JP4779641B2

JP4779641B2 - 複合型熱交換器

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Publication number: JP4779641B2
Application number: JP2005372302A
Authority: JP
Inventors: 尚規杉本; 薫都築
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2025-12-26
Also published as: JP2007170776A; US20070144713A1; CN1991288B; CN1991288A; US8365809B2

Description

本発明は、複数の熱交換器を一体に結合した複合型熱交換器、および他の部品と結合される熱交換器に関する。

従来、特許文献１に、車両用空調装置の冷媒を凝縮させる熱交換器（凝縮器）および走行用電動モータの冷却水を冷却する熱交換器（ラジエータ）の各熱交換部を略同一面状で、空気流れ方向に対して並列に配置して一体に結合した複合型熱交換器が開示されている。

この特許文献１の複合型熱交換器では、各熱交換部を補強するサイドプレート同士を複数のボルトとナットで締付けることで、凝縮器とラジエータとを一体に結合している。

具体的には、上記のサイドプレートは、熱交換部の最外端で熱交換流体の通過するチューブと平行に伸びるように配置され、熱交換部に空気流れ方向と平行に接触する熱交換部接触面と、熱交換部接触面の両端側から熱交換部の外側へ空気流れ方向と垂直方向に伸びるブラケット取付面とを有する断面略コの字の細長形状をしている。

そして、凝縮器およびラジエータのサイドプレートのブラケット取付面同士を重ね合わせ、これらの面を同時に貫通する複数のボルトをナットに締付けることで、凝縮器とラジエータとを一体に結合している。

これにより、凝縮器およびラジエータのサイドプレート同士を、ブラケット等を介さずに直接結合し、複合型熱交換器の小型化を図っている。
特開２００５−１５６０６７号公報

ところで、本発明者の検討によれば、特許文献１の複合型熱交換器に熱交換部垂直方向の振動をかけると、凝縮器とラジエータとの結合部のボルトとナットに変形およびゆるみが生じて凝縮器とラジエータを一体に結合した状態を維持できなくなることが判った。

そこで、その原因について本発明者が調査したところ、特許文献１の複合型熱交換器では、サイドプレートを貫通する全てのボルトの軸の方向が熱交換部に垂直方向になっていることが原因であると判明した。

その理由は、振動のかかる方向とボルトの軸の方向とが同一方向になると、振動によって生じる振動荷重をボルトとナットの座面のみで受けなければならないので、ボルトとナットの座面に変形が生じやすく、ボルトがゆるみやすくなるからである。

本発明は上記点に鑑み、ボルトの変形およびゆるみを生じさせることなく、複数の熱交換器同士を確実に結合した複合型熱交換器を提供することを第１の目的とする。

さらに、本発明は、ボルトの変形およびゆるみを生じさせることなく、他の部品に確実に結合することができる熱交換器を提供することを第２の目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、第１流体が通過する複数の第１チューブ（１１）を有して構成された略矩形状の第１熱交換部（１３）と、第１チューブ（１１）の長手方向両端側に配置されて第１チューブ（１１）と連通する一対の第１ヘッダ部材（１４、１５）とを有する第１熱交換器（１）と、第２流体が通過する複数の第２チューブ（３１）を有して構成された略矩形状の第２熱交換部（３３）と、第２チューブ（３１）の長手方向両端側に配置されて第２チューブ（３１）と連通する一対の第２ヘッダ部材（３４、３５）とを有する第２熱交換器（２）とを備え、第１熱交換器（１）と第２熱交換器（２）が、第１流体および第２流体と熱交換する第３流体の流れ方向に対して並列に配置される複合型熱交換器であって、一対の第１ヘッダ部材（１４、１５）のうち一方に設けられた第１ブラケット（２０、４４）と、一対の第１ヘッダ部材（１４、１５）のうち他方に設けられた第２ブラケット（２５、４５）と、一対の第２ヘッダ部材（３４、３５）のうち一方に設けられた第１ネジ穴部（３４ｂ）と、一対の第２ヘッダ部材（３４、３５）のうち他方に設けられた第２ネジ穴部（３５ｂ）とを有し、第１ネジ穴部（３４ｂ）の軸と第２ネジ穴部（３５ｂ）の軸は、非平行に配置されており、さらに、第１ブラケット（２０、４４）のボルト貫通穴（２０ａ、４４ａ）を貫通して第１ネジ穴部（３４ｂ）に締付けるボルト（４１）と、第２ブラケット（２５、４５）のボルト貫通穴（２５ｃ）を貫通して第２ネジ穴部（３５ｂ）に締付けるボルト（４２）とを備えて、第１熱交換器（１）と第２熱交換器（２）が結合されており、第１ブラケット（２０、４４）のうち、ボルト貫通穴（２０ａ、４４ａ）が形成された部位は、第２ヘッダ部材（３４、３５）のうち一方の一部と重合しており、第２ブラケット（２５、４５）のうち、ボルト貫通穴（２５ｃ）が形成された取付面部（２５ｂ）は、第２ヘッダ部材（３４、３５）のうち他方の一部と重合していることを特徴とする。

これによれば、第１ネジ穴部（３４ｂ）の軸と第２ネジ穴部（３５ｂ）の軸が、非平行に配置されているので、第１ネジ穴部（３４ｂ）に締付けるボルト（４１）の軸と、第２ネジ穴部（３５ｂ）に締付けるボルト（４２）の軸とを非平行にすることができる。

そのため、例えば、本発明の複合型熱交換器に、第１ネジ穴部（３４ｂ）に締付けるボルト（４１）の軸方向の振動がかかっても、第１ネジ穴部（３４ｂ）に締付けるボルト（４１）の座面のみならず、第２ネジ穴部（３５ｂ）に締付けるボルト（４２）の軸部によっても振動荷重を受けることができる。これにより、第１ネジ穴部（３４ｂ）に締付けるボルト（４１）の座面の変形およびゆるみを防止することができる。

同様に、第２ネジ穴部（３５ｂ）に締付けるボルト（４２）の軸方向に振動がかかっても、第２ネジ穴部（３５ｂ）に締付けるボルト（４２）の座面の変形およびゆるみを防止することができる。その結果、ボルト（４１、４２）の座面の変形およびゆるみを生じさせることなく、複数の熱交換器同士を確実に結合することができる。

ところで、従来技術のようにサイドプレート同士をボルトとナットで直接結合する場合は、断面略コの字型のサイドプレートが第１、２チューブ（１１、３１）と平行に伸びるように配置されるので、全てのボルトの軸が第３流体の流れ方向に対して平行に配置されてしまう。

また、各ボルトの軸の向きを変更するためサイドプレートの形状を変更すると、サイドプレートの強度が低下して、第１、２熱交換部（１３、３３）を充分に補強することができなくなり、第１、２熱交換器（１、２）の機械的強度が低下してしまう。

これに対して、請求項１に記載の複合型熱交換器では、第１ブラケット（２０、４４）および第２ブラケット（２５、４５）が剛性の高い第１ヘッダ部材（１４、１５）に設けられているので、第１熱交換器（１）に第１ブラケット（２０、４４）および第２ブラケット（２５、４５）を設けても、第１熱交換器（１）の機械的強度を低下させない。

また、第１ネジ穴部（３４ｂ）および第２ネジ穴部（３５ｂ）を剛性の高い第２ヘッダ部材（３４、３５）に設けても、第２熱交換器（２）の機械的強度を低下させない。さらに、第１ネジ穴部（３４ｂ）の軸および第２ネジ穴部（３５ｂ）の軸を所望の方向に設定できる。

従って、請求項１に記載の複合型熱交換器では、第１熱交換器（１）および第２熱交換器（２）の機械的強度を低下させることなく、各ボルト（４１、４２）の軸を非平行に配置することができる。

また、請求項１に記載の複合型熱交換器において、具体的に、一対の第１ヘッダ部材（１４、１５）のうち一方は、第１チューブ（１１）に接続されるヘッダタンク（１４ａ）と、第１流体の気液を分離する気液分離器（１８）とを有し、第１ブラケット（２０、４０）は、気液分離器（１８）に設けられていてもよい。

これによれば、第１ブラケット（２０、４４）が第１ヘッダ部材（１４、１５）のうち剛性の高い気液分離器（１８）に設けられているので、第１熱交換器（１）に第１ブラケット（２０、４４）を設けても、第１熱交換器（１）の機械的強度を低下させない。

ところで、気液分離器（１８）を備えるヘッダ部材（１４）では、一般的に、気液分離器（１８）は、一方のヘッダタンク（１４ａ）に近接配置され、ヘッダタンク（１４ａ）と同一方向に伸びるように配置される。さらに、十分な気液分離空間を確保するためにヘッダタンク（１４ａ）よりも長手方向が長くなっている。従って、後述する第１実施形態の図１に示すように、気液分離器（１８）は第１熱交換部（１３）から突出するように配置される。

そこで、気液分離器（１８）の第１熱交換部（１３）から突出した部位に第１ブラケット（２０、４４）を設けることで、第１ブラケット（２０、４４）のボルト締付位置（第１ネジ穴部（３４ｂ）設定位置）を第２ブラケットのボルト締付位置（第２ネジ穴部（３５ｂ）設定位置）に対して気液分離器（１８）長手方向に、容易にずらすことができる。

これにより、第１ブラケット（２０、４４）のボルト締付位置と第２ブラケット（２５、４５）のボルト締付位置とを結ぶラインを、流体チューブ（１１）長手方向に対して所定角度を有するように配置できる。従って、複合型熱交換器に荷重がかかっても、ボルト締付部のみならず上記のラインに所定角度を有しながら交差する流体チューブ（１１）も荷重を受けるので、複合型熱交換器が変形、破損しにくいという効果を得ることもできる。

また、請求項１または２に記載の複合型熱交換器において、第１ネジ穴部（３４ｂ）の軸と前記第２ネジ穴部（３５ｂ）の軸は、垂直になっていてもよい。

これによれば、第１ネジ穴部（３４ｂ）の軸と第２ネジ穴部（３５ｂ）の軸が、垂直になっているので、第１ネジ穴部（３４ｂ）に締付けるボルト（４１）の軸と、第２ネジ穴部（３５ｂ）に締付けるボルト（４２）の軸とを垂直にすることができる。

そのため、例えば、本発明の複合型熱交換器の第１ネジ穴部（３４ｂ）軸方向に振動がかかっても、第２ネジ穴部（３５ｂ）に締付けるボルト（４２）の軸部が軸方向垂直に振動荷重を受けることができる。従って、第１ネジ穴部（３４ｂ）に締付けるボルト（４１）の座面が受ける振動荷重を軽減させることができ、より一層、第１ネジ穴部（３４ｂ）に締付けるボルトの座面の変形およびゆるみを防止することができる。

同様に、第２ネジ穴部（３５ｂ）軸方向に振動がかかっても、より一層、第２ネジ穴部（３５ｂ）に締付けるボルト（４２）の座面の変形およびゆるみを防止することができる。その結果、第１熱交換器（１）および第２熱交換器（２）を、より一層、確実に結合することができる。

また、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の複合型熱交換器において、第１ネジ穴部（３４ｂ）および第２ネジ穴部（３５ｂ）の少なくとも一方は、複数設けられていてもよい。

これによれば、第１熱交換器（１）と第２熱交換器（２）とを複数のボルトで締付けることができ、締付軸力を増加させることができるので、第１熱交換器（１）および第２熱交換器（２）を、より一層、確実に結合することができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した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ものである。

図１は、本発明の一実施形態であるハイブリッド自動車用の熱交換器の全体正面図である。この熱交換器は、車両用空調装置において圧縮機（図示せず。）から吐出された高温・高圧の冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮器１と、ハイブリッド自動車用の電動モータ、インバータおよび発電機（いずれも図示せず。）等の電気機器部品を冷却するための電気部品用ラジエータ２とが一体に結合された複合型熱交換器である。

従って、本実施形態では、凝縮器１が第１熱交換器であり、電気部品用ラジエータ２が第２熱交換器である。

まず、この熱交換器の車両搭載状態について説明する。この熱交換器は図２に示すように、エンジン用ラジエータ３に結合されて、フード４下方でラジエータグリル５およびバンパー補強材６の車両後方側に搭載される。

さらに、凝縮器１と電気部品用ラジエータ２は略同一平面上に構成されており、空気流れ方向（図２の矢印Ａ方向）に対して並列に配置され、さらに、電気部品用ラジエータ２が凝縮器１の上方側になるように搭載されている。

また、この熱交換器は、エンジン用ラジエータ３に対して空気流れ方向上流側に配置され、空気流れ方向から見たときにエンジン用ラジエータ３と重なるように搭載されている。さらに、エンジン用ラジエータ３の空気流れ下流側には、熱交換器に冷却用の空気を供給するための電動ファン７が配置されている。

次に、凝縮器１および電気部品用ラジエータ２について説明する。なお、以下の説明における上下・前後方向は図２に示す車両搭載状態を基準としている。

まず、凝縮器１は、図１に示すように、内部を冷媒が流れる多数の冷媒チューブ１１が積層され、冷媒と空気との熱交換を促進するフィン１２が隣接する冷媒チューブ１１間に配置されている。この冷媒チューブ１１とフィン１２により略矩形状のコア部１３が構成される。従って、コア部１３は本実施形態の第１熱交換部である。

冷媒チューブ１１の長手方向両端側には、冷媒チューブ１１と連通する冷媒ヘッダ部材１４、１５が配置される。従って、冷媒ヘッダ部材１４、１５は本実施形態における第１ヘッダ部材である。まず、一方の冷媒ヘッダ部材１４は、冷媒チューブ１１からの冷媒の集合を行う第１冷媒ヘッダタンク１４ａを有し、他方の冷媒ヘッダ部材１５は、冷媒チューブ１１への冷媒の分配を行う第２冷媒ヘッダタンク１５ａとを有している。

この第１冷媒ヘッダタンク１４ａおよび第２冷媒ヘッダタンク１５ａは、冷媒チューブ１１と同数のスリット穴（図示せず。）を有しており、このスリット穴を介して全ての冷媒チューブ１１と連通している。

また、第２冷媒ヘッダタンク１５ａには、冷媒を凝縮器１内部に流入させる冷媒入口配管１６および冷媒を凝縮器１外部へ流出させる冷媒出口配管１７が設けられ、第１冷媒ヘッダタンク１４ａの外側（コア部１３の反対側）には、気液分離器１８が配置されている。この気液分離器１８は、気相冷媒と液相冷媒を分離して液相冷媒を貯留しておくことができるレシーバである。

なお、第１冷媒ヘッダタンク１４ａと気液分離器１８とは、取付部材１８ａを介して結合されるようになっており、さらに、第１冷媒ヘッダタンク１４ａと気液分離器１８とは、２つの貫通穴１９ａ、１９ｂを有するプレート１９を介して２箇所で連通している。なお、貫通穴１９ａは１９ｂに対して上方側に配置されている。

また、第１冷媒ヘッダタンク１４ａ内部の下側寄りの位置には、第１セパレータ１４ｂが配置されるとともに、第２冷媒ヘッダタンク１５ａ内部には、第１セパレータ１４ｂと同一高さに第２セパレータ１５ｂが配置されており、この第１、第２セパレータ１４ａ、１５ａによってコア部１３は２つ熱交換部に分けられている。

まず、コア部１３における第１、第２セパレータ１４ｂ、１５ｂの上方側部位は、冷媒入口配管１６から流入した気相冷媒と空気とを熱交換させて、冷媒を凝縮させる凝縮部１３ａになっており、凝縮部１３ａから流出した冷媒は、プレート１９の貫通穴１９ａを通過して気液分離器１８に流入するようになっている。

従って、冷媒入口配管１６は第２セパレータ１５ｂよりも上方に配置され、貫通穴１９ａは第１セパレータ１４ｂよりも上方に配置されている。

さらに、コア部１３における第１、第２セパレータ１４ｂ、１５ｂの下方側部位は、気液分離器１８から貫通穴１９ｂを通過して流入した液相冷媒と空気とを熱交換させて液相冷媒を冷却する過冷却部１３ｂになっており、過冷却部１３ｂで冷却された冷媒は冷媒吐出ポート１７から流出するようになっている。

従って、冷媒出口配管１７は第２セパレータ１５ｂよりも下方に配置され、貫通穴１９ｂは第１セパレータ１４ｂよりも下方に配置されている。

以上の如く、本実施形態における一対の冷媒ヘッダ部材１４、１５のうち一方の冷媒ヘッダ部材１４は、第１冷媒ヘッダタンク１４ａ、第１セパレータ１４ｂ、気液分離器１８、プレート１９および後述するタンクキャップ２３等によって構成される。また、他方の冷媒ヘッダ部材１５は、第２冷媒ヘッダタンク１５ａ、第２セパレータ１５ｂおよび後述するタンクキャップ２３、２４等によって構成される。

また、本実施形態の凝縮器１では、凝縮部１３ａの下方に過冷却部１３ｂが配置され、凝縮部１３ａおよび過冷却部１３ｂの側方に気液分離器１８が配置され、さらに、気液分離器１８の上部が凝縮部１３ａの上端面よりも上方に突出する位置関係となっており、気液分離器１８の凝縮部１３ａの上端面よりも上方に突出した部位には、凝縮器１と電気部品用ラジエータ２とを結合するための第１ブラケット２０が設けられている。

この第１ブラケット２０には、ボルト貫通穴２０ａが上下に２箇所設けられている。また、ボルト貫通穴２０ａの軸（すなわち、ボルト貫通穴２０ａを貫通して締め付けられるボルト４１の軸）は車両前後方向（図１の紙面垂直方向）に向いている。

また、冷媒チューブ１１の積層方向両端側には、冷媒チューブ１１と平行に延びてコア部１３を補強するサイドプレート２１が配置されている。冷媒チューブ１１の積層方向下端側のサイドプレート２１には、本実施形態の複合型熱交換器をエンジン用ラジエータ３に取付けるためのブラケット２２が２箇所に設けられている。

また、第２冷媒ヘッダタンク１５ａおよび第１冷媒ヘッダタンク１４ａの上端および下端にはタンクキャップ２３、２４が配置される。まず、タンクキャップ２３は、第２冷媒ヘッダタンク１５ａの下端側、第１冷媒ヘッダタンク１４ａの上端側および下端側に配置されて、それぞれの冷媒ヘッダタンク端部の閉塞を行うものである。

さらに、タンクキャップ２４は、第２冷媒ヘッダタンク１５ａの上端側に配置されて、第２冷媒ヘッダタンク１５ａの上端側の閉塞を行うとともに、凝縮器１と電気部品用ラジエータ２とを結合するための第２ブラケット２５が結合されるようになっている。

ここで、タンクキャップ２４の詳細について、図３により説明する。図３（ａ）はタンクキャップ２４の全体正面図、図３（ｂ）は右側面図である。なお、図３のタンクキャップ２４は、第２冷媒ヘッダタンク１５ａの上端側に配置される前のタンクキャップ２４単体の状態を示している。

タンクキャップ２４は、第２ブラケット２５、タンク閉塞部２６およびキャップ延長部２７を有しており、タンク閉塞部２６とキャップ延長部２７は略平板形状で一体に構成されている。タンク閉塞部２６は第２冷媒ヘッダタンク１５ａの上端を閉塞し、キャップ延長部２７はタンク閉塞部２６からコア部１３上端側のサイドプレート２１上に重合するように伸びてサイドプレート２１と接合される。

また、第２ブラケット２５はタンク閉塞部２６と結合される結合面部２５ａと電気部品用ラジエータ２が取付けられる取付面部２５ｂとを有している。結合面部２５ａと取付面部２５ｂは凝縮器１の側面側で略直角に交わる位置関係になっており、図３（ａ）に示すように、第２ブラケット２５は凝縮器１の前方から見て略Ｌ字形状になっている。

この取付面部２５ｂには、ボルト貫通穴２５ｃが上下に２箇所設けられている。また、ボルト貫通穴２５ｃのボルト軸方向は車両左右方向（図１の紙面左右方向）に向いている。

さらに、本実施形態では、タンク閉塞部２６はピンかしめ用の貫通穴２６ａを有し、第２ブラケット２５はピンかしめ用の貫通穴２５ｄを有しており、これらの貫通穴２６ａ、２５ｄに挿入されたピン２８を上下方向から荷重をかけてかしめることで、第２ブラケット２５とタンク閉塞部２６とを結合している。

もちろん、第２ブラケット２５とタンク閉塞部２６とを他の手段で結合してもよい。さらに、切削加工等で第２ブラケット２５とタンク閉塞部２６とを一体に構成したものを用いてもよい。また、本実施形態の第２ブラケット２５は、タンクキャップ２４を介して第２ヘッダタンク１５ａに設けられているが、第２ブラケット２５を第２冷媒ヘッダタンク１５ａに直接結合するように設けてもよい。

凝縮器１は上記のような構成になっており、さらに、本実施形態では凝縮器１の構成部品は全てアルミニウム合金製として、ろう接にて一体に接合されている。

ここで、「ろう接」とは、例えば「接続・接合技術」（東京電機大学出版局）に記載されているように、ろう材やはんだを用いて母材を融解させないように接合する技術をいう。特に融点が４５０℃以上の溶加材（ろう材）を用いて接合するときをろう付けといい、融点４５０℃未満の溶加材（はんだ）を用いて接合するときをはんだ付けという。後述するように本実施形態では、ろう接のうち「ろう付け」によって一体に接合している。

次に、電気部品用ラジエータ２の詳細を図４により説明する。電気部品用ラジエータ２
には、内部を冷却水が流れる多数の冷却水チューブ３１が積層され、冷却水と空気との熱交換を促進するフィン３２が隣接する冷却水チューブ３１間に配置されている。この冷却水チューブ３１とフィン３２により略矩形状のコア部３３が構成される。従って、コア部３３は本実施形態の第２熱交換部である。

冷却水チューブ３１の長手方向両端側には、冷却水チューブ３１と連通する冷却水ヘッダ部材３４、３５が配置される。従って、冷却水ヘッダ部材３４、３５は本実施形態における第２ヘッダ部材である。まず、一方の冷却水ヘッダ部材３４は、冷媒チューブ１１からの冷媒の集合を行う第１冷却水ヘッダタンク３４ａを有して構成され、他方の冷却水ヘッダ部材３５は、冷媒チューブ１１への冷媒の分配を行う第２冷却水ヘッダタンク３５ａを有して構成されている。

この第１冷却水ヘッダタンク３４ａおよび第２冷却水ヘッダタンク３５ａは、冷却水チューブ３１と同数のスリット穴（図示せず。）を有しており、このスリット穴を介して全ての冷却水チューブ３１と連通している。

第１冷却水ヘッダタンク３４ａには、冷却水を電気部品用ラジエータ２内部に流入させる冷却水入口配管３６が設けられ、第２冷却水ヘッダタンク３５ａには、冷却水を電気部品用ラジエータ２内部から流出させる冷却水出口配管３７および空気抜き用バルブ３８が設けられている。

さらに、第１冷却水ヘッダタンク３４ａの下部側で、凝縮器１の気液分離器１８に設けられた第１ブラケット２０のボルト貫通穴２０ａに適合する位置に、凝縮器１と電気部品用ラジエータ２とを結合するための第１ネジ穴部３４ｂが上下に２箇所設けられている。また、第１ネジ穴部３４ｂの軸は車両前後方向（図１の紙面垂直方向）に向いている。

この第１ネジ穴部３４ｂは、いわゆる、埋め込みナットによって構成される。埋め込みナットとは、第１冷却水ヘッダタンク３４ａのボルト貫通穴２０ａに適合する位置に貫通穴を設け、この貫通穴にネジ穴の設けられた略円筒形状のアルミニウム製ナットを圧入し、この状態で第１冷却水ヘッダタンク３４ａとナットとをろう付け接合したものである。

また、第２冷却水ヘッダタンク３５ａの下部側で、凝縮器１の第２冷媒ヘッダタンク１５ａにタンクキャップ２４を介して設けられた第２ブラケット２５のボルト貫通穴２５ｃに適合する位置に、凝縮器１と電気部品用ラジエータ２とを結合するための第２ネジ穴部３５ｂが上下に２箇所設けられている。

この第２ネジ穴部３５ｂも、第１ネジ穴部３４ｂと同様に埋め込みナットによって構成されており、第２ネジ穴部３５ｂの軸方向は車両左右方向（図１の紙面左右方向）に向いている。従って、第１ネジ穴部３４ｂの軸と第２ネジ穴部３５ｂの軸とは垂直に配置されている。このように２つのネジ穴部３４ｂ、３５ｂの軸は非平行に配置されている。

冷却水チューブ３１の積層方向両端側には、冷却水チューブ３１と平行に延びてコア部３３を補強するサイドプレート３９が配置されている。冷却水チューブ３１の積層方向上端側のサイドプレート３９には、電気部品用ラジエータ２をエンジン用ラジエータ３に取付けるための取付けブラケット４０が２つ設けられている。

第１冷却水ヘッダタンク３４ａおよび第２冷却水ヘッダタンク３５ａの上端部および下端部には、それぞれのヘッダタンク両端側を閉塞するタンクキャップ（図示せず。）が配置される。

電気部品用ラジエータ２は上記のような構成になっており、さらに、本実施形態では電気部品用ラジエータ２の構成部品は全てアルミニウム合金製として、凝縮器１と同様にろう接にて一体に接合されている。後述するように本実施形態では、ろう接のうち「ろう付け」によって一体に接合している。

そして、凝縮器１と電気部品用ラジエータ２は、図１に示すように、凝縮器１の第１ブラケット２０を貫通するボルト４１を第１冷却水ヘッダタンク３４ａの第１ネジ穴部３４ｂに締付け、さらに、第２ブラケット２５を貫通するボルト４２を第２冷却水ヘッダタンク３５ａの第２ネジ穴部３５ｂに締付けることで一体に結合されている。

上記のような構成の熱交換器を図２のように車両に搭載し、電動ファン７を作動させてラジエータグリル５から空気をエンジンルームに流入させると、流入した空気は凝縮器１および電気部品用ラジエータ２を通過する。

その際、凝縮器１は圧縮機から吐出した高温・高圧の冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を冷却し凝縮させ、電気部品用ラジエータ２は電気機器部品を冷却して温度が上昇した冷却水と空気とを熱交換して冷却水を冷却させることができる。

次に、熱交換器の製造工程について説明する。凝縮器１と電気部品用ラジエータ２は別々に製造された後に、前述のように一体に結合される。

このように凝縮器１と電気部品用ラジエータ２とを別々に製造した後に結合する理由は以下に示すとおりである。凝縮器１と電気部品用ラジエータ２では、その構造および大きさ等に相違があるため、ろう接時の熱変化による変形量が異なる。このため、同一の治具で仮固定した状態でろう接すると、凝縮器１および電気部品用ラジエータ２が異常変形して、冷媒や冷却水が漏れるといった不具合を生じるからである。

凝縮器１の製造工程では、まず、多数の冷媒チューブ１１を、第２冷媒ヘッダタンク１５ａおよび第１冷媒ヘッダタンク１４ａに設けられたスリット穴に挿入するとともに、冷媒チューブ１１の間にフィン１２を介設して、凝縮器１を組立てる。

そして、最上段の冷媒チューブ１１の上側にフィン１２を介してサイドプレート２１を配置するとともに、最下段の冷媒チューブ１１の下側にフィン１２を介してサイドプレート２１を配置して、ワイヤで上下方向に縛るように仮固定する。

さらに、第１冷媒ヘッダタンク１４ａには、第１冷媒ヘッダタンク１４ａに予め設けられた連通穴位置に適合するようにプレート１９がかしめ仮固定され、第１ブラケット２０がかしめ仮固定された気液分離器１８が取付部材１８ａを介してかしめ仮固定される。また、第１冷媒ヘッダタンク１４ａ内部の所定の位置に第１セパレータ１４ｂが仮固定される。

第２冷媒ヘッダタンク１５ａには、第２冷媒ヘッダタンク１５ａに予め設けられた連通穴位置に冷媒入口配管１６および冷媒出口配管１７がかしめ仮固定される。また、第２冷媒ヘッダタンク１５ａ内部の所定の位置に第２セパレータ１５ｂが仮固定される。さらに、下端側のサイドプレート２１には、エンジン用ラジエータ３に取付けるためのブラケット２２がかしめ仮固定される。

この状態で、全体を左右両側から専用治具で固定してずれないようにする。そして、タンクキャップ２３を第１冷媒ヘッダタンク１４ａ上下端部および第２冷媒ヘッダタンク１５ａ下端部にかしめ仮固定し、第２ブラケット２５を有するタンクキャップ２４第２冷媒ヘッダタンク１５ａ上端部にかしめ仮固定する。

そして、このように仮固定された凝縮器１全体を加熱手段によって約６００℃程度に加熱して、各構成部品表面に予めクラッドされたろう材を融解させる。そして、再びろう材が凝固するまで冷却することで、構成部品が一体にろう付けされて凝縮器１が製造される。

次に、電気部品用ラジエータ２の製造工程では、凝縮器１の製造工程と同様に、多数の冷却水チューブ３１を第１冷却水ヘッダタンク３４ａおよび第２冷却水ヘッダタンク３５ａに設けられたスリット穴に挿入するとともに、冷却水チューブ３１の間にフィン３２を介設して、電気部品用ラジエータ２を組立てる。

さらに、最上段の冷却水チューブ３１の上側にフィン３２を介してサイドプレート３９を配置するとともに、最下段の冷却水チューブ３１の下側にフィン３２を介してサイドプレート３９を配置して、これらを凝縮器１と同様にワイヤで固定して上下方向にずれないようにする。

また、第１冷却水ヘッダタンク３４ａには、第１冷却水ヘッダタンク３４ａに予め設けられた連通穴位置に冷却水入口配管３６がかしめ仮固定され、第２冷却水ヘッダタンク３５ａには、第２冷却水ヘッダタンク３５ａに予め設けられた連通穴位置に冷却水出口配管３７および空気抜き用バルブ３８がかしめ仮固定される。

また、前述の如く、第１、第２冷却水ヘッダタンク３４ａ、３５ａのブラケット２０、２５に適合する位置に設けられた貫通穴に、埋め込みナットを構成するナットが圧入されて仮固定される。さらに、上端側のサイドプレート３９には、エンジン用ラジエータ３に取付けるためのブラケット２２がかしめ仮固定される。この状態で左右両側から専用治具で固定してずれないようにする。

そして、第１、第２冷却水ヘッダタンク３４ａ、３５ａ用のタンクキャップを第１、第２冷却水ヘッダタンク３４ａ、３５ａの上下端部に仮固定する。この状態で、凝縮器１と同様に、各構成部品がろう付けされて電気部品用ラジエータ２が製造される。

次に、上述のように別々に製造された凝縮器１と電気部品用ラジエータ２とを、凝縮器１の第１ブラケット２０を貫通するボルト４１を第１冷却水ヘッダタンク３４ａの第１ネジ穴部３４ｂに締付け、さらに、第２ブラケット２５を貫通するボルト４２を第２冷却水ヘッダタンク３５ａの第２ネジ穴部３５ｂに締付けることで一体化して、本実施形態の熱交換器が製造される。

本実施形態の複合型熱交換器では、上述の如く、第１ネジ穴部３４ｂの軸と第２ネジ穴部３５ｂの軸が、垂直になっているので、第１ブラケット２０を貫通して第１ネジ穴部３４ｂに締付けるボルト４１の軸方向と、第２ブラケット２５を貫通して第２ネジ穴部３５ｂに締付けるボルト４２の軸方向とを垂直にすることができる。

これにより、例えば、ボルト４１の軸方向の振動がかかっても、ボルト４１の座面のみならず、ボルト４２の軸部によって振動荷重を受けることができるので、ボルト４１の座面の変形およびゆるみを防止することができる。同様に、ボルト４２の軸方向に振動がかかっても、ボルト４２の座面の変形およびゆるみを防止することができる。

その結果、ボルト４１、４２の座面の変形およびゆるみを生じさせることなく、複数の熱交換器同士を確実に結合することができる。

さらに、本実施形態では、第１ブラケット２０が剛性の高い冷媒ヘッダ部材１４の気液分離器１８に設けられ、第２ブラケット２５が剛性の高い冷媒ヘッダ部材１５の第２冷媒ヘッダタンク１５ａに設けられているので、凝縮器１に第１ブラケット２０および第２ブラケット２５を設けても、凝縮器１の機械的強度を低下させない。

同様に、第１ネジ穴部３４ｂおよび第２ネジ穴部３５ｂが剛性の高い冷却水ヘッダ部材３４、３５の第１、２冷却水ヘッダタンク３４ａ、３５ａに設けられているので、電気部品用ラジエータ２に第１ネジ穴部３４ｂおよび第２ネジ穴部３５ｂを設けても、電気部品用ラジエータ２の機械的強度を低下させない。

さらに、第１、第２ネジ穴部３４ａ、３５ａを埋め込みナットによって構成することができるので、第１、第２ネジ穴部３４ａ、３５ａの軸を容易に所望の方向に設定できる。その結果、凝縮器１および電気部品用ラジエータ２の機械的強度を低下させることなく、ボルト４１、４２の軸を容易に変更することができる。

さらに、本実施形態では、第１ブラケット２０を、気液分離器１８の凝縮部１３ａの上端面よりも上方に突出した部位に配置しているので、第１ブラケット２０のボルト締付位置（第１ネジ穴部３４ｂ設定位置）を第２ブラケット２５のボルト締付位置（第２ネジ穴部３５ｂ設定位置）に対して気液分離器１８の長手方向に、容易にずらすことができる。

これにより、第１ブラケット２０のボルト締付位置と第２ブラケット２５のボルト締付位置とを結ぶラインを、冷却水チューブ３１長手方向に対して所定角度を有するように配置できる。従って、複合型熱交換器に荷重がかかっても、ボルト締付部のみならず上記のラインに所定角度を有しながら交差する冷却水チューブ３１によっても荷重を受けることができるので、複合型熱交換器が変形、破損しにくい。

（第２実施形態）
第１実施形態では、２つボルト貫通穴２０ａを有する第１ブラケット２０を採用しているが、本実施形態では、図５に示すように１つのボルト貫通穴４４ａを有する第１ブラケット４４を採用している。さらに、第１冷却水ヘッダタンク３４ａの下部側に設けられる第１ネジ穴部３４ｂも、ボルト貫通穴４４ａに適合する位置に１つ設けられている。

そして、一本のボルト４１を第１ブラケット４４を貫通させて第１ネジ穴部３４ｂに締付けている。その他の構成および製造方法は第１実施形態と全く同様である。

本実施形態の複合型熱交換器においても、ボルト４１の径や締付軸力を調整することで、第１実施形態と全く同様の効果を得ることができ、凝縮器１および電気部品用ラジエータ２の機械的強度を低下させることなく、軸方向の異なるボルト４１、４２によって凝縮器１および電気部品用ラジエータ２を確実に結合することができる。

さらに、第２ブラケット４４の小型化およびボルト４１の本数を低減できるので、複合型熱交換器の軽量化を図ることができる。

（第３実施形態）
第１実施形態では、２つボルト貫通穴２５ｃを有する第２ブラケット２５を採用しているが、本実施形態では、図６に示すように１つのボルト貫通穴を有する第２ブラケット４５を採用している。さらに、第２冷却水ヘッダタンク３５ａの下部側に設けられる第２ネジ穴部３５ｂも、第２ブラケット４５のボルト貫通穴に適合する位置に１つ設けられている。

そして、一本のボルト４２を第２ブラケット４５を貫通させて第１ネジ穴部３５ａに締付けている。その他の構成および製造方法は第１実施形態と全く同様である。

本実施形態の複合型熱交換器においても、ボルト４２の径や締付軸力を調整することで、第１実施形態と全く同様の効果を得ることができ、凝縮器１および電気部品用ラジエータ２の機械的強度を低下させることなく、軸方向の異なるボルト４１、４２によって凝縮器１および電気部品用ラジエータ２を確実に結合することができる。

さらに、第２ブラケット４５の小型化およびボルト４２の本数を低減できるので、複合型熱交換器の軽量化を図ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の第２、第３実施形態で採用した第１ブラケット４４および第２ブラケット４６を同時に採用してもよい。つまり、一本のボルト４１を第１ブラケット４４を貫通させて第１ネジ穴部３４ｂに締付け、一本のボルト４２を第２ブラケット４５を貫通させて第１ネジ穴部３５ａに締付ける。このような構成であって、第２〜３実施形態と同様の効果を得ることができる。

（２）上述の実施形態では、第１、２ブラケット２０、２５および第１、２ネジ穴部３４ｂ、３５ｂによって凝縮器１と電気部品用ラジエータ２を結合しているが、第１、２ブラケット２０、２５および第１、２ネジ穴部３４ｂ、３５ｂを、他の部品や車両に直接結合するために用いてもよい。

これによれば、熱交換器（凝縮器１、電気部品用ラジエータ２）の機械的強度を低下させることなく、軸方向の異なるボルトによって熱交換器を他の部品に確実に結合することができる。

（３）上述の実施形態では、凝縮器１は液相冷媒を過冷却するサブクールタイプの凝縮器を採用しているが、過冷却部１３ｂおよび気液分離器１８を有していない凝縮器を用いてもよい。この場合は、第２ブラケット２５と同様に、タンクキャップ２４を介して第１冷媒ヘッダタンク１４ａに第１ブラケット２０を設ければよい。

（４）上述の実施形態では、第１ネジ穴部３４ｂの軸を車両左右方向（図１の紙面左右方向）とし、第２ネジ穴部３５ｂの軸を車両前後方向（図１の紙面垂直方向）としているが、第１、２ネジ穴部３４ｂ、３５ｂの軸の方向はこれに限定されない。複合型熱交換器の搭載状態が変化すると振動条件も変化するので、搭載状態を考慮して第１、２ネジ穴部３４ｂ、３５ｂの軸の方向を変化させてもよい。

いずれの態様においても、２つのネジ穴部３４ｂ、３５ｂの軸は、それらに入れられるボルトの締付方向が互いに異なる方向を指向し、平行とならないように配置される。例えば、２つのネジ穴部３４ｂ、３５ｂの軸は直交、あるいは交差する方向へ伸びるように配置される。

（５）上述の実施形態では、凝縮器１と電気部品用ラジエータ２と結合させた複数の熱交換器を一体化した熱交換器の例を説明したが、複数の熱交換器の組合せはこれに限定されない。例えば、凝縮器１とオイルを冷却するオイルクーラを一体化した熱交換器でもよい。

（６）上述の実施形態では、例えば冷媒入口配管１６、冷媒出口配管１７等の構成部品を仮固定した後に一体にろう付けしているが、構成部品は上記実施形態に用いたものに限定されない。熱交換器の種類や用途によって必要となる構成部品であって、ろう付け可能な構成部品をかしめ等で仮固定した後に一体にろう付けしてもよい。

（７）上述の実施形態では、本発明を車両用の熱交換器に適用した例を示したが、本発明の趣旨に合致するものであれば、車両用に限定されず熱交換器一般に適用可能である。

第１実施形態の複合型熱交換器の全体構成図である。第１実施形態の複合型熱交換器の車両搭載状態を示す側面図である。（ａ）は第１実施形態のタンクキャップ２４と第２ブラケット２５の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。第１実施形態の電気部品用ラジエータの全体構成図である。第２実施形態の複合型熱交換器の全体構成図である。第３実施形態の複合型熱交換器の全体構成図である。

符号の説明

１…凝縮器、２…電気部品用ラジエータ、１１…冷媒チューブ、
１３、３３…コア部、１４、１５…冷媒ヘッダ部材、
１４ａ…第１冷媒ヘッダタンク、１５ａ…第２冷媒ヘッダタンク、１８…気液分離器
２０、４４…第１ブラケット、２５、４５…第２ブラケット、
３１…冷却水チューブ、３４、３５…冷却水ヘッダ部材、
３４ａ…第１冷却水ヘッダタンク、３５ａ…第２冷却水ヘッダタンク、
３４ｂ…第１ネジ穴部、３５ｂ…第２ネジ穴部、４１、４２…ボルト

Claims

第１流体が通過する複数の第１チューブ（１１）を有して構成された略矩形状の第１熱交換部（１３）と、前記第１チューブ（１１）の長手方向両端側に配置されて前記第１チューブ（１１）と連通する一対の第１ヘッダ部材（１４、１５）とを有する第１熱交換器（１）と、
第２流体が通過する複数の第２チューブ（３１）を有して構成された略矩形状の第２熱交換部（３３）と、前記第２チューブ（３１）の長手方向両端側に配置されて前記第２チューブ（３１）と連通する一対の第２ヘッダ部材（３４、３５）とを有する第２熱交換器（２）とを備え、
前記第１熱交換器（１）と前記第２熱交換器（２）が、前記第１流体および前記第２流体と熱交換する第３流体の流れ方向に対して並列に配置される複合型熱交換器であって、
前記一対の第１ヘッダ部材（１４、１５）のうち一方に設けられた第１ブラケット（２０、４４）と、
前記一対の第１ヘッダ部材（１４、１５）のうち他方に設けられた第２ブラケット（２５、４５）と、
前記一対の第２ヘッダ部材（３４、３５）のうち一方に設けられた第１ネジ穴部（３４ｂ）と、
前記一対の第２ヘッダ部材（３４、３５）のうち他方に設けられた第２ネジ穴部（３５ｂ）とを有し、
前記第１ネジ穴部（３４ｂ）の軸と前記第２ネジ穴部（３５ｂ）の軸は、非平行に配置されており、
さらに、前記第１ブラケット（２０、４４）のボルト貫通穴（２０ａ、４４ａ）を貫通して前記第１ネジ穴部（３４ｂ）に締付けるボルト（４１）と、前記第２ブラケット（２５、４５）のボルト貫通穴（２５ｃ）を貫通して前記第２ネジ穴部（３５ｂ）に締付けるボルト（４２）とを備えて、前記第１熱交換器（１）と前記第２熱交換器（２）が結合されており、
前記第１ブラケット（２０、４４）のうち、前記ボルト貫通穴（２０ａ、４４ａ）が形成された部位は、前記第２ヘッダ部材（３４、３５）のうち一方の一部と重合しており、
前記第２ブラケット（２５、４５）のうち、前記ボルト貫通穴（２５ｃ）が形成された取付面部（２５ｂ）は、前記第２ヘッダ部材（３４、３５）のうち他方の一部と重合していることを特徴とする複合型熱交換器。
前記一対の第１ヘッダ部材（１４、１５）のうち一方は、前記第１チューブ（１１）に接続されるヘッダタンク（１４ａ）と、前記第１流体の気液を分離する気液分離器（１８）とを有し、
前記第１ブラケット（２０、４０）は、前記気液分離器（１８）に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の複合型熱交換器。
前記第１ネジ穴部（３４ｂ）の軸と前記第２ネジ穴部（３５ｂ）の軸は、垂直になっていることを特徴とする請求項１または２に記載の複合型熱交換器。
前記第１ネジ穴部（３４ｂ）および前記第２ネジ穴部（３５ｂ）の少なくとも一方は、複数設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の複合型熱交換器。