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1. (WO2018003121) HEAT EXCHANGER AND REFRIGERATION CYCLE DEVICE PROVIDED WITH HEAT EXCHANGER
Document

明 細 書

発明の名称 熱交換器およびこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0006   0007   0008  

課題を解決するための手段

0009   0010  

発明の効果

0011  

図面の簡単な説明

0012  

発明を実施するための形態

0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068  

符号の説明

0069  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

明 細 書

発明の名称 : 熱交換器およびこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置

技術分野

[0001]
 本発明は、扁平形状の伝熱管を備えた熱交換器、および、この熱交換器を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。

背景技術

[0002]
 近年、カーエアコン又は定置式空調機器等にアルミ製の扁平多穴管を使用した熱交換器が用いられてきている。扁平多穴管とは、縦幅(断面短軸方向)よりも横幅(断面長軸方向)を大きくした形状であって、内部に複数の流体流路が形成されている伝熱管のことである。扁平多穴管を使用した熱交換器には、コルゲート形状のフィンが一般的に用いられているが、最近ではプレートタイプのフィンも使用されてきている。以下、扁平多穴管とプレートタイプのフィンを使用した熱交換器を、フィンチューブ型熱交換器と称する。
[0003]
 フィンチューブ型熱交換器としては、扁平多穴管で構成される伝熱管を、熱交換器の端部に配置されたアルミ製のヘッダに直接差し込んで構成しているものが一般的である。また、プレートフィンには扁平多穴管の断面形状とほぼ同一形状の凹部が設けられ、この凹部に扁平多穴管をフィンの幅方向より挿入することでフィンチューブ型熱交換器が作製される。そして、伝熱管、フィン、及び、ヘッダを、炉中にて同時にロウ付けする工法が一般的に採用されている。
[0004]
 従来のフィンチューブ型熱交換器としては、たとえば特許文献1に開示されているような構成のものある。特許文献1に開示されているフィンチューブ型熱交換器は、扁平多穴管として構成される伝熱管を、その側面よりフィンに形成されている伝熱管形状と同様の形の管挿入部に挿入して、両者の接合面をロウ付け等の方法にて密着させる構造を取っている。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特開2015-132468号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0006]
 しかしながら、一般的に、フィンチューブ型熱交換器を作製する場合、フィンを多数の伝熱管に対して同時に挿入する必要がある。そのため、特許文献1に開示されているような方法では、フィンと伝熱管との位置ずれがあると、多数の伝熱管を挿入するために過大な力が発生し、挿入不良又はフィンの曲り等が発生する可能性があった。
 また、フィンと伝熱管との位置ずれを防止するためには、フィンに設けられた管挿入部と伝熱管との隙間を拡大する方法が考えられる。しかしながら、管挿入部と伝熱管との隙間を拡大すると、フィンと伝熱管とのロウ付性が悪化し、密着性の悪化及びロウ材使用量増大等の課題があった。
[0007]
 また、フィン及び伝熱管の位置の熱膨張差による位置ずれを防ぐためには、厳密な温度管理も必要であった。たとえば、アルミの線膨張係数は、23×10 -6程度であり、鉄の線膨張係数は、12×10 -6程度である。そのため、たとえば、伝熱管及びフィンがアルミ製の熱交換器の段方向の高さが1mであり、伝熱管を整列する治具が鉄製であり、夏と冬で作業空間の温度差が20degであったとすると、熱交換器の高さ1mの長さに対して、アルミと鉄の線膨張係数差による寸法ずれは、0.26mmも発生することになってしまう。
[0008]
 本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、フィンに形成した管挿入部のピッチを、伝熱管が挿入されるヘッダの伝熱管取付部のピッチに調整可能にするとともに、組立性を改善した熱交換器およびこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置を提供するものである。

課題を解決するための手段

[0009]
 本発明に係る熱交換器は、板状のフィンと、前記フィンに交差するように装着された複数の伝熱管と、を備え、前記伝熱管は、前記フィンの長辺方向に間隔を空けて配置され、前記フィンは、少なくとも一部が波型形状とされ、前記長辺方向に伸縮可能となっているものである。
[0010]
 本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、第1熱交換器、絞り装置、第2熱交換器を冷媒配管によって接続した冷媒回路を有し、上記の熱交換器を、前記第1熱交換器および前記第2熱交換器の少なくとも1つとして用いているものである。

発明の効果

[0011]
 本発明に係る熱交換器は、フィンの少なくとも一部が波型形状とされ、フィンの長手方向に伸縮可能となっているので、フィンの管挿入部のピッチを自動的に調整できる。そのため、本発明に係る熱交換器によれば、熱交換器の組立性が改善できる。
 また、本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、上記の熱交換器を第1熱交換器および第2熱交換器の少なくとも1つとして用いているので、その分、組立性が向上したものになる。

図面の簡単な説明

[0012]
[図1] 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。
[図2] 本発明の実施の形態2に係る熱交換器の外観構成の一例を示す斜視概要図である。
[図3] 本発明の実施の形態2に係る熱交換器の構成の一例を示す側面図である。
[図4] 本発明の実施の形態2に係る熱交換器を構成している伝熱管の断面を示す概略断面図である。
[図5] 本発明の実施の形態2に係る熱交換器の構成の一例を別の方向から見た状態を示す側面図である。
[図6] 本発明の実施の形態2に係る熱交換器を構成するフィンの具体的な構成例の一例を示す構成図である。
[図7] 本発明の実施の形態2に係る熱交換器の構成の他の一例を別の方向から見た状態を示す側面図である。
[図8] 本発明の実施の形態2に係る熱交換器を構成するフィンの具体的な構成例の他の一例を示す構成図である。
[図9] 本発明の実施の形態2に係る熱交換器の構成の他の一例を別の方向から見た状態を示す側面図である。
[図10] 本発明の実施の形態2に係る熱交換器を構成するフィンの具体的な構成例の他の一例を示す構成図である。

発明を実施するための形態

[0013]
 以下、図面を適宜参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図1を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
[0014]
実施の形態1.
 はじめに、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100について説明する。図1は、空気調和装置100の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。なお、図1では、冷房運転時の冷媒の流れを破線矢印で示し、暖房運転時の冷媒の流れを実線矢印で示している。また、空気調和装置100は、冷凍サイクル装置の一例である。また、空気調和装置100が、以下で詳細に説明する本発明の実施の形態2に係る熱交換器を備えているものとする。
[0015]
<空気調和装置100の構成>
 図1に示すように、空気調和装置100は、圧縮機101、第1熱交換器102、第1ファン105、絞り装置103、第2熱交換器104、第2ファン106、および、流路切替装置107を備えている。圧縮機101、第1熱交換器102、絞り装置103、第2熱交換器104、および、流路切替装置107が、冷媒配管110によって接続され、冷媒回路が形成されている。
[0016]
 圧縮機101は、冷媒を圧縮するものである。圧縮機101で圧縮された冷媒は、吐出されて流路切替装置107へ送られる。圧縮機101は、例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、往復圧縮機等で構成することができる。
[0017]
 第1熱交換器102は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能するものである。第1熱交換器102は、例えば、フィンチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器、プレート熱交換器等で構成することができる。なお、第1熱交換器102として実施の形態2に係る熱交換器を適用する場合は、第1熱交換器102はフィンチューブ型熱交換器ということになる。
[0018]
 絞り装置103は、第1熱交換器102又は第2熱交換器104を経由した冷媒を膨張させて減圧するものである。絞り装置103は、例えば冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等で構成するとよい。なお、絞り装置103としては、電動膨張弁だけでなく、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、または、キャピラリーチューブ等を適用することも可能である。
[0019]
 第2熱交換器104は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能するものである。第1熱交換器102は、例えば、フィンチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器、プレート熱交換器等で構成することができる。なお、第2熱交換器104として実施の形態2に係る熱交換器を適用する場合は、第2熱交換器104はフィンチューブ型熱交換器ということになる。
[0020]
 流路切替装置107は、暖房運転と冷房運転とにおいて冷媒の流れを切り替えるものである。つまり、流路切替装置107は、暖房運転時には圧縮機101と第1熱交換器102とを接続するように切り替えられ、冷房運転時には圧縮機と第2熱交換器104とを接続するように切り替えられる。なお、流路切替装置107は、たとえば四方弁で構成するとよい。ただし、二方弁又は三方弁の組み合わせを流路切替装置107として採用してもよい。
[0021]
 第1ファン105は、第1熱交換器102に付設されており、第1熱交換器102に熱交換流体である空気を供給するものである。
 第2ファン106は、第2熱交換器104に付設されており、第2熱交換器104に熱交換流体である空気を供給するものである。
[0022]
<空気調和装置100の動作>
 次に、空気調和装置100の動作について、冷媒の流れとともに説明する。ここでは、熱交換流体が空気であり、被熱交換流体が冷媒である場合を例に、空気調和装置100の動作について説明する。第1熱交換器102が空調対象空間の空気を冷却又は加温するものとして、空気調和装置100の動作を説明する。なお、冷房運転時の冷媒の流れは、図1の破線矢印で示している。また、暖房運転時の冷媒の流れは、図1に実線矢印で示している。
[0023]
 まず、空気調和装置100が実行する冷房運転について説明する。
 図1に示すように、圧縮機101を駆動させることによって、圧縮機101から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。以下、破線矢印にしたがって冷媒が流れる。圧縮機101から吐出した高温高圧のガス冷媒(単相)は、流路切替装置107を介して凝縮器として機能する第2熱交換器104に流れ込む。第2熱交換器104では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、第2ファン106によって供給される空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒(単相)になる。
[0024]
 第2熱交換器104から送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置103によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第1熱交換器102に流れ込む。第1熱交換器102では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、第1ファン105によって供給される空気との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒(単相)になる。この熱交換によって、空調対象空間が冷却されることになる。
[0025]
 第1熱交換器102から送り出された低圧のガス冷媒は、流路切替装置107を介して圧縮機101に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機101から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
[0026]
 次に、空気調和装置100が実行する暖房運転について説明する。
 図1に示すように、圧縮機101を駆動させることによって、圧縮機101から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。以下、実線矢印にしたがって冷媒が流れる。圧縮機101から吐出した高温高圧のガス冷媒(単相)は、流路切替装置107を介して凝縮器として機能する第1熱交換器102に流れ込む。第1熱交換器102では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、第1ファン105によって供給される空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒(単相)になる。この熱交換によって、空調対象空間が加温されることになる。
[0027]
 第1熱交換器102から送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置103によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第2熱交換器104に流れ込む。第2熱交換器104では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、第2ファン106によって供給される空気との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒(単相)になる。
[0028]
 第2熱交換器104から送り出された低圧のガス冷媒は、流路切替装置107を介して圧縮機101に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機101から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
[0029]
実施の形態2.
 図2は、本発明の実施の形態2に係る熱交換器(以下、熱交換器150と称する)の外観構成の一例を示す斜視概要図である。図3は、熱交換器150の構成の一例を示す側面図である。図2及び図3に基づいて、熱交換器150について説明する。ここでは、熱交換器150が実施の形態1に係る空気調和装置100の第2熱交換器104として適用されている場合を例に説明する。ただし、熱交換器150を、空気調和装置100の第1熱交換器102として適用したり、いずれに適用したりしてもよい。
[0030]
 図2に示すように、熱交換器150は、二列構造の熱交換器であり、風上側熱交換器151、風下側熱交換器152、風上側ヘッダ集合管153、風下側ヘッダ集合管154、列間接続部材155で構成されている。なお、風上側熱交換器151および風下側熱交換器152は、同様に構成されている。以下において、熱交換器150として説明されている場合には、風上側熱交換器151及び風下側熱交換器152の双方を説明しているものとする。
[0031]
 また、図2に示すように、風上側ヘッダ集合管153及び風下側ヘッダ集合管154は、風上側熱交換器151及び風下側熱交換器152に対して、紙面右側において白抜き矢印に示すように取り付けられる。さらに、図2に示すように、列間接続部材155は、風上側熱交換器151及び風下側熱交換器152に対して、紙面左側から白抜き矢印に示すように取り付けられる。このようにして、熱交換器150が作製される。なお、風上側熱交換器151及び風下側熱交換器152は、同様に構成されている。
[0032]
 風上側ヘッダ集合管153には、伝熱管2が取り付けられる管取付部153aが複数開口形成されている。同様に、風下側ヘッダ集合管154には、伝熱管2が取り付けられる管取付部154aが複数開口形成されている。そして、風上側ヘッダ集合管153の隣り合う管取付部153aの距離をピッチP1とする。風上側ヘッダ集合管153についても同様にP1で管取付部154aが隣り合うように形成されている。
[0033]
 図2及び図3に示すように、熱交換器150は、長辺及び短辺を有する長方形状の複数枚の板状のフィン1と、複数の伝熱管2と、を備えている。なお、図3では、伝熱管2の本数が8本である場合を例に示している。図3に示すように、フィン1の隣り合う管挿入部5の距離をピッチP2とする。図1~図3で示した記号については、以下の図面でも同様に使用する。また、以下の説明において、フィン1の長辺方向を長手方向、短辺方向を短手方向と称している。
[0034]
(伝熱管2の概略構成)
 図4は、熱交換器150を構成している伝熱管の断面を示す概略断面図である。図4に基づいて、熱交換器150を構成する伝熱管2について詳細に説明する。
[0035]
 複数の伝熱管2は、フィン1に形成されている複数の管挿入部5に装着され、フィン1と交差するものである。伝熱管2は、図4に示すように、縦幅(断面短軸方向)よりも横幅(断面長軸方向)を大きくした形状に構成されている。つまり、複数の伝熱管2は、断面長軸の向きがフィン1の間を流れる流体の流通方向とされ、流通方向に対して直交する段方向(紙面上下方向)に間隔を空けて配置される。なお、以下の説明において、伝熱管2の断面長軸、つまりフィン1の幅方向(短手方向)に伸びる部分を、伝熱管2の幅方向と称する場合がある。
[0036]
 図4に示す伝熱管2は、縦幅(断面短軸方向)よりも横幅(断面長軸方向)を大きくした扁平形状の扁平管である場合を例に説明するが、伝熱管2が厳密に扁平形状に構成されている必要はなく、伝熱管2は縦幅よりも横幅が大きい形状であればよい。
[0037]
 伝熱管2は、図4に示すように、上部を含む上面2a、下部を含む下面2c、幅方向の一方の端部(図4では紙面右側の端部)を含む一側部2b、及び、幅方向の他方の端部(図4では紙面左側の端部)を含む他側部2dを有している。なお、図4では上面2aと下面2cとが平行になっている伝熱管2を例に示しているが、上面2a及び下面2cの少なくとも一方を傾斜させて上面2aと下面2cとが平行になっていなくてもよい。
[0038]
 一側部2b、及び、他側部2dのそれぞれの断面形状は、円弧形状となっている。伝熱管2がフィン1の管挿入部5に装着された状態において、他側部2dはフィン1に形成された管挿入部5の奥部5b側に位置し、一側部2bはフィン1に形成された管挿入部5の解放端部5a側に位置する。
 上下に隣り合う伝熱管2の重力方向の距離は、フィン1の隣り合う管挿入部5のピッチP2で一定としている。
 また、伝熱管2は、例えばアルミニウム製又はアルミニウム合金製である。
[0039]
 伝熱管2の内部には複数の隔壁2Aが形成され、隔壁2Aによって伝熱管2の内部に複数の冷媒流路20が形成されている。なお、隔壁2Aの表面、及び、伝熱管2の内壁面に溝又はスリットを形成してもよい。これにより、冷媒流路20を流れる冷媒との接触面積が増えることになり、熱交換効率が向上する。
[0040]
 伝熱管2は、上面2a及び下面2cを幅方向の中心部を通る鉛直線に対して略対称となるように形成される。これにより、伝熱管2を押出成形する場合の製造性を確保し易くなる。
 なお、伝熱管2は、例えば、押出成形により断面が長円形状となるように作製した後に、追加工により最終形状を形成してもよい。
[0041]
(フィン1の詳細な構成その1)
 図5は、熱交換器150の構成の一例を別の方向から見た状態を示す側面図である。図6は、熱交換器150を構成するフィン1の具体的な構成例の一例を示す構成図である。図5及び図6に基づいて、フィン1の具体的な構成例の1つについて詳細に説明する。図5では、フィン1の枚数が6枚、伝熱管2の本数が3本である部分を模式的に示している。また、図6では、8個の管挿入部5が形成されている部分を示している。
[0042]
 なお、図6の紙面上下方向をフィン1の長手方向と称し、フィン1に対する伝熱管2の挿入方向をフィン1の短手方向と称する。なお、フィン1の短手方向を、フィン1の幅方向と称する場合がある。これらの定義については、以下の説明でも同様に使用することとする。
[0043]
 図5及び図6に示すように、フィン1は、長手方向及び短手方向を有した板状部材で構成されている。そして、フィン1は、長手方向に、間隔を置いて複数の管挿入部5が配置されている。管挿入部5は、フィン1の一側部側が解放されて、フィン1の短手方向に延びるように開口形成されている。図6では、管挿入部5の一端部側を解放端部5a、他側部側を奥部5bとして図示している。また、図6に示すように、フィン1には上下2カ所に位置決め穴21が開口形成されている。なお、フィン1は、例えばアルミニウム製又はアルミニウム合金製である。
[0044]
 管挿入部5は、奥部5bが半円状となっている。奥部5bの形状を半円状に限定するものではなく、楕円状となっていてもよい。つまり、奥部5bは、管挿入部5に挿入される伝熱管2の他側部2dの形状に対応させた形状にしておくとよい。
[0045]
 また、フィン1は、山部及び谷部を有した波型形状に構成されている。波型は、フィン1を構成している板状部材の長手方向に対して形成されている。つまり、フィン1は、山部及び谷部がフィン1の短手方向に延びるような波型形状に構成されている。具体的には、フィン1は、波型形状の山部の稜線がフィン1の幅に延びるように構成されている。波型形状を一部に有することにより、フィン1の長手方向に伸縮可能となっている。
[0046]
 さらに、管挿入部5は、フィン1の波型形状の山部及び谷部に形成されている。つまり、伝熱管2が、フィン1の波型形状の山部及び谷部に装着されることになる。また、フィン1の波型形状のピッチは、ピッチP2の2倍と同等とすることが望ましい。なお、フィン1の波型形状のピッチとは、波型形状を構成する山部(又は谷部)から山部(又は谷部)までの距離のことである。
[0047]
 なお、波型の本数については、特に限定するものではなく、装着する伝熱管2の本数に応じて形成すればよい。また、波型形状の山部及び谷部の頂点の形状を特に限定するものではなく、角度を持って構成してもよく、R部として曲面で構成してもよい。さらに、波型形状の山部及び谷部の頂点の角度も特に限定するものではない。さらに、波型形状の山部の稜線が、フィン1の短手方向と厳密に平行である必要はない。
[0048]
(熱交換器150の製造工程)
 ここで、熱交換器150の製造工程について説明する。
 まず、伝熱管2が一側部側より挿入可能となる管挿入部5が形成されているフィン1を用意する。フィン1の管挿入部5に装着する伝熱管2を用意する。そして、伝熱管2をフィン1の管挿入部5に挿入する。伝熱管2を管挿入部5に挿入したら、伝熱管2とフィン1とを固定する。たとえば、伝熱管2とフィン1との間は、ロウ付け又は接着等の方法で固定することができる。
[0049]
 伝熱管2の両端部は、ヘッダ(たとえば、図2で示した風上側ヘッダ集合管153及び風下側ヘッダ集合管154)、及び、接続部材(たとえば、図2で示した列間接続部材155)に直接挿入される(図2で示した白抜き矢印を参照)。これらに挿入された伝熱管2の両端部は、たとえばロウ付け等で固定される。
[0050]
 このように、熱交換器150は、伝熱管2に対して、フィン1を先に取り付け、その後にヘッダを取り付ける製造工程により組み立てられる。つまり、上下に隣り合う伝熱管2のピッチは、先に取り付けられたフィン1の管挿入部5のピッチP2に規制されることになるため、ヘッダに形成された伝熱管取付部(たとえば、図2で示した管取付部153a及び管取付部154a)の位置公差、及び、組立時のワーク温度差等により、伝熱管2の位置とヘッダに形成された伝熱管取付部の位置にずれが生じる可能性がある。
[0051]
 そこで、熱交換器150においては、波型形状に構成されたフィン1を採用するようにしている。波型形状に構成されたフィン1は、フラットな板状部材で構成されたフィンと比較して、可撓性が大きくなり、伸縮変形しやすいものになっている。そのため、フィン1の管挿入部5のピッチP2は、ヘッダの伝熱管取付部のピッチP1に合わせて調整可能になっている。つまり、フィン1が長手方向に伸縮することで、フィン1の管挿入部5のピッチP2を、ヘッダの伝熱管取付部のピッチP1に合わせることが可能になっている。
[0052]
 したがって、フィン1が取り付けられた伝熱管2をヘッダに挿入する際に、フィン1の管挿入部5のピッチP2を、ヘッダの伝熱管取付部のピッチP1に対応させて調整できる。そのため、ピッチP1とピッチP2のずれをフィン1によって自動的に修正することができ、熱交換器150の組立性が改善できる。
[0053]
 また、フィン1の波型形状の山部、及び、谷部に伝熱管2を装着しているので、フィン1が変形して管挿入部5のピッチP2が変化しても、フィン1の管挿入部5は伝熱管2に対して垂直が保たれる。そのため、伝熱管2に対してフィン1が傾いたり(曲がったり)、傾くことによる伝熱管挿入不具合となったりすることを抑制できる。
[0054]
 なお、伝熱管2をヘッダに先に取り付け、その後に伝熱管2をフィン1に挿入する工法であっても同様の効果を奏する。
 また、フィン1の長手方向全体が波型形状となっている場合を例に説明したが、これに限定するものではなく、少なくともフィン1の一部が波型形状となっていればよい。想定されるピッチP1とピッチP2のズレの大きさを考慮して、波型形状とする部分の範囲を決定すればよい。
 また、フィン1の全部を波型形状にする必要はなく、少なくとも1枚のフィン1が波型形状になっていればよい。ただし、好ましくはフィン1の全部、又は、何枚かに1枚の割合でフィン1を波型形状にするとよい。以下で説明するフィン1の他の構成についても同様である。
[0055]
(フィン1の詳細な構成その2)
 図7は、熱交換器150の構成の他の一例を別の方向から見た状態を示す側面図である。図8は、熱交換器150を構成するフィン1の具体的な構成例の他の一例を示す構成図である。図7及び図8に基づいて、フィン1の具体的な構成例の1つについて詳細に説明する。図7では、フィン1の枚数が6枚、伝熱管2の本数が3本である部分を模式的に示している。また、図8では、8個の管挿入部5が形成されている部分を示している。
[0056]
 図5及び図6では、管挿入部5がフィン1の波型形状の山部及び谷部に形成されている例を示したが、図7及び図8では、管挿入部5がフィン1の波型形状の山部又は谷部のいずれかに形成されている例を示している。それ以外の構成については、基本的に図5及び図6で説明したものと同様である。つまり、フィン1の波型形状のピッチを、ピッチP2と同等としている。
[0057]
 このような構成としても、フィン1が長手方向に伸縮可能となり、ピッチP1とピッチP2のずれをフィン1によって自動的に修正することができる。そのため、熱交換器150の組立性が改善でき、伝熱管2に対してフィン1が傾いたり(曲がったり)、傾くことによる伝熱管挿入不具合となったりすることを抑制できる。
[0058]
 また、管挿入部5がフィン1の波型形状の山部又は谷部のいずれかに形成したフィン1においては、フィン1が変形して管挿入部5のピッチP2が変化しても、フィン1の上下に隣り合う管挿入部5の間の波型形状がフィンピッチ方向に移動することになる。そのため、伝熱管2とフィン1の取り付け部分がフィンピッチ方向に移動することがなく、フィンピッチが安定する。なお、フィンピッチとは、フィン1とフィン1との距離のことである。
[0059]
(フィン1の詳細な構成その3)
 図9は、熱交換器150の構成の他の一例を別の方向から見た状態を示す側面図である。図10は、熱交換器150を構成するフィン1の具体的な構成例の他の一例を示す構成図である。図9及び図10に基づいて、フィン1の具体的な構成例の1つについて詳細に説明する。図9では、フィン1の枚数が6枚、伝熱管2の本数が3本である部分を模式的に示している。また、図10では、8個の管挿入部5が形成されている部分を示している。
[0060]
 図5~図8では、フィン1の長手方向全体が波型形状となっている場合を例に示したが、図9及び図10では、波型形状をフィン1の一部に形成したものを例に示している。具体的には、フィン1の管挿入部5のピッチP2よりも小さいピッチの波型形状をフィン1の一部に形成するようにしている。また、図9及び図10では、波型形状が、位置決め穴21と、この位置決め穴21に隣り合う管挿入部5と、の間に形成されている例を示している。それ以外の構成については、基本的に図5~図8で説明したものと同様である。
[0061]
 このような構成としても、フィン1が長手方向に伸縮可能となり、ピッチP1とピッチP2のずれをフィン1によって自動的に修正することができる。そのため、熱交換器150の組立性が改善でき、伝熱管2に対してフィン1が傾いたり(曲がったり)、傾くことによる伝熱管挿入不具合となったりすることを抑制することができる。
[0062]
 通常、フィン1には、スクラッチ又はスリット等のパターンを形成することが多い。その際、フィン1の形成面が平面であることが、形状を安定させることになり好ましい。そこで、図9及び図10では、波型形状を一部に形成するようにしている。そのため、フィン1は波型形状で集中して変形することになり、波型形状以外の部分を平面のままとすることができる。よって、スクラッチ又はスリット等のパターンの形成を安定化することができる。なお、図9及び図10では、波型形状が、位置決め穴21と、この位置決め穴21に隣り合う管挿入部5と、の間に形成されている例を示しているが、波型形状の形成位置をこの位置に限定するものではない。
[0063]
(伝熱管2のフィン1への取り付け)
 熱交換器150では、伝熱管2とフィン1とを締まり嵌めにより接合するようにしている。
[0064]
 通常、フィンは、ピッチズレを自動調整する機能を有していない。そのため、伝熱管とフィンの管挿入部との間の隙間を小さくすると、フィンの伝熱管と干渉した部分が変形してしまい、伝熱管の取り付けが困難となる。したがって、従来の熱交換器では、伝熱管とフィンの管挿入部との間の隙間を小さくすることはできず、締まり嵌めを利用して伝熱管をフィンに取り付けることはしていない。
[0065]
 それに対し、熱交換器150は、図5~図10で示した形状のフィン1を有しているので、ピッチズレが自動調整されるため、両者の間の隙間を極小化することができる。つまり、熱交換器150は、伝熱管2とフィン1の管挿入部5との間の隙間によってピッチズレを解消するようにしたものではないため、両者の隙間が小さい締まり嵌めを利用して、伝熱管2をフィン1に取り付けることが可能になる。伝熱管2を締まり嵌めを利用してフィン1に取り付けることにより、ろう付け性、密着性を高めるとともに、ロウの使用量を低減することができる。
[0066]
 以上説明したように、熱交換器150において、フィン1がピッチズレを自動調整可能な形状となっているので、フィン1の管挿入部5のピッチP2を、ヘッダの伝熱管取付部のピッチP1に対応させて調整できる。そのため、熱交換器150によれば、フィン1の管挿入部5のピッチP2と、ヘッダの伝熱管取付部のピッチP1と、にズレがなくなり、組立性が改善する。
[0067]
 また、実施の形態1に係る空気調和装置100は、熱交換器150として第1熱交換器102及び第2熱交換器104の少なくともいずれか1つを適用しているので、その分、組立性が向上したものとなる。
[0068]
 以上、本発明に係る熱交換器をいくつかの詳細な構成に基づいて説明したが、これらに限定せず、本発明の範疇および精神を逸脱することなく、さまざまに変形または変更可能である。また、複数枚のフィン1を備えた熱交換器を例に説明したが、これに限定するものではなく、フィン1は1枚であってもよい。

符号の説明

[0069]
 1 フィン、2 伝熱管、2A 隔壁、2a 上面、2b 一側部、2c 下面、2d 他側部、5 管挿入部、5a 解放端部、5b 奥部、20 冷媒流路、21 位置決め穴、100 空気調和装置、101 圧縮機、102 第1熱交換器、103 絞り装置、104 第2熱交換器、105 第1ファン、106 第2ファン、107 流路切替装置、110 冷媒配管、150 熱交換器、151 風上側熱交換器、152 風下側熱交換器、153 風上側ヘッダ集合管、153a 管取付部、154 風下側ヘッダ集合管、154a 管取付部、155 列間接続部材、P1 ピッチ(ヘッダの伝熱管取付部のピッチ)、P2 ピッチ(フィンの管挿入部のピッチ)。

請求の範囲

[請求項1]
 板状のフィンと、前記フィンに交差するように装着された複数の伝熱管と、を備え、
 前記伝熱管は、前記フィンの長辺方向に間隔を空けて配置され、
 前記フィンは、
 少なくとも一部が波型形状とされ、前記長辺方向に伸縮可能となっている
 熱交換器。
[請求項2]
 前記波型形状は、
 前記波型形状を構成している山部及び谷部が短辺方向に延びるように形成されている
 請求項1に記載の熱交換器。
[請求項3]
 前記波型形状のピッチは、
 前記フィンに形成されている管挿入部のピッチの2倍としている
 請求項1又は2に記載の熱交換器。
[請求項4]
 前記波型形状のピッチは、
 前記フィンに形成されている管挿入部のピッチと同じにしている
 請求項1又は2に記載の熱交換器。
[請求項5]
 前記管挿入部は、
 前記波型形状の頂点部分に形成されている
 請求項3又は4に記載の熱交換器。
[請求項6]
 前記波型形状のピッチは、
 前記フィンに形成されている管挿入部のピッチよりも小さくしている
 請求項1又は2に記載の熱交換器。
[請求項7]
 前記波型形状は、
 前記フィンに形成されて位置決め穴と、前記位置決め穴に隣り合う前記管挿入部と、の間に形成されている
 請求項6に記載の熱交換器。
[請求項8]
 前記伝熱管は、
 締まり嵌めにより前記フィンに接合されている
 請求項1~7のいずれか一項に記載の熱交換器。
[請求項9]
 圧縮機、第1熱交換器、絞り装置、第2熱交換器を冷媒配管によって接続した冷媒回路を有し、
 請求項1~8のいずれか一項に記載の熱交換器を、前記第1熱交換器および前記第2熱交換器の少なくとも1つとして用いている
 冷凍サイクル装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]