第２流体流通部(23)と称する）どうしが連通するようにろう付され、前後両端部の基板(21)の前後方向外側部分に、第１流体流通部(22)に通じる第１ヘッダ部(25)および第２流体流通部(23)に通じる第２ヘッダ部(26)を有するヘッダ部材(24)がろう付されたものである。
【００３４】
図６〜図８に示すように、基板(21)は、互いに積層状に接合された２枚のアルミニウム板(27)（金属板）からなり、基板(21)を構成する２枚のアルミニウム板(27)のうち少なくともいずれか一方、ここでは両方のアルミニウム板(27)を外方に膨出させることにより、両アルミニウム板(27)間に両流体流通部(22)(23)が形成されている。基板(21)の第１流体流通部(22)は、上下方向にのびるとともに左右方向に間隔をおいて設けられた複数の直線部(28)と、すべての直線部(28)の上下両端が通じる上下両連通部(29)とよりなる。基板(21)の第２流体流通部(23)は、第１流体流通部(22)の隣り合う直線部(28)間に間隔をおいて設けられ、かつ上下方向にのびる複数の直線部(31)からなる。基板(21)は、２枚のアルミニウム板(27)の合せ面のうちの少なくともいずれか一方の面に圧着防止剤を所要パターンに印刷し、この状態で２枚のアルミニウム板(27)を圧着して非圧着部を有する合せ板をつくり、合せ板の非圧着部に流体圧を導入することによって両流体流通部(22)(23)を一挙に形成する、いわゆるロールボンド法によって製造される。また、基板(21)は、プレス加工が施されて両流体流通部(22)(23)を形成するための外方膨出部が設けられたアルミニウム板(27)どうしを、ろう付などの適当な方法で接合することによって製造される。
【００３５】
図９〜図１１に示すように、熱交換器(20)における前後方向に隣り合う２つの基板(21)は、第１流体流通部(22)の上下両連通部(29)のうちの少なくともいずれか一方の連通部(29)が通じるとともに、第２流体流通部(23)の各直線部(31)の上下両端部のうち少なくともいずれか一方で通じるようにろう付されている。隣り合う２つの基板(21)は、第１流体流通部(22)の直線部(28)の外面どうしがろう付されるとともに、一方の基板(21)の連通部(29)に形成された貫通穴(33)の周囲に設けられた凸部(32)が他方の基板(21)の連通部(29)に形成された貫通穴(34)に挿入された状態でろう付され、さらに第２流体流通部(23)の直線部(31)の外面どうしがろう付されるとともに、一方の基板(21)の直線部(31)に形成された貫通穴(36)の周囲に設けられた凸部(35)が他方の基板(21)の直線部(31)に形成された貫通穴(37)に挿入された状態でろう付されている。
【００３６】
熱交換器(20)において、一方、ここでは前側ヘッダ部材(24)の第１ヘッダ部(25)内に流入した冷媒が、全ての基板(21)の第１流体流通部(22)を流れて後側ヘッダ部材(24)の第１ヘッダ部(25)から流出し、後側ヘッダ部材(24)の第２ヘッダ部(26)内に流入した水が、全ての基板(21)の第２流体流通部(23)を流れて前側ヘッダ部材(24)の第２ヘッダ部(26)から流出するようになっている。たとえば、熱交換器(20)に、隣接する複数の基板(21)に設けられた第１流体流通部(22)の直線部(28)からなり、かつ冷媒が同方向に流れる複数のパスが設けられており、隣り合うパスでの冷媒の流れ方向が逆向きで、各パスを構成する直線部(28)を有する基板(21)の数が、流れ方向上流側から下流側に向かって順次減少するように、隣り合う２つの基板(21)が、第１流体流通部(22)の上下両連通部(29)のうちの少なくともいずれか一方の連通部(29)において通じていることが好ましい。また、熱交換器(20)の隣り合う２つの基板(21)において、第２流体流通部(23)の直線部(31)における水の流れ方向が異なるように、隣り合う２つの基板(21)が、第２流体流通部(23)の直線部(231の上下両端のうちのいずれか一方において通じていることが好ましい。
【００３７】
両ヘッダ部材(24)は、互いに積層状に接合された２枚のアルミニウム板(38)（金属板）からなり、ヘッダ部材(24)を構成する２枚のアルミニウム板(38)のうち少なくともいずれか一方、ここでは両方のアルミニウム板(31)を外方に膨出させることにより、両アルミニウム板(31)間に両ヘッダ部(25)(26)が形成されている。前側ヘッダ部材(24)の第１ヘッダ部(25)に冷媒流入管(41)が接続されるとともに第２ヘッダ部(26)に水流出管(42)が接続され、後側ヘッダ部材(24)の第１ヘッダ部(25)に冷媒流出管(43)が接続されるとともに第２ヘッダ部(26)に水流入管(44)が接続されている。
【００３８】
上述した熱交換器(20)は、ハイブリッド自動車や、電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両において、車室内を暖房するための熱を得るために用いられる。すなわち、冷房用冷凍サイクルの圧縮機により圧縮されて高温高圧となった冷房用冷凍サイクルの冷媒が、冷媒流入管(41)を通って前側ヘッダ部材(24)の第１ヘッダ部(25)内に流入し、全ての基板(21)の第１流体流通部(22)を通って後側ヘッダ部材(24)の第１ヘッダ部(25)内に流入し、冷媒流出管(42)から流出する。一方、上述した車両の電力変換装置のＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに用いられて加熱された水が、水流入管(43)を通って後側ヘッダ部材(24)の第２ヘッダ部(26)内に流入し、全ての基板(21)の第２流体流通部(23)を流れて前側ヘッダ部材(24)の第２ヘッダ部(26)内に流入し、水流出管(44)から流出する。そして、水が基板(21)の第２流体流通部(23)内を流れる間に、第１流体流通部(22)内を流れる冷媒の有する熱により加熱される。
【００３９】
なお、基板(21)の第１流体流通部(22)に水が流れ、第２流体流通部(23)に冷媒が流れるようになっていてもよい。
【００４０】
実施形態３
この実施形態は図１２および図１３に示すものである。
【００４１】
図１２は実施形態３の熱交換器の全体構成を示し、図１３はその要部の構成を示す。
【００４２】
図１２において、熱交換器(50)は、長手方向が同一方向を向くように互いに間隔をおいて並列状に配置された複数のアルミニウム製丸管(51)（金属製丸管）と、幅方向を丸管(51)の長手方向を向けるとともに、丸管(51)の長さ方向に間隔をおいて並列状に配置された複数のアルミニウム製扁平管(52)（金属製扁平管）とを備えており、丸管(51)の外周面の一部と扁平管(52)の外周面の一部とが接触させられ、全丸管(51)どうしおよび全扁平管(52)どうしがそれぞれ連通させられたものである。
【００４３】
全ての丸管(51)の両端部は、それぞれ長手方向を丸管(51)の長手方向と直交する方向に向けて配置されたアルミニウム製ヘッダタンク(53)(54)に接続されている。全ての扁平管(52)の両端部は、それぞれ長手方向を丸管(51)の長手方向に向けて配置されたアルミニウム製ヘッダタンク(55)(56)に接続されている。
【００４４】
図１３に示すように、扁平管(52)は波状であり、波頂部(57)および波底部(58)のうちのいずれか一方、ここでは波頂部(57)の屈曲内側部分が、丸管(51)の外周面の上側部分のみに接触しており、この状態で扁平管(52)が丸管(51)にろう付されている。図示は省略したが、扁平管(52)には幅方向に並んだ複数の流路が設けられている。
【００４５】
丸管(51)が接続された一方のヘッダタンク(53)の一端に水流入口(59)が設けられるとともに、他方のヘッダタンク(54)の他端に水流出口(61)が設けられている。また、扁平管(52)が接続された両ヘッダタンク(55)(56)のうちの水流入口(59)側に位置するヘッダタンク(55)の水流出口(61)が設けられたヘッダタンク(54)側の端部に冷媒流入口(62)が設けられるとともに、他方のヘッダタンク(56)における水流入口(59)が設けられたヘッダタンク(53)側の端部に冷媒流出口(63)が設けられている。
【００４６】
上述した熱交換器(50)は、ハイブリッド自動車や、電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両において、車室内を暖房するための熱を得るために用いられる。すなわち、冷房用冷凍サイクルの圧縮機により圧縮されて高温高圧となった冷房用冷凍サイクルの冷媒が、冷媒流入口(62)を通って一方のヘッダタンク(55)内に流入し、分流して全ての扁平管(52)を通って他方のヘッダタンク(56)内に流入し、冷媒流出口(63)から流出する。一方、上述した車両の電力変換装置のＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに用いられて加熱された水は、水流入口(59)を通って一方のヘッダタンク(53)内に流入し、分流して全ての丸管(51)を通って他方のヘッダタンク(54)内に流入し、水流出口(61)から流出する。そして、水が丸管(51)内を流れる間に、扁平管(52)内を流れる冷媒の有する熱により加熱される。
【００４７】
実施形態４
この実施形態は図１４に示すものである。
【００４８】
図１４は実施形態４の熱交換器の全体構成を示す。
【００４９】
図１４に示す熱交換器(65)の場合、丸管(51)が接続された一方のヘッダタンク(54)の一端に水流入口(59)が設けられるとともに、他方のヘッダタンク(53)における水流入口(59)と同一端に水流出口(61)が設けられている。また、扁平管(52)が接続された２つのヘッダタンク(55)(56)のうち水流入口(59)および水流出口(61)とは反対側に位置するヘッダタンク(55)内が、仕切部材(66)により長手方向に２つのヘッダ部(67)(68)に区画されており、ヘッダタンク(55)における水流出口(61)が設けられたヘッダタンク(53)側の端部に、一方のヘッダ部(67)内に通じるように冷媒流入口(62)が設けられ、同じく他端部に、他方のヘッダ部(68)内に通じるように冷媒流出口(63)が設けられている。
【００５０】
その他の構成は実施形態３の熱交換器(60)と同様であり、同一部分には同一符号を付す。
【００５１】
上述した熱交換器(65)は、ハイブリッド自動車や、電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両において、車室内を暖房するための熱を得るために用いられる。すなわち、冷房用冷凍サイクルの圧縮機により圧縮されて高温高圧となった冷房用冷凍サイクルの冷媒が、冷媒流入口(62)を通ってヘッダタンク(55)の一方のヘッダ部(67)内に流入し、ヘッダ部(67)に通じる全ての扁平管(52)を通って他方のヘッダタンク(56)側に流れ、さらに他方のヘッダ部(68)に通じる全ての扁平管(52)を通ってヘッダタンク(55)の他方のヘッダ部(68)内に流入し、冷媒流出口(63)から流出する。一方、上述した車両の電力変換装置のＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに用いられて加熱された水は、水流入口(59)を通って一方のヘッダタンク(54)内に流入し、分流して全ての丸管(51)を通って他方のヘッダタンク(53)内に流入し、水流出口(61)から流出する。そして、水が丸管(51)内を流れる間に、扁平管(52)内を流れる冷媒の有する熱により加熱される。
【００５２】
実施形態５
この実施形態は図１５および図１６に示すものである。
【００５３】
図１５は実施形態５の熱交換器の全体構成を示し、図１６はその要部の構成を示す。
【００５４】
図１５および図１６に示す熱交換器(70)の場合、扁平管(71)は波状であり、波頂部(72)の屈曲内側部分が丸管(51)の外周面の上側部分（一方の片側部分）に接触するとともに、波底部(73)の屈曲内側部分が丸管(51)の外周面の下側部分（他方の片側部分）に接触した状態で、扁平管(71)が丸管(51)にろう付されている。
【００５５】
その他の構成は実施形態３の熱交換器(70)と同様であり、同一部分には同一符号を付す。
【００５６】
上述した熱交換器(70)は、ハイブリッド自動車や、電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両において、車室内を暖房するための熱を得るために用いられる。すなわち、冷房用冷凍サイクルの圧縮機により圧縮されて高温高圧となった冷房用冷凍サイクルの冷媒が、冷媒流入口(62)を通って一方のヘッダタンク(55)内に流入し、分流して全ての扁平管(71)を通って他方のヘッダタンク(56)内に流入し、冷媒流出口(63)から流出する。一方、上述した車両の電力変換装置のＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに用いられて加熱された水は、水流入口(59)を通って一方のヘッダタンク(53)内に流入し、分流して全ての丸管(51)を通って他方のヘッダタンク(54)内に流入し、水流出口(61)から流出する。そして、水が丸管(51)内を流れる間に、扁平管(71)内を流れる冷媒の有する熱により加熱される。
【００５７】
上述した実施形態３〜５において、丸管(51)内を冷媒が流れ、扁平管(52)(71)内を水が流れるようになっていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
この発明による熱交換器は、水と高温高圧の冷媒とを熱交換するものであり、比較的廃熱の少ないハイブリッド自動車や電気自動車に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００５９】
(1)：熱交換器
(2)：基板
(3)：流体流通部
(4)：アルミニウム管（金属板）
(5)：アルミニウム板（金属板）
(6)：直線部
(7)：屈曲部
(20)：熱交換器
(21)：基板
(22)(23)：流体流通部
(27)：アルミニウム板（金属板）
(50)(65)(70)：熱交換器
(51)：丸管
(52)(71)：扁平管
(57)(72)：波頂部
(58)(73)：波底部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえばヒートポンプ式給湯装置に用いられる熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や、電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両においては、車室内を暖房するための熱源が不足することがあるので、上述した車両の電力変換装置のＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに用いられて加熱された水を、冷房用冷凍サイクルの圧縮機により圧縮されて高温高圧となった冷房用冷凍サイクルの冷媒の有する熱を利用して熱交換器により加熱することが考えられている。
【０００３】
高温高圧の冷媒により水を加熱する熱交換器として、互いに平行に配置された２枚の平坦状金属板、および両金属板間に配置されて両金属板にろう付された波状のフィンよりなり、かつ内部に水通路が設けられた水流通部材と、水流通部材の回りに巻き付けられた横断面円形の冷媒流通管とを備えており、冷媒流通管の外周面の一部が水流通部材の金属板の外面に接触した状態でろう付された熱交換器が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の熱交換器においては、冷媒流通管の外周面と水流通部材の金属板の外面との接触面積が比較的小さくなって冷媒と水との間の伝熱性が不足し、十分な熱交換効率が得られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２１７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の目的は、上記問題を解決し、２つの流体間の熱交換効率を向上しう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】
【０００７】
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。
【０００８】
1)流体流通部を有する基板と、基板に巻き付けられかつ基板の流体流通部を流れる流体とは異なる種類の流体が流れる金属管とを備えており、基板が、互いに積層状に接合された２枚の金属板からなるとともに、流体流通部が、基板を構成する２枚の金属板のうち少なくともいずれか一方の金属板を外方に膨出させることにより両金属板間に形成され、流体流通部が、並列状に配置された複数の直線部および隣り合う直線部どうしを長手方向の両端部において交互に連結する屈曲部からなる蛇行状であり、金属管の一部分が基板の流体流通部における隣り合う直線部間に位置するように、金属管が基板に巻き付けられている熱交換器。
【０００９】
2)流体流通部が、基板を構成する２枚の金属板のうちいずれか一方の金属板のみを外方に膨出させることにより両金属板間に形成されている上記1)記載の熱交換器。
【００１０】
3)互いに積層状に接合された２枚の金属板からなり、かつ両金属板間に異なる種類の流体が流れる２つの流体流通部が独立して設けられている基板を備えており、流体流通部が、基板を構成する２枚の金属板のうち少なくともいずれか一方の金属板を外方に膨出させることにより両金属板間に形成され、複数の基板が、各基板の一方の流体流通部どうしおよび他方の流体流通部どうしが連通するように配置されている熱交換器。
【００１１】
4)長手方向が同一方向を向くように互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の金属製丸管と、幅方向を丸管の長手方向を向けるとともに、丸管の長さ方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の金属製扁平管とを備えており、丸管の外周面の一部と扁平管の外周面の一部とが接触させられ、全丸管どうしおよび全扁平管どうしがそれぞれ連通させられている熱交換器。
【００１２】
5)扁平管が波状であり、波頂部または波底部の屈曲内側部分が丸管の外周面の片側部分のみに接触している上記4)記載の熱交換器。
【００１３】
6)扁平管が波状であり、波頂部の屈曲内側部分が丸管の外周面の一方の片側部分に接触するとともに波底部の屈曲内側部分が丸管の外周面の他方の片側部分に接触している上記4)記載の熱交換器。
【発明の効果】
【００１４】
上記1)および2)の熱交換器によれば、流体流通部を有する基板と、基板に巻き付けられかつ基板の流体流通部を流れる流体とは異なる種類の流体が流れる金属管とを備えており、基板が、互いに積層状に接合された２枚の金属板からなるとともに、流体流通部が、基板を構成する２枚の金属板のうち少なくともいずれか一方の金属板を外方に膨出させることにより両金属板間に形成され、流体流通部が、並列状に配置された複数の直線部および隣り合う直線部どうしを長手方向の両端部において交互に連結する屈曲部からなる蛇行状であり、金属管の一部分が基板の流体流通部における隣り合う直線部間に位置するように、金属管が基板に巻き付けられているので、基板の流体流通部の外面と金属管の外周面との接触面積が、特許文献１記載の熱交換器における冷媒流通管の外周面と水流通部材の金属板の外面との接触面積よりも大きくなり、基板の流体流通部を流れる流体と金属管内を流れる流体との間の伝熱性が向上して熱交換効率が向上する。
【００１５】
上記3)の熱交換器によれば、互いに積層状に接合された２枚の金属板からなり、かつ両金属板間に異なる種類の流体が流れる２つの流体流通部が独立して設けられている基板を備えており、流体流通部が、基板を構成する２枚の金属板のうち少なくともいずれか一方の金属板を外方に膨出させることにより両金属板間に形成され、複数の基板が、各基板の一方の流体流通部どうしおよび他方の流体流通部どうしが連通するように配置されているので、各基板の２つの流体流通部を流れる異なる種類の流体間の伝熱性が向上し、両流体間の熱交換効率が向上する。また、２つの流体流通部を流れる流体に合わせて回路の設定を自由に行うことができる。
【００１６】
上記4)〜6)の熱交換器によれば、長手方向が同一方向を向くように互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の金属製丸管と、幅方向を丸管の長手方向を向けるとともに、丸管の長さ方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の金属製扁平管とを備えており、丸管の外周面の一部と扁平管の外周面の一部とが接触させられ、全丸管どうしおよび全扁平管どうしがそれぞれ連通させられているので、丸管の外周面と扁平管の外周面との接触面積が、特許文献１記載の熱交換器における冷媒流通管の外周面と水流通部材の金属板の外面との接触面積よりも大きくなり、基板の流体流通部を流れる流体と金属管内を流れる流体との間の伝熱性が向上して熱交換効率が向上する。
【００１７】
上記5)および6)の熱交換器によれば、丸管の外周面と扁平管の外周面との接触面積を比較的簡単に大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施形態１の熱交換器を示す正面図である。
【図２】図１の熱交換器を示す斜視図である。
【図３】図１の熱交換器に用いられる基板を示す斜視図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図５】図１のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図６】この発明の実施形態２の熱交換器を示す斜視図である。
【図７】図６の熱交換器を示す正面図である。
【図８】図６の熱交換器を構成する基板を示す正面図である。
【図９】図７のＣ−Ｃ線拡大断面図である。
【図１０】図７のＤ−Ｄ線拡大断面図である。
【図１１】図７のＥ−Ｅ線拡大断面図である。
【図１２】この発明の実施形態３の熱交換器を示す斜視図である。
【図１３】図１２の熱交換器の丸管と扁平管との構成を示す図である。
【図１４】この発明の実施形態４の熱交換器を示す斜視図である。
【図１５】この発明の実施形態５の熱交換器を示す斜視図である。
【図１６】図１５の熱交換器の丸管と扁平管との構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２０】
以下の説明において、「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。
【００２１】
また、全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２２】
実施形態１
この実施形態は図１〜図５に示すものである。
【００２３】
図１および図２はこの発明の実施形態１の熱交換器の全体構成を示し、図３〜図５はその要部の構成を示す。
【００２４】
なお、実施形態１の熱交換器についての説明において、図１の上下、左右を上下、左右といい、図５の右側（図４の上側）を前、これと反対側を後というものとする。
【００２５】
図１および図２において、熱交換器(1)は、流体流通部(3)を有する基板(2)と、基板(2)に巻き付けられかつ基板(2)の流体流通部(3)を流れる流体とは異なる種類の流体が流れるアルミニウム管(4)（金属管）とを備えている。
【００２６】
図１〜図３に示すように、基板(2)は、互いに積層状に接合された２枚のアルミニウム板(5)（金属板）からなり、基板(2)を構成する２枚のアルミニウム板(5)のうち少なくともいずれか一方、ここでは一方のアルミニウム板(5)のみを外方に膨出させることにより、両アルミニウム板(5)間に流体流通部(3)が形成されている。流体流通部(3)は、上下方向にのびるとともに互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の直線部(6)および隣り合う直線部(6)どうしを長手方向の両端部において交互に連結する屈曲部(7)からなる蛇行状である。流体流通部(3)の右端部の直線部(6)の下端部は右方に屈曲して基板(2)の右側縁に開口し、ここに水流入口(8)が設けられており、同じく左端部の直線部(6)の下端部は左方に屈曲して基板(2)の左側縁に開口し、ここに水流出口(9)が設けられている。図４に示すように、流体流通部(3)の直線部(6)の左右両側壁間の間隔は、後方に向かって徐々に広がっているとともに、隣り合う直線部(6)間の間隔がアルミニウム管(4)の外径よりも小さくなっている。基板(2)は、２枚のアルミニウム板(5)の合せ面のうちの少なくともいずれか一方の面に圧着防止剤を所要パターンに印刷し、この状態で２枚のアルミニウム板(5)を圧着して非圧着部を有する合せ板をつくり、合せ板の非圧着部に流体圧を導入することによって流体流通部(3)を一挙に形成する、いわゆるロールボンド法によって製造される。また、基板(2)は、プレス加工が施されて流体流通部(3)を形成するための外方膨出部が設けられたアルミニウム板(5)と、平坦なアルミニウム板(5)とをろう付などの適当な方法で接合することによって製造される。
【００２７】
アルミニウム管(4)は、基板(2)に略螺旋状に巻き付けられており、基板(2)の前側においては、上下方向に伸びる直管部(11)が基板(2)の流体流通部(3)の隣り合う直線部(6)間に位置し、アルミニウム管(4)の外周面は、左右両隣の直線部(6)の左右両側壁、および基板(2)の前面の隣り合う直線部(6)間の部分に接触している。なお、図５に示すように、アルミニウム管(4)は、基板(2)の流体流通部(3)の屈曲部(7)においては、若干前方の曲げられて屈曲部(7)を乗り越えるようになされている。
【００２８】
上述した熱交換器(1)は、ハイブリッド自動車や、電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両において、車室内を暖房するための熱を得るために用いられる。すなわち、冷房用冷凍サイクルの圧縮機により圧縮されて高温高圧となった冷房用冷凍サイクルの冷媒が、アルミニウム管(4)の左端から送り込まれるとともに右端から排出され、上述した車両の電力変換装置のＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに用いられて加熱された水が、基板(2)の流体流通部(3)の水流入口(8)から送り込まれるとともに水流出口(9)から流出する。そして、水が基板(2)の流体流通部(3)内を流れる間に、冷媒の有する熱により加熱される。
【００２９】
なお、基板(2)の流体流通部(3)に冷媒が流れ、アルミニウム管(4)に水が流れるようになっていてもよい。
【００３０】
実施形態２
この実施形態は図６〜図１１に示すものである。
【００３１】
図６および図７は実施形態２の熱交換器の全体構成を示し、図８〜図１１はその要部の構成を示す。
【００３２】
なお、実施形態２の熱交換器についての説明において、図７の上下、左右を上下、左右といい、図９〜図１１の下側（図７の紙面表側）を前、これと反対側を後というものとする。
【００３３】
図６および図７において、熱交換器(20)は、異なる種類の流体が流れる２つの流体流通部(22)(23)が独立して設けられている複数の略縦長円形基板(21)が、幅方向を左右方向に向けて前後方向に並べられるとともに、各基板(21)の一方の流体流通部(22)（以下、第１流体流通部(22)と称する）どうしおよび他方の流体流通部(23)（以下、第２流体流通部(23)と称する）どうしが連通するようにろう付され、前後両端部の基板(21)の前後方向外側部分に、第１流体流通部(22)に通じる第１ヘッダ部(25)および第２流体流通部(23)に通じる第２ヘッダ部(26)を有するヘッダ部材(24)がろう付されたものである。
【００３４】
図６〜図８に示すように、基板(21)は、互いに積層状に接合された２枚のアルミニウム板(27)（金属板）からなり、基板(21)を構成する２枚のアルミニウム板(27)のうち少なくともいずれか一方、ここでは両方のアルミニウム板(27)を外方に膨出させることにより、両アルミニウム板(27)間に両流体流通部(22)(23)が形成されている。基板(21)の第１流体流通部(22)は、上下方向にのびるとともに左右方向に間隔をおいて設けられた複数の直線部(28)と、すべての直線部(28)の上下両端が通じる上下両連通部(29)とよりなる。基板(21)の第２流体流通部(23)は、第１流体流通部(22)の隣り合う直線部(28)間に間隔をおいて設けられ、かつ上下方向にのびる複数の直線部(31)からなる。基板(21)は、２枚のアルミニウム板(27)の合せ面のうちの少なくともいずれか一方の面に圧着防止剤を所要パターンに印刷し、この状態で２枚のアルミニウム板(27)を圧着して非圧着部を有する合せ板をつくり、合せ板の非圧着部に流体圧を導入することによって両流体流通部(22)(23)を一挙に形成する、いわゆるロールボンド法によって製造される。また、基板(21)は、プレス加工が施されて両流体流通部(22)(23)を形成するための外方膨出部が設けられたアルミニウム板(27)どうしを、ろう付などの適当な方法で接合することによって製造される。
【００３５】
図９〜図１１に示すように、熱交換器(20)における前後方向に隣り合う２つの基板(21)は、第１流体流通部(22)の上下両連通部(29)のうちの少なくともいずれか一方の連通部(29)が通じるとともに、第２流体流通部(23)の各直線部(31)の上下両端部のうち少なくともいずれか一方で通じるようにろう付されている。隣り合う２つの基板(21)は、第１流体流通部(22)の直線部(28)の外面どうしがろう付されるとともに、一方の基板(21)の連通部(29)に形成された貫通穴(33)の周囲に設けられた凸部(32)が他方の基板(21)の連通部(29)に形成された貫通穴(34)に挿入された状態でろう付され、さらに第２流体流通部(23)の直線部(31)の外面どうしがろう付されるとともに、一方の基板(21)の直線部(31)に形成された貫通穴(36)の周囲に設けられた凸部(35)が他方の基板(21)の直線部(31)に形成された貫通穴(37)に挿入された状態でろう付されている。
【００３６】
熱交換器(20)において、一方、ここでは前側ヘッダ部材(24)の第１ヘッダ部(25)内に流入した冷媒が、全ての基板(21)の第１流体流通部(22)を流れて後側ヘッダ部材(24)の第１ヘッダ部(25)から流出し、後側ヘッダ部材(24)の第２ヘッダ部(26)内に流入した水が、全ての基板(21)の第２流体流通部(23)を流れて前側ヘッダ部材(24)の第２ヘッダ部(26)から流出するようになっている。たとえば、熱交換器(20)に、隣接する複数の基板(21)に設けられた第１流体流通部(22)の直線部(28)からなり、かつ冷媒が同方向に流れる複数のパスが設けられており、隣り合うパスでの冷媒の流れ方向が逆向きで、各パスを構成する直線部(28)を有する基板(21)の数が、流れ方向上流側から下流側に向かって順次減少するように、隣り合う２つの基板(21)が、第１流体流通部(22)の上下両連通部(29)のうちの少なくともいずれか一方の連通部(29)において通じていることが好ましい。また、熱交換器(20)の隣り合う２つの基板(21)において、第２流体流通部(23)の直線部(31)における水の流れ方向が異なるように、隣り合う２つの基板(21)が、第２流体流通部(23)の直線部(231の上下両端のうちのいずれか一方において通じていることが好ましい。
【００３７】
両ヘッダ部材(24)は、互いに積層状に接合された２枚のアルミニウム板(38)（金属板）からなり、ヘッダ部材(24)を構成する２枚のアルミニウム板(38)のうち少なくともいずれか一方、ここでは両方のアルミニウム板(31)を外方に膨出させることにより、両アルミニウム板(31)間に両ヘッダ部(25)(26)が形成されている。前側ヘッダ部材(24)の第１ヘッダ部(25)に冷媒流入管(41)が接続されるとともに第２ヘッダ部(26)に水流出管(42)が接続され、後側ヘッダ部材(24)の第１ヘッダ部(25)に冷媒流出管(43)が接続されるとともに第２ヘッダ部(26)に水流入管(44)が接続されている。
【００３８】
上述した熱交換器(20)は、ハイブリッド自動車や、電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両において、車室内を暖房するための熱を得るために用いられる。すなわち、冷房用冷凍サイクルの圧縮機により圧縮されて高温高圧となった冷房用冷凍サイクルの冷媒が、冷媒流入管(41)を通って前側ヘッダ部材(24)の第１ヘッダ部(25)内に流入し、全ての基板(21)の第１流体流通部(22)を通って後側ヘッダ部材(24)の第１ヘッダ部(25)内に流入し、冷媒流出管(42)から流出する。一方、上述した車両の電力変換装置のＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに用いられて加熱された水が、水流入管(43)を通って後側ヘッダ部材(24)の第２ヘッダ部(26)内に流入し、全ての基板(21)の第２流体流通部(23)を流れて前側ヘッダ部材(24)の第２ヘッダ部(26)内に流入し、水流出管(44)から流出する。そして、水が基板(21)の第２流体流通部(23)内を流れる間に、第１流体流通部(22)内を流れる冷媒の有する熱により加熱される。
【００３９】
なお、基板(21)の第１流体流通部(22)に水が流れ、第２流体流通部(23)に冷媒が流れるようになっていてもよい。
【００４０】
実施形態３
この実施形態は図１２および図１３に示すものである。
【００４１】
図１２は実施形態３の熱交換器の全体構成を示し、図１３はその要部の構成を示す。
【００４２】
図１２において、熱交換器(50)は、長手方向が同一方向を向くように互いに間隔をおいて並列状に配置された複数のアルミニウム製丸管(51)（金属製丸管）と、幅方向を丸管(51)の長手方向を向けるとともに、丸管(51)の長さ方向に間隔をおいて並列状に配置された複数のアルミニウム製扁平管(52)（金属製扁平管）とを備えており、丸管(51)の外周面の一部と扁平管(52)の外周面の一部とが接触させられ、全丸管(51)どうしおよび全扁平管(52)どうしがそれぞれ連通させられたものである。
【００４３】
全ての丸管(51)の両端部は、それぞれ長手方向を丸管(51)の長手方向と直交する方向に向けて配置されたアルミニウム製ヘッダタンク(53)(54)に接続されている。全ての扁平管(52)の両端部は、それぞれ長手方向を丸管(51)の長手方向に向けて配置されたアルミニウム製ヘッダタンク(55)(56)に接続されている。
【００４４】
図１３に示すように、扁平管(52)は波状であり、波頂部(57)および波底部(58)のうちのいずれか一方、ここでは波頂部(57)の屈曲内側部分が、丸管(51)の外周面の上側部分のみに接触しており、この状態で扁平管(52)が丸管(51)にろう付されている。図示は省略したが、扁平管(52)には幅方向に並んだ複数の流路が設けられている。
【００４５】
丸管(51)が接続された一方のヘッダタンク(53)の一端に水流入口(59)が設けられるとともに、他方のヘッダタンク(54)の他端に水流出口(61)が設けられている。また、扁平管(52)が接続された両ヘッダタンク(55)(56)のうちの水流入口(59)側に位置するヘッダタンク(55)の水流出口(61)が設けられたヘッダタンク(54)側の端部に冷媒流入口(62)が設けられるとともに、他方のヘッダタンク(56)における水流入口(59)が設けられたヘッダタンク(53)側の端部に冷媒流出口(63)が設けられている。
【００４６】
上述した熱交換器(50)は、ハイブリッド自動車や、電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両において、車室内を暖房するための熱を得るために用いられる。すなわち、冷房用冷凍サイクルの圧縮機により圧縮されて高温高圧となった冷房用冷凍サイクルの冷媒が、冷媒流入口(62)を通って一方のヘッダタンク(55)内に流入し、分流して全ての扁平管(52)を通って他方のヘッダタンク(56)内に流入し、冷媒流出口(63)から流出する。一方、上述した車両の電力変換装置のＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに用いられて加熱された水は、水流入口(59)を通って一方のヘッダタンク(53)内に流入し、分流して全ての丸管(51)を通って他方のヘッダタンク(54)内に流入し、水流出口(61)から流出する。そして、水が丸管(51)内を流れる間に、扁平管(52)内を流れる冷媒の有する熱により加熱される。
【００４７】
実施形態４
この実施形態は図１４に示すものである。
【００４８】
図１４は実施形態４の熱交換器の全体構成を示す。
【００４９】
図１４に示す熱交換器(65)の場合、丸管(51)が接続された一方のヘッダタンク(54)の一端に水流入口(59)が設けられるとともに、他方のヘッダタンク(53)における水流入口(59)と同一端に水流出口(61)が設けられている。また、扁平管(52)が接続された２つのヘッダタンク(55)(56)のうち水流入口(59)および水流出口(61)とは反対側に位置するヘッダタンク(55)内が、仕切部材(66)により長手方向に２つのヘッダ部(67)(68)に区画されており、ヘッダタンク(55)における水流出口(61)が設けられたヘッダタンク(53)側の端部に、一方のヘッダ部(67)内に通じるように冷媒流入口(62)が設けられ、同じく他端部に、他方のヘッダ部(68)内に通じるように冷媒流出口(63)が設けられている。
【００５０】
その他の構成は実施形態３の熱交換器(60)と同様であり、同一部分には同一符号を付す。
【００５１】
上述した熱交換器(65)は、ハイブリッド自動車や、電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両において、車室内を暖房するための熱を得るために用いられる。すなわち、冷房用冷凍サイクルの圧縮機により圧縮されて高温高圧となった冷房用冷凍サイクルの冷媒が、冷媒流入口(62)を通ってヘッダタンク(55)の一方のヘッダ部(67)内に流入し、ヘッダ部(67)に通じる全ての扁平管(52)を通って他方のヘッダタンク(56)側に流れ、さらに他方のヘッダ部(68)に通じる全ての扁平管(52)を通ってヘッダタンク(55)の他方のヘッダ部(68)内に流入し、冷媒流出口(63)から流出する。一方、上述した車両の電力変換装置のＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに用いられて加熱された水は、水流入口(59)を通って一方のヘッダタンク(54)内に流入し、分流して全ての丸管(51)を通って他方のヘッダタンク(53)内に流入し、水流出口(61)から流出する。そして、水が丸管(51)内を流れる間に、扁平管(52)内を流れる冷媒の有する熱により加熱される。
【００５２】
実施形態５
この実施形態は図１５および図１６に示すものである。
【００５３】
図１５は実施形態５の熱交換器の全体構成を示し、図１６はその要部の構成を示す。
【００５４】
図１５および図１６に示す熱交換器(70)の場合、扁平管(71)は波状であり、波頂部(72)の屈曲内側部分が丸管(51)の外周面の上側部分（一方の片側部分）に接触するとともに、波底部(73)の屈曲内側部分が丸管(51)の外周面の下側部分（他方の片側部分）に接触した状態で、扁平管(71)が丸管(51)にろう付されている。
【００５５】
その他の構成は実施形態３の熱交換器(70)と同様であり、同一部分には同一符号を付す。
【００５６】
上述した熱交換器(70)は、ハイブリッド自動車や、電気自動車などの比較的廃熱の少ない車両において、車室内を暖房するための熱を得るために用いられる。すなわち、冷房用冷凍サイクルの圧縮機により圧縮されて高温高圧となった冷房用冷凍サイクルの冷媒が、冷媒流入口(62)を通って一方のヘッダタンク(55)内に流入し、分流して全ての扁平管(71)を通って他方のヘッダタンク(56)内に流入し、冷媒流出口(63)から流出する。一方、上述した車両の電力変換装置のＩＧＢＴなどのパワーデバイスを冷却するのに用いられて加熱された水は、水流入口(59)を通って一方のヘッダタンク(53)内に流入し、分流して全ての丸管(51)を通って他方のヘッダタンク(54)内に流入し、水流出口(61)から流出する。そして、水が丸管(51)内を流れる間に、扁平管(71)内を流れる冷媒の有する熱により加熱される。
【００５７】
上述した実施形態３〜５において、丸管(51)内を冷媒が流れ、扁平管(52)(71)内を水が流れるようになっていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
この発明による熱交換器は、水と高温高圧の冷媒とを熱交換するものであり、比較的廃熱の少ないハイブリッド自動車や電気自動車に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００５９】
(1)：熱交換器
(2)：基板
(3)：流体流通部
(4)：アルミニウム管（金属板）
(5)：アルミニウム板（金属板）
(6)：直線部
(7)：屈曲部
(20)：熱交換器
(21)：基板
(22)(23)：流体流通部
(27)：アルミニウム板（金属板）
(50)(65)(70)：熱交換器
(51)：丸管
(52)(71)：扁平管
(57)(72)：波頂部
(58)(73)：波底部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流通部を有する基板と、基板に巻き付けられかつ基板の流体流通部を流れる流体とは異なる種類の流体が流れる金属管とを備えており、基板が、互いに積層状に接合された２枚の金属板からなるとともに、流体流通部が、基板を構成する２枚の金属板のうち少なくともいずれか一方の金属板を外方に膨出させることにより両金属板間に形成され、流体流通部が、並列状に配置された複数の直線部および隣り合う直線部どうしを長手方向の両端部において交互に連結する屈曲部からなる蛇行状であり、金属管の一部分が基板の流体流通部における隣り合う直線部間に位置するように、金属管が基板に巻き付けられている熱交換器。
【請求項２】
流体流通部が、基板を構成する２枚の金属板のうちいずれか一方の金属板のみを外方に膨出させることにより両金属板間に形成されている請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
互いに積層状に接合された２枚の金属板からなり、かつ両金属板間に異なる種類の流体が流れる２つの流体流通部が独立して設けられている基板を備えており、流体流通部が、基板を構成する２枚の金属板のうち少なくともいずれか一方の金属板を外方に膨出させることにより両金属板間に形成され、複数の基板が、各基板の一方の流体流通部どうしおよび他方の流体流通部どうしが連通するように配置されている熱交換器。
【請求項４】
長手方向が同一方向を向くように互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の金属製丸管と、幅方向を丸管の長手方向を向けるとともに、丸管の長さ方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の金属製扁平管とを備えており、丸管の外周面の一部と扁平管の外周面の一部とが接触させられ、全丸管どうしおよび全扁平管どうしがそれぞれ連通させられている熱交換器。
【請求項５】
扁平管が波状であり、波頂部または波底部の屈曲内側部分が丸管の外周面の片側部分のみに接触している請求項４記載の熱交換器。
【請求項６】
扁平管が波状であり、波頂部の屈曲内側部分が丸管の外周面の一方の片側部分に接触するとともに波底部の屈曲内側部分が丸管の外周面の他方の片側部分に接触している請求項４記載の熱交換器。
【請求項１】
流体流通部を有する基板と、基板に巻き付けられかつ基板の流体流通部を流れる流体とは異なる種類の流体が流れる金属管とを備えており、基板が、互いに積層状に接合された２枚の金属板からなるとともに、流体流通部が、基板を構成する２枚の金属板のうち少なくともいずれか一方の金属板を外方に膨出させることにより両金属板間に形成され、流体流通部が、並列状に配置された複数の直線部および隣り合う直線部どうしを長手方向の両端部において交互に連結する屈曲部からなる蛇行状であり、金属管の一部分が基板の流体流通部における隣り合う直線部間に位置するように、金属管が基板に巻き付けられている熱交換器。
【請求項２】
流体流通部が、基板を構成する２枚の金属板のうちいずれか一方の金属板のみを外方に膨出させることにより両金属板間に形成されている請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
互いに積層状に接合された２枚の金属板からなり、かつ両金属板間に異なる種類の流体が流れる２つの流体流通部が独立して設けられている基板を備えており、流体流通部が、基板を構成する２枚の金属板のうち少なくともいずれか一方の金属板を外方に膨出させることにより両金属板間に形成され、複数の基板が、各基板の一方の流体流通部どうしおよび他方の流体流通部どうしが連通するように配置されている熱交換器。
【請求項４】
長手方向が同一方向を向くように互いに間隔をおいて並列状に配置された複数の金属製丸管と、幅方向を丸管の長手方向を向けるとともに、丸管の長さ方向に間隔をおいて並列状に配置された複数の金属製扁平管とを備えており、丸管の外周面の一部と扁平管の外周面の一部とが接触させられ、全丸管どうしおよび全扁平管どうしがそれぞれ連通させられている熱交換器。
【請求項５】
扁平管が波状であり、波頂部または波底部の屈曲内側部分が丸管の外周面の片側部分のみに接触している請求項４記載の熱交換器。
【請求項６】
扁平管が波状であり、波頂部の屈曲内側部分が丸管の外周面の一方の片側部分に接触するとともに波底部の屈曲内側部分が丸管の外周面の他方の片側部分に接触している請求項４記載の熱交換器。
【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】
【公開番号】特開２０１３−１０４５９１（Ｐ２０１３−１０４５９１Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４７４６４（Ｐ２０１１−２４７４６４）
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（５１２０２５６７６）株式会社ケーヒン・サーマル・テクノロジー (25)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（５１２０２５６７６）株式会社ケーヒン・サーマル・テクノロジー (25)
【Ｆターム（参考）】
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