JP2001091180A - プレートフィンチューブ型熱交換器およびその製造方法とそれを用いた冷蔵庫 - Google Patents

プレートフィンチューブ型熱交換器およびその製造方法とそれを用いた冷蔵庫

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JP2001091180A
JP2001091180A JP26581099A JP26581099A JP2001091180A JP 2001091180 A JP2001091180 A JP 2001091180A JP 26581099 A JP26581099 A JP 26581099A JP 26581099 A JP26581099 A JP 26581099A JP 2001091180 A JP2001091180 A JP 2001091180A
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heat exchanger
plate fin
plate
refrigerant
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Shinobu Ogasawara
忍 小笠原
Hitoshi Maruyama
等 丸山
Nobuhiko Kuriyama
信彦 栗山
Kenichi Yamada
賢一 山田
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Mitsubishi Electric Corp
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    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
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    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
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    • F28F1/325—Fins with openings
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛇行曲げ配管を利用したプレートプレートフ
ィンチューブ型熱交換器において、かち込み方式での容
易な製造方法でも、プレートフィンと配管の密着にばら
つきがなく、Ｕベンド拡管方式に劣らない伝熱性能をも
つ熱交換器を提供すること。 【解決手段】 蛇行曲げされた全体が一本の冷媒配管１
０と、一定間隔をおいて整列配置された複数枚のプレー
トフィン２０とにより構成され、プレートフィンには、
蛇行曲げされた冷媒配管１０のＵターン曲げされた一対
の直線部１１を１組としてそれぞれ一対の直線部１１を
挿入され、かつ長軸方向が通風方向と平行な長孔２１が
形成され、長孔２１に冷媒配管１０のＵターン曲げされ
た一対の直線部１１が貫挿され、直線部１１がそれぞれ
長孔２１の長軸端部２２に押し付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、冷蔵庫や空調装
置などに用いられるプレートフィンチューブ型熱交換器
およびそれの製造方法およびそれを用いた冷蔵庫に関す
るものであり、さらに詳しくは、蛇行曲げした冷媒配管
と薄板金属製のフィンとによるプレートフィンチューブ
型熱交換器およびそれの製造方法およびそれを用いた冷
蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】冷蔵庫や空調装置などに用いられる熱交
換器としては、熱交換効率、水滴付着時の排水性、着霜
時の除霜性に優れるプレートフィンチューブ型熱交換器
が多く使用されている。
【０００３】一般に、プレートフィンチューブ型熱交換
器は、通し孔を穿孔された複数枚のアルミニウム製のフ
ィンにヘアピン形状に形成された銅などの展延性に優れ
た金属から成るヘアピン管（金属管）を挿入した後、金
属管の内部にその内径よりも外径がわずかに大きな拡管
用工具であるビュレットを圧入することによって金属管
を拡径させ、この拡径によってフィンと金属管とを密着
させる拡管方式によりフィンと金属管とが固着されてい
る。さらに、ヘアピン形状の金属管の切断端をＵ形形状
を成す同様金属管からなるベンド管で別のヘアピン形状
の金属管の切断端とろう接して配管を連結し、連続した
メアンダ状の冷媒経路を形成している。このプレートフ
ィンチューブ型熱交換器はＵベンド方式のプレートフィ
ンチューブ型熱交換器と云われている。
【０００４】近年、冷蔵庫などでは、特に、環境問題へ
の対応として、冷媒を現状のハイドロフルオロカーボン
系のものから地球温暖化への影響がより少ない炭化水素
系に移行する検討が行われている。これら冷媒は可燃性
であり、可燃性冷媒は実用上の安全確保のため、漏洩対
策が最大の課題であり、熱交換器などの冷媒配管には接
合箇所の少ない構造を採用することによって、可燃性冷
媒が漏洩する要因を排除して安全性を確保することが有
効である。
【０００５】上述のようなことから、冷蔵庫用などのプ
レートフィンチューブ型熱交換器の製造方法として、冷
媒配管のろう付け作業を不要とすることによって冷媒漏
れ不良を低減すると共に、製造工数の削減が達成しやす
い蛇行曲げ冷媒配管を使用したプレートフィンチューブ
型熱交換器の製造方法が提案、実用化されている。
【０００６】蛇行曲げ冷媒配管を利用したプレートフィ
ンチューブ型熱交換器としては、多数枚の小型フィンに
数メートルから１０数メートルの伸直した冷媒配管１〜
２本程度を挿入し、冷媒配管をビュレットにより拡管す
るなどしてフィンと密着させた後に蛇行曲げを行うＳフ
ィン方式や、蛇行曲げを施した冷媒配管に切り込みを入
れたフィンを挿入した後に膨脹させるなどの変形を施
し、冷媒配管とフィンとを密着させるカチ込み方式のも
のが知られている。
【０００７】Ｓフィン方式による熱交換器は、フィンに
設けた孔が冷媒配管の外径に近似した円形を成し、その
後の拡管による密着を全周に渡って確実に行うことがで
きるので、冷媒配管とフィンの熱伝達が良好で、高性能
な熱交換器が得られるという特徴を得ることができる。
しかし、数メートルから数１０メートルの長さを有する
冷媒配管に多数の小型フィンを挿入し、更にそれを拡管
するためには、大掛かりな製造設備が必要となる上に、
冷媒配管内部に拡管工具を挿入して円滑な拡管を行うた
めに潤滑油を使用することが必要であり、これに伴い拡
管工程後に潤滑油を洗浄する工程が別に必要となり、こ
の方法による熱交換器の製造には、多大の費用がかかる
という欠点がある。
【０００８】また、Ｓフィン方式熱交換器では、フィン
を冷媒配管に密着固定させた状態で曲げる必要があるこ
とから、曲げ部を大きくとらなくてはならないなど、形
状上の制約が多く、また、冷蔵庫の冷却器などでは頻繁
に除霜する必要があり、小さなフィンが独立しているＳ
フィン方式では、ヒータによる加熱によって除霜するう
えで、加熱対面にあるフィンへの伝熱が不十分となり、
十分な除霜を行うためには相当な加熱を必要とするなど
の不具合がある。
【０００９】カチ込み方式による熱交換器は、製造の初
期段階で、冷媒配管の蛇行曲げを行うから、製造工程内
での配管部品の搬送が容易となり、併せて蛇行曲げした
２本の平行な冷媒配管を一体とした状態でのフィンの切
り込み部に渡すことができ、フィンと冷媒配管の密着を
冷媒配管外側から圧縮するなどして変形させれば、拡管
に潤滑油を使用する必要がないので、冷媒配管内の洗浄
が不要など、Ｓフィン方式に比べて効率よく熱交換器の
製造が実現できるという特徴を有する。
【００１０】しかしながら、カチ込み方式による熱交換
器は、蛇行曲げした冷媒配管にフィンを挿入するために
は、フィンに配管挿入用切り欠き部を設けて冷媒配管の
外側からさし込むようにして密着させ、更に配管挿入用
切り欠き部を押し広げるようにして冷媒配管を変形させ
てフィンを固着させることになるため、冷媒配管を平行
に維持した状態での冷媒配管の変形量には制限があると
共に、各部位における変形方向や変形量にも差異がある
ため、冷媒配管を全周に亘ってフィンに均一に密着させ
ることができず、しかもフィンに切り欠き部が存在し、
フィンの切り欠き部は、全ての冷媒配管について、空気
との熱伝達に寄与する冷媒配管の通風方向で見て側部に
あるため、冷媒配管を断面方向全周でフィンと密着させ
るＵベンド方式やＳフィン方式のものに比べて伝熱性能
に劣るという問題がある。
【００１１】また、特開平６−７９３７９号公報には、
フィンに設けた長孔の長軸両端に円形の孔を備えた挿入
孔を設け、これに蛇行曲げ後に偏平加工した冷媒配管の
うち、平行した２本の冷媒配管を長孔を含む挿入孔から
挿入して長孔の両端にある円形の孔の位置に保持した
後、偏平管を真円状に戻すことによって、フィンと冷媒
配管を密着固定させた構造の熱交換器が示されている。
この構造の熱交換器によれば、より大きな接触面積を確
保できる。
【００１２】また、特開平９−９６４９６号公報には、
フィンのカチ込み用配管挿入用切り欠きと配管挿入用切
り欠き底の形状を定め、カチ込み後の冷媒配管をこの配
管挿入用切り欠き底に偏平に沿わせるように変形させる
ことで、カチ込み工程の容易化と共に、フィンと冷媒配
管の接触面積確保を実現している。
【００１３】また、熱交換器に設けた冷媒配管の形状
が、通風方向と直交する方向に長軸を有する偏平形状を
有する場合には、通風にかかる抵抗によって通風量が低
下し、熱交換器の性能が低下することがある。
【００１４】このような問題に対し、特開昭５８−１３
６９９３号公報には、フィンと冷媒配管を密着、固持す
るために、予め偏平形状とした冷媒配管を元の円形に復
元する工程で、通風方向に対して偏平とするように形成
し、通風抵抗を低減させた構造の熱交換器が提案されて
いる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィン
とフィンの間のかしめに関与しない部分において通風方
向に対して偏平に成形する方式では、通風抵抗を低減さ
せる効果が期待できるものの、フィンと密着する部分の
みに荷重を負荷してカチ込みを行うため、カチ込みする
部分は座屈し易い薄肉のフィンによる支えのみとなって
しまい、フィンおよび配管直線部に変形が生じ易いとい
う問題がある。またフィンの空気との熱伝達に寄与する
部分に切り欠きが存在するため、通風抵抗低減による効
果が十分に発揮できない。
【００１６】また、フィンの長孔に曲げ偏平加工した冷
媒配管を挿入し、長孔の内側からカチ込みを行い、偏平
管を真円に戻す方式のものでは、長孔中心部に２本のカ
チ込み型を挿入する必要があることから、冷媒配管の曲
げピッチを小さくとることができないなど、形状の制限
を生じ、熱交換器の小型化が難しいという問題がある。
【００１７】また、フィンのカチ込み用切り欠き底の形
状を定め、カチ込み後の冷媒配管をこの切り欠き底に偏
平に沿わせる方式では、フィンと冷媒配管の接触面積を
より大きく設定する事ができるものの、配管をフィンの
切り欠き方向に一度偏平に加工した後に、フィンに冷媒
配管を挿入後、冷媒配管を再度、偏平と垂直な方向に偏
平につぶす必要があるため、冷媒配管の変形ばらつきが
大きくなり、均一な密着を実現することが難しい。
【００１８】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、カチ込み方式で生じるフィンの
切り欠き部を空気との熱伝達に寄与しない部分に設定
し、また冷媒配管の変形によるフィンと冷媒配管の密着
のばらつきが発生しない方式で密着面積を確保するとと
もに、併せて熱交換器の伝熱性能を向上させるために、
効果的に配管の偏平構造を取り入れたプレートフィンチ
ューブ型熱交換器およびその製造方法とそれを用いた冷
蔵庫を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明によるプレートフィンチューブ型熱交換
器は、蛇行曲げ冷媒配管を用いたプレートフィンチュー
ブ型熱交換器において、蛇行曲げされた全体が一本の冷
媒配管と、一定間隔をおいて整列配置された複数枚のプ
レートフィンとにより構成され、前記プレートフィンに
は、蛇行曲げされた冷媒配管のＵターン曲げされた一対
の直線部を１組としてそれぞれ一対の直線部を挿入さ
れ、かつ長軸方向が通風方向と平行な長孔が形成され、
当該長孔に前記冷媒配管のＵターン曲げされた一対の直
線部が貫挿され、直線部がそれぞれ長孔の長軸端部に押
し付けられているものである。
【００２０】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器は、さらに、前記冷媒配管は冷媒入口端と冷
媒出口端とを通風方向で見て上流側と下流側に設けられ
ており、下流側に冷媒入口が、上流側に冷媒出口端があ
り、前記冷媒配管における冷媒流動方向が通風方向と対
向するものである。
【００２１】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器は、プレートフィンに挿入した冷媒配管の曲
げ部近傍および／または積層したプレートフィン間に配
置されたプレートによって、あるいはプレートフィンに
より前記冷媒配管をプレートフィンの前記長孔の長軸端
部側に押し広げるようにして弾性領域内での曲げ変形を
前記冷媒配管に賦与することによって前記プレートフィ
ンと前記冷媒配管とを密着させてなるものである。
【００２２】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器は、前記冷媒配管が偏平状の金属管に構成さ
れ、偏平管の断面長軸方向が前記プレートフィンの前記
長孔の長軸方向と一致しているものである。
【００２３】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器は、さらに、前記冷媒配管は、前記プレート
フィンに形成した前記長孔の形成と合致する横断面形状
を備え、前記長孔の内周面に当接する周方向長さが当該
長孔の内周面に当接しない周方向長さより長くなる横断
面形状を備えているものである。
【００２４】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器は、前記プレートフィンが、ろう接あるいは
溶接等により前記冷媒配管と接合されているものであ
る。
【００２５】また、上述の目的を達成するために、この
発明による冷蔵庫は、上述のプレートフィンチューブ型
熱交換器を使用し、冷媒として炭化水素を用いたもので
ある。
【００２６】また、上述の目的を達成するために、この
発明によるプレートフィンチューブ型熱交換器の製造方
法は、金属薄板に通風方向と平行に長軸を備える長孔を
開口させてプレートフィンを形成する工程と、端部に曲
げ部を備えてヘアピン状に金属管の蛇行曲げ加工を施し
金属管を平行に配列させた冷媒配管を形成する工程と、
前記冷媒配管を端部にある曲げ部よりプレートフィンの
長孔を挿入する工程と、前記プレートフィンと前記冷媒
配管との当接部を固持するための工程とを含むものであ
る。
【００２７】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器の製造方法は、蛇行曲げした冷媒配管を平行
に配列させる工程を有し、当該工程が、２本の平行な冷
媒配管を得た蛇行曲げに対して垂直な面で２本の冷媒配
管を平行に配列させる動作を繰り返すにより、複数列の
配管を形成する工程であるものである。
【００２８】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器の製造方法は、蛇行曲げした冷媒配管を平行
に配列させる工程を有し、当該工程が、蛇行曲げされ平
行に配置された配管の直線部を維持した状態で折り曲げ
ることにより、複数列の配管を形成する工程であるもの
である。
【００２９】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器の製造方法は、前記冷媒配管の蛇行曲げ加工
の工程は、当該冷媒配管を熱交換器の通風方向と平行に
偏平加工する加工工程を含んでいるものである。
【００３０】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器の製造方法は、プレートフィンと冷媒配管の
当接部を固持するための工程が、ろう接あるいは溶接等
によりプレートフィンと冷媒配管を接合する工程を含ん
でいるものである。
【００３１】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器の製造方法は、前記冷媒配管をプレートフィ
ンの長孔に挿入する工程が、ヘアピン曲げをして平行す
る冷媒配管の直線部部のピッチよりも短い長孔の長軸長
さの関係にあって、前記冷媒配管を前記プレートフィン
の前記長孔の長軸方向に圧縮した状態で前記長孔に挿入
した後、前記圧縮を解放して前記冷媒配管の弾性力によ
って長孔の長軸端部と前記冷媒配管金属管を当接、固持
するものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下に添付の図面を参照して、こ
の発明にかかるプレートフィンチューブ型熱交換器およ
びその製造方法とそれを用いた冷蔵庫の実施の形態を詳
細に説明する。
【００３３】実施の形態１．図１〜図３はこの発明によ
るプレートフィンチューブ型熱交換器の実施の形態１を
示している。プレートフィンチューブ型熱交換器１は、
蛇行曲げされた全体が一本のアルミニウム管等により構
成された冷媒配管１０と、一定間隔をおいて平行に整列
配置されたアルミニウム薄板製の複数枚のプレートフィ
ン２０と、プレートフィン群（フィン積層体）の左右両
側にそれぞれ一枚ずつ配置されるアルミニウム厚板製の
サイドプレート３０、４０と、プレートフィン群に一定
間隔で差し込まれたアルミニウム厚板製の中間プレート
５０とにより構成されている。
【００３４】プレートフィンチューブ型熱交換器１に対
する通風は、冷却ファン１００によって図１〜図３で見
て下側から上側へ向けて行われる。プレートフィン２０
には、図４に示されているように、蛇行曲げされた冷媒
配管１０の上下Ｕターン曲げされた一対の直線部１１を
１組としてそれぞれ一対の直線部１１を挿入される縦長
の長孔２１が複数個形成されており、長孔２１は通風方
向と平行に延在している。換言すれば、長孔２１の長軸
方向は通風方向と平行になっている。長孔２１には冷媒
配管１０のＵターン曲げされた一対の直線部１１、１１
が貫挿され、直線部１１、１１は、それぞれ、長孔２１
の長軸端部２２に押し付けられている。
【００３５】これにより、長孔２１の下側に位置する冷
媒配管１０の直線部１１について見れば、プレートフィ
ン２０と空気の熱交換に寄与し難い配管背後に切り欠き
部が残ることになり、製造が容易で、除霜時に大熱容量
の過度の加熱を必要としないかち込み方式による熱交換
器において、プレートフィン２０の切り欠き部による表
面積の減少が原因となる熱交換効率の低下が改善され
る。
【００３６】冷媒配管１０は、冷媒入口端１２と冷媒出
口端１３とを通風方向で見て上流側と下流側に設けられ
ており、下流側に冷媒入口端１２が、上流側に冷媒出口
端１３があり、冷媒配管１０内を流れる冷媒は通風方向
とは対向する形態になっている。このため、熱交換器１
と通風する空気との温度差が熱交換器上下に亙って大き
く変化することがなく、熱交換器全体で均一な熱交換性
能を保持することができる。
【００３７】また、冷媒配管１０は、真円管でなく、通
風方向に対し偏平な長円形状を成している。換言すれ
ば、偏平管による冷媒配管１０の断面長軸方向がプレー
トフィン２０の長孔２１の長軸方向と一致している。こ
れにより、通風抵抗が小さく、併せて、図５に×印によ
り示されているように、同一形状に長孔２１をあけたプ
レートフィン２０との接触面積が真円管を使用した場合
よりも大きく設定でき、熱交換性能が改善される。
【００３８】冷媒配管１０の横断面形状は、図５に示さ
れているような長円形状に限られず、楕円形状、図６に
示されているような卵形等、非対称形状をなす異なる曲
率や長軸が中央部に位置しないなどの条件を備えた異形
楕円形状であってよく、蛇行曲げ加工が可能な形状であ
れば採用することができ、いずれの場合も、プレートフ
ィン２０との接触部分を大きくできる断面形状が好まし
い。
【００３９】すなわち、冷媒配管１０は、プレートフィ
ン２０に形成した長孔２１の形成と合致する横断面形状
を備え、しかも長孔２１の内周面に当接する周方向長さ
が長孔２１の内周面に当接しない周方向長さより長くな
る横断面形状を備えている。特に、冷媒配管１０を押圧
力Ｐをもってプレートフィン２０に押し付けることによ
って密着させる場合には、図５、図６に示されているよ
うに、押し付け方向に対して密着部分が多く取れる曲率
を備えた形態にすれば、密着面全体に亙って押付力を付
加することができ、冷媒配管１０とプレートフィン２０
との良好な密着状態を実現できる。
【００４０】上述の構成による熱交換器１を冷蔵庫に搭
載したとき、熱交換器１内の冷媒配管１０に接合部がな
いため、冷媒として炭化水素を使用した場合にも、ガス
漏れ等の心配がなく使用できる。
【００４１】つぎに、上述の構成の熱交換器１の製造方
法について説明する。 （１）アルミニウム製で外径φ８、長さ７ｍの真円管材
を用い、本真円管材を図７（ａ）、図８（ａ）に示され
ているように、蛇行形状に曲げる。その後、配管を前後
２列にするために、図７（ｂ）に示されているように、
蛇行曲げと垂直な方向で蛇行曲げを行うか、あるいは図
８（ｂ）に示されているように、平行に配置された直線
部を１８０度に折り曲げる。さらに、その後、配管を通
風方向に偏平に加工する。これにより、図９、図１０に
示されているような冷媒配管１０が完成する。なお、後
者の方法で、複数列を形成する曲げ加工では、本加工前
に偏平形状としても容易に曲げられることから、曲げ加
工と扁平化加工を逆の手順に設定することも可能であ
る。
【００４２】図１１に示されているように、冷媒配管１
０の冷媒入口端１２の貫通孔３１と、冷媒出口端１３の
貫通孔３２と、冷媒配管１０の接触形状とほぼ同一形状
を成す長軸方向の端部を備えて配管の横方向の曲げピッ
チ近傍の長さの横長の複数個の配管係合長孔３３とを有
するアルミニウム厚板製の左側の１枚のサイドプレート
３０と、図１２に示されているように、冷媒配管の接触
形状とほぼ同一形状を成す長軸方向の端部を備えて配管
の縦方向の曲げピッチ近傍の長さの縦長の複数個の配管
係合長孔４１を有するアルミニウム厚板製の右側の１枚
のサイドプレート４０と、図１３に示されているよう
に、冷媒配管の接触形状とほぼ同一形状を成す長軸方向
の端部を備えて配管の縦方向の曲げピッチ近傍の長さの
縦長の複数個の長孔２１を有するアルミニウム薄板製の
複数枚のプレートフィン２０と、図１４に示されている
ように、横方向から冷媒配管１０の直線部１１に差し込
み可能な複数個の横開口凹部５１を有する櫛歯形状の所
要枚数のアルミニウム厚板の中間プレート５０をそれぞ
れプレス成形する。
【００４３】なお、サイドプレート３０の配管係合長孔
３３の上下配置ピッチ、中間プレート５０の横開口凹部
５１の上下配置ピッチはそれぞれ冷媒配管１０の縦方向
の曲げピッチより僅かに大きい値に、サイドプレート４
０の配管係合長孔４１の長軸寸法は冷媒配管１０の縦方
向の曲げピッチより僅かに小さい値に設定されている。
【００４４】上述のような各構成部品の加工後に、複数
枚のプレートフィン２０を所定のピッチをおいて整列配
置し、各プレートフィン２０の長孔２１に冷媒配管１０
を右側の曲げ端側から挿入する。
【００４５】挿入完了後、積層したプレートフィン２０
の積層体の両側にそれぞれ、アルミニウム厚板製のサイ
ドプレート３０、４０を１枚ずつ差し込み、冷媒配管１
０の曲げ形状を保持して冷媒配管１０をプレートフィン
２０の長孔２１の長軸端部２２に押し付ける。これによ
り、プレートフィン２０と冷媒配管１０とが密着する。
プレートフィン２０の積層ピッチや積み幅によっては、
冷媒配管１０のたわみにより、プレートフィン２０と冷
媒配管１０との密着にばらつきが生じることがあるた
め、場合によっては、プレートフィン積層の一定間隔
で、アルミニウム厚板製の中間プレート５０を両側より
それぞれ冷媒配管１０の直線部１１に差し込むことによ
り、直線部１１を保持して冷媒配管１０をプレートフィ
ン２０に押し付けることができる。
【００４６】厚板製のサイドプレート３０、４０、中間
プレート５０によって冷媒配管１０とプレートフィン２
０との密着保持を行う以外に、ろう接等によってプレー
トフィン２０と冷媒配管２０とを接合することもでき
る。置きろうやブレージングシートを利用して炉中加熱
によってろう接する方法や、ペースト状ろう材を全体あ
るいは冷媒配管に吹き付ける方法など、製造設備や作業
形態等に合わせて便宜利用できる。また、低温で取扱い
が可能な鉛系はんだや摩擦はんだ等も使用できる。さら
に、プレートフィン２０のバーリング部を利用してレー
ザ等の溶接によりプレートフィン２０と冷媒配管を接合
することもできる。
【００４７】上述のような、厚板でのプレートフィン２
０と冷媒配管１０の密着保持、あるいはろう接等による
プレートフィン２０と冷媒配管１０の接合により、プレ
ートフィン２０と冷媒配管１０の密着ばらつきによる伝
熱性能のばらつきがなく、密着面積に依存しない高性能
な熱交換器を効率よく製造することができる。
【００４８】上述の構成による熱交換器を用いて熱交換
性能の評価を行ったので、その内容について詳述する。
【００４９】（実施例１）実施例１では、冷媒配管１０
に、ＪＩＳ−Ａ１０５０Ｔ−Ｈ１１２、外径８ｍｍ、肉
厚０．８ｍｍのアルミニウム管を使用し、プレートフィ
ン２０にはＪＩＳ−Ａ１２００−Ｈ２４、板厚０．１５
ｍｍのアルミニウム板、厚板（サイドプレート３０、４
０、中間プレート５０）には、ＪＩＳ−Ａ１１００−Ｈ
２６、板厚０．８ｍｍのアルミニウム板を使用した。な
お、プレートフィン２０と冷媒配管１０の密着は厚板製
の中間プレート５０をプレートフィン２０枚毎に挿入す
る事により行った。配管曲げ部のピッチは３０ｍｍ、プ
レートフィンピッチは５ｍｍとし、プレートフィン２０
は６０枚使用した。
【００５０】冷媒配管１０は、曲げピッチ３０ｍｍで蛇
行曲げを施したのち、２つ折りし、、つぶし代３ｍｍで
つぶし加工を実施し、プレートフィン２０には短軸５．
１ｍｍで長軸４４．２ｍｍの長孔２１を設けた。なお、
長孔２１の周囲には図１５に示されているように、バー
リングにより高さが約１．５ｍｍの鍔部２３を設けた。
成形したプレートフィン６０枚を、固定治具に入れ、つ
ぶし後の冷媒配管１０をプレートフィン長孔２１に差込
み、サイドプレート３０、４０、中間プレート５０で冷
媒配管１０を固定した。
【００５１】（実施例２）実施例２では、厚板プレート
を使用せず、ろう接によってプレートフィン２０と冷媒
配管１０を接合させた。この時のろう材にはＪＩＳ−Ｂ
４０４７相当のＡｌ−Ｓｉ系の物を用い、弗化物系フラ
ックスを使用し、置きろうで炉中加熱による方法を用い
た。その他のことは実施例１と同じとした。
【００５２】（比較例１）比較例１の熱交換器はＵベン
ド拡管方式により製造した熱交換器であり、使用した素
材は実施例１と同じものとし、熱交換器全体の寸法やプ
レートフィンピッチ、配管ピッチも同様となるようにし
た。ただし、プレートフィンの穿孔径は８．２ｍｍと
し、冷媒配管の内径（Ａ＝６.４０mm）に対する拡管す
るときのビュレットの外径（Ｂ＝６.７２mm）とする事
で変形率｛（Ｂ／Ａ）１００−１００｝を約５％程度に
設定した。
【００５３】（比較例２）比較例２の熱交換器は、図１
８〜図２０に示されているような、従来のかち込み方式
により製造した熱交換器であり、使用した素材は実施例
１と同じものとし、熱交換器全体の寸法やプレートフィ
ンピッチ、配管ピッチも同様となるようにした。配管を
蛇行曲げ後、偏平につぶし、プレートフィン切り欠き部
へ外側から挿入し、プレスで偏平管を真円にもどす事
で、管とプレートフィンを密着させた。
【００５４】上述した試料について、熱交換性能試験を
行った結果を表１に示す。なお、熱交換性能試験とは、
たとえば、水などの既知の熱容量を有する媒体が配管内
を循環した状態の熱交換器を、同様に既知の熱容量を有
する媒体中に浸漬するなどして熱交換したときの温度変
化の速度である一定時間での熱輸送量を測定したもので
ある。本結果は、比較例１のＵベンド拡管方式に対する
熱輸送量をＵベンド拡管方式と比較し、比較例１を基準
としたときの比率を百分率指数として表した。
【００５５】
【表１】
【００５６】従来からの方式である比較例１を基準に考
えた場合、単純なかち込み方式である比較例２では熱輸
送量で約８％悪化したのに対して、実施例１で示す本発
明のプレート止め方式のものは、Ｕベンド拡管方式と同
程度、またろう接によりプレートフィンと配管を接合さ
せた実施例２のものでは約１％の性能向上が認められ
た。この結果から、従来のかち込み方式による性能低下
が本発明により改善され、さらにろう接によれば、さら
なる性能の向上が期待できるという結論が導き出され
る。
【００５７】これは、プレートフィン２０の切り欠き部
を熱交換に寄与し難い部分に配置したこと、冷媒配管２
０とプレートフィン１０との接触面積の増加、密着度の
ばらつきの低減、偏平管による管外圧力損失の低減、熱
交換器全体にわたる熱交換性能の均一化によるものであ
って、本発明の有効性を証明するものである。特にプレ
ートフィン２０と冷媒配管１０をろう接により金属接合
することで、本発明の効果をさらに有効に実現できる。
【００５８】以上、本発明により一体蛇行曲げ配管を利
用したプレートプレートフィンチューブ型熱交換器にお
いて、従来のＵベンド拡管方式よりも工作性や冷媒の洩
れに対する信頼性が向上し、また、かち込み方式に比べ
て有意に優れた熱交換性能を有するものが実現できる。
【００５９】実施の形態２．図１６、図１７はこの発明
によるプレートフィンチューブ型熱交換器の実施の形態
２を示している。このプレートフィンチューブ型熱交換
器１’は、下部における前後Ｕターン１０ａにより前後
２列に蛇行曲げされた全体が１本の巻き鋼管により構成
された直径が４．５〜５．０ｍｍ程度の冷媒配管１０’
と、板厚が０．２ｍｍ程度のＳＰＣＣ鋼条による複数枚
のプレートフィン２０’とにより構成されている。
【００６０】プレートフィン２０’蛇行曲げされた冷媒
配管１０’のＵターン曲げ（ヘアピン曲げ）された一対
の直線部１１’を１組としてそれぞれ一対の直線部１
１’を挿入される縦長の長孔２１’が形成されており、
この場合も長孔２１’は通風方向と平行に延在してい
る。長孔２１’には冷媒配管１０’のＵターン曲げされ
た一対の直線部１１’、１１’が貫挿され、直線部１
１’、１１’は、それぞれ、配管曲げ部の弾性により長
孔２１の長軸端部２２’に押し付けられている。また、
長孔２１’の周囲には、バーリングにより高さが約１．
５ｍｍの鍔部２３’が設けられている。
【００６１】プレートフィン２０’の積み幅が十分に小
さい熱交換器を形成する場合や、配管に強加工された銅
や鋼を使用するなど、弾性限が高く、大きなスプリング
バックが期待できる場合には、厚板のプレートがなくと
も、プレートフィン２０’の長孔長軸寸法を冷媒配管１
０’の縦方向の曲げピッチより僅かに小さい値に設定
し、かつ冷媒配管１０’の曲げ部加工を適度に設定して
曲げ部を弾性限度内に押さえ付けながらプレートフィン
２０’に挿入し、押さえを開放することで、冷媒配管１
０’の曲げ反発力（弾性力）によってプレートフィン２
０’と冷媒配管１０’とを密着固持することができる。
【００６２】製造した熱交換器を輸送振動試験により、
プレートフィン２０’と冷媒配管１０’との固持状態を
確認したが、大きなずれ等は生じず、実用上十分な密着
強度を有していることが確認された。
【００６３】本方式によれば、拡管や、偏平管を真円に
戻すかしめ加工など、プレートフィンと冷媒配管とを密
着させる特別な工程を設ける必要がなく、より容易で、
安価な製造工程で熱交換器を製造できる。
【００６４】なお、本発明は、以上述べた発明の形態に
おいて説明し、かつ図面に示した実施例のプレートプレ
ートフィンチューブ型熱交換器に限定されるものではな
く、たとえば、真円管のまま使用するなど、その要旨を
脱し得ない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
【００６５】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明によるプレートフィンチューブ型熱交換器によれば、
プレートフィンに蛇行曲げされた冷媒配管のＵターン曲
げされた一対の直線部を１組としてそれぞれ一対の直線
部が挿入され、かつ長軸方向が通風方向と平行な長孔が
形成され、当該長孔に冷媒配管のＵターン曲げされた一
対の直線部が貫挿され、直線部がそれぞれ長孔の長軸端
部に押し付けられているから、冷媒配管をプレートフィ
ンに挿入するときのプレートフィンの切り欠き部がプレ
ートフィンと空気との熱交換に寄与し難い部分に配置さ
れ、かち込み方式でも熱交換性能の低下が少ない熱交換
器が得られるようになる。
【００６６】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器によれば、冷媒配管は冷媒入口端と冷媒出口
端とを通風方向で見て上流側と下流側に設けられていて
下流側に冷媒入口が、上流側に冷媒出口端があり、冷媒
配管における冷媒流動方向が通風方向と対向するから、
熱交換器と通風する空気の温度差が熱交換器上下に渡っ
て大きく変化することがなく、熱交換器全体で均一な熱
交換性能を保持することができ、高性能な熱交換器が得
られるようになる。
【００６７】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器によれば、プレートフィンに挿入した冷媒配
管の曲げ部近傍および／または積層したプレートフィン
間に配置されたプレートによって、あるいはプレートフ
ィンにより前記冷媒配管をプレートフィンの長孔の長軸
端部側に押し広げるようにして弾性領域内での曲げ変形
を前記冷媒配管に賦与することによってプレートフィン
と冷媒配管とを密着させているから、拡管やかしめ等の
配管を変形させる加工が不要で、ばらつきの少ないプレ
ートフィンと冷媒配管の密着および伝熱を実現でき、高
性能な熱交換器が得られるようになる。
【００６８】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器によれば、冷媒配管が偏平状の金属管に構成
され、偏平管の断面長軸方向がプレートフィンの長孔の
長軸方向と一致しているから、プレートフィンと冷媒配
管との接触面積が増大し、伝熱性能が向上すると共に、
冷媒配管の偏平方向が通風方向が平行となるため、通風
抵抗の少ない高性能な熱交換器が得られるようになる。
【００６９】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器によれば、冷媒配管が、プレートフィンに形
成した前記長孔の形成と合致する横断面形状を備え、長
孔の内周面に当接する周方向長さが当該長孔の内周面に
当接しない周方向長さより長くなる横断面形状を備えて
いるから、プレートフィンと冷媒配管との接触面積を多
く確保でき、熱交換性能に優れた高性能な熱交換器が得
られるようになる。
【００７０】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器によれば、プレートフィンが、ろう接あるい
は溶接等により冷媒配管と接合されているから、未接合
な部分を金属接合によって充足でき、プレートフィンと
冷媒配管との伝熱性を飛躍的に向上でき、熱交換性能に
優れた高性能な熱交換器が得られるようになる。
【００７１】つぎの発明による冷蔵庫によれば、長孔の
長軸を通風方向と平行に開口してなるプレートフィンを
有し、蛇行曲げをして端部に曲げ部を備えて平行配列し
た冷媒配管をプレートフィンの長孔に挿入、固持したプ
レートプレートフィンチューブ型熱交換器を用い、冷媒
として炭化水素を用いたので、配管接合部からの漏れの
心配がなく、併せて効率の良い冷蔵庫を供給できる。
【００７２】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器の製造方法よれば、金属薄板に通風方向と平
行に長軸を備える長孔を開口させてプレートフィンを形
成する工程と、端部に曲げ部を備えてヘアピン状に金属
管の蛇行曲げ加工を施し金属管を平行に配列させた冷媒
配管を形成する工程と、冷媒配管を端部にある曲げ部よ
りプレートフィンの長孔を挿入する工程と、プレートフ
ィンと冷媒配管との当接部を固持するための工程とよっ
てプレートフィンチューブ型熱交換器の製造するから、
長孔の長軸を通風方向と平行に開口してなるプレートフ
ィンを有し、蛇行曲げをして端部に曲げ部を備えて平行
配列した冷媒配管をプレートフィンの長孔に挿入、固持
したプレートプレートフィンチューブ型熱交換器を、容
易に、効率よく製造することができる。
【００７３】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器の製造方法は、蛇行曲げした冷媒配管を平行
に配列させる工程を有し、当該工程が、２本の平行な冷
媒配管を得た蛇行曲げに対して垂直な面で２本の冷媒配
管を平行に配列させる動作を繰り返すにより、複数列の
配管を形成する工程であるから、簡易な操作で、一方向
の冷媒流動をもち、通風と対向流とすることができる蛇
行曲げ配管を容易に製造することができる。
【００７４】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器の製造方法によれば、蛇行曲げした冷媒配管
を平行に配列させる工程を有し、当該工程が、蛇行曲げ
され平行に配置された配管の直線部を維持した状態で折
り曲げることにより、複数列の配管を形成する工程であ
るから、簡易な操作で、一方向の冷媒流動をもち、通風
と対向流とすることができる蛇行曲げ配管を容易に製造
することができる。
【００７５】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器の製造方法によれば、冷媒配管の蛇行曲げ加
工の工程が当該冷媒配管を熱交換器の通風方向と平行に
偏平加工する加工工程を含んでいるから、偏平管の長軸
を半径方向とするような難易度の高い曲げ加工が不要と
なり、より容易な成形が可能となる。
【００７６】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器の製造方法によれば、プレートフィンと冷媒
配管の当接部を固持するための工程が、ろう接あるいは
溶接等によりプレートフィンと冷媒配管を接合する固定
を含んでいるから、特別なかしめ操作が不要で、高性能
な伝熱性能を持つ熱交換器を製造することができる。
【００７７】つぎの発明によるプレートフィンチューブ
型熱交換器の製造方法によれば、冷媒配管をプレートフ
ィンの長孔に挿入する工程が、ヘアピン曲げをして平行
する冷媒配管の直線部部のピッチよりも短い長孔の長軸
長さの関係にあって、冷媒配管を前記プレートフィンの
長孔の長軸方向に圧縮した状態で長孔に挿入した後、圧
縮を解放して冷媒配管の弾性力によって長孔の長軸端部
と冷媒配管金属管を当接、固持するから、かしめや金属
接合などの操作がなくとも、プレートフィンと冷媒配管
とを密着でき、より簡易な方法で高性能な伝熱性能を持
つ熱交換器を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明によるプレートフィンチューブ型熱
交換器の実施の形態１を示す正面図である。
【図２】 この発明によるプレートフィンチューブ型熱
交換器の実施の形態１を示す左側面図である。
【図３】 この発明によるプレートフィンチューブ型熱
交換器の実施の形態１を示す右側面図である。
【図４】 この発明によるプレートフィンチューブ型熱
交換器の要部を示す拡大斜視図である。
【図５】 この発明によるプレートフィンチューブ型熱
交換器の要部を示す拡大側面図である。
【図６】 この発明によるプレートフィンチューブ型熱
交換器の要部の他の例を示す拡大側面図である。
【図７】 （ａ）、（ｂ）はこの発明による実施の形態
１のプレートフィンチューブ型熱交換器で使用する冷媒
配管の製造工程を示す斜視図である。
【図８】 （ａ）、（ｂ）はこの発明による実施の形態
１のプレートフィンチューブ型熱交換器で使用する冷媒
配管の製造工程の他の例を示す平面図である。
【図９】 この発明による実施の形態１のプレートフィ
ンチューブ型熱交換器で使用する冷媒配管を示す平面図
である。
【図１０】 この発明による実施の形態１のプレートフ
ィンチューブ型熱交換器で使用する冷媒配管を示す側面
図である。
【図１１】 この発明による実施の形態１のプレートフ
ィンチューブ型熱交換器で使用する左側のサイドプレー
トを示す正面図である。
【図１２】 この発明による実施の形態１のプレートフ
ィンチューブ型熱交換器で使用する右側のサイドプレー
トを示す正面図である。
【図１３】 この発明による実施の形態１のプレートフ
ィンチューブ型熱交換器で使用するプレートフィンを示
す正面図である。
【図１４】 この発明による実施の形態１のプレートフ
ィンチューブ型熱交換器で使用する中間プレートを示す
正面図である。
【図１５】 この発明によるプレートフィンチューブ型
熱交換器の要部の他の例を示す拡大斜視図である。
【図１６】 この発明によるプレートフィンチューブ型
熱交換器の実施の形態２を示す正面図である。
【図１７】 この発明によるプレートフィンチューブ型
熱交換器の実施の形態２を示す左側面図である。
【図１８】 従来におけるプレートフィンチューブ型熱
交換器を正面図である。
【図１９】 従来におけるプレートフィンチューブ型熱
交換器を左側面図である。
【図２０】 従来におけるプレートフィンチューブ型熱
交換器を右側面図である。
【符号の説明】 １，１’ プレートフィンチューブ型熱交換器、１０，
１０’ 冷媒配管、１１、１１’直線部、１２ 冷媒入
口端、１３ 冷媒出口端、２０，２０’ プレートフィ
ン、２１，２１’ 長孔、２２，２２’長軸端部、２
３，２３’ 鍔部、３０，４０ サイドプレート、３
１、３２ 貫通孔、３３，４１ 配管係合長孔、５０
中間プレート、５１ 横開口凹部、１００ 冷却ファ
ン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗山 信彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 山田 賢一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 蛇行曲げ冷媒配管を用いたプレートフィ
    ンチューブ型熱交換器において、 蛇行曲げされた全体が一本の冷媒配管と、一定間隔をお
    いて整列配置された複数枚のプレートフィンとにより構
    成され、 前記プレートフィンには、蛇行曲げされた冷媒配管のＵ
    ターン曲げされた一対の直線部を１組としてそれぞれ一
    対の直線部を挿入され、かつ長軸方向が通風方向と平行
    な長孔が形成され、当該長孔に前記冷媒配管のＵターン
    曲げされた一対の直線部が貫挿され、直線部がそれぞれ
    長孔の長軸端部に押し付けられていることを特徴とする
    プレートフィンチューブ型熱交換器。
  2. 【請求項２】 前記冷媒配管は冷媒入口端と冷媒出口端
    とを通風方向で見て上流側と下流側に設けられており、
    下流側に冷媒入口が、上流側に冷媒出口端があり、前記
    冷媒配管における冷媒流動方向が通風方向と対向するこ
    とを特徴とする請求項１のプレートフィンチューブ型熱
    交換器。
  3. 【請求項３】 プレートフィンに挿入した冷媒配管の曲
    げ部近傍および／または積層したプレートフィン間に配
    置されたプレートによって、あるいはプレートフィンに
    より前記冷媒配管をプレートフィンの前記長孔の長軸端
    部側に押し広げるようにして弾性領域内での曲げ変形を
    前記冷媒配管に賦与することによって前記プレートフィ
    ンと前記冷媒配管とを密着させてなることを特徴とする
    請求項１または２に記載のプレートフィンチューブ型熱
    交換器。
  4. 【請求項４】 前記冷媒配管が偏平状の金属管に構成さ
    れ、偏平管の断面長軸方向が前記プレートフィンの前記
    長孔の長軸方向と一致していることを特徴とする請求項
    １〜３のいずれか一つに記載のプレートフィンチューブ
    型熱交換器。
  5. 【請求項５】 前記冷媒配管は、前記プレートフィンに
    形成した前記長孔の形成と合致する横断面形状を備え、
    前記長孔の内周面に当接する周方向長さが当該長孔の内
    周面に当接しない周方向長さより長くなる横断面形状を
    備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一
    つに記載のプレートフィンチューブ型熱交換器。
  6. 【請求項６】 前記プレートフィンが、ろう接あるいは
    溶接等により前記冷媒配管と接合されていることを特徴
    とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のプレートフ
    ィンチューブ型熱交換器。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか一つに記載のプ
    レートフィンチューブ型熱交換器を使用し、冷媒として
    炭化水素を用いたことを特徴とする冷蔵庫。
  8. 【請求項８】 金属薄板に通風方向と平行に長軸を備え
    る長孔を開口させてプレートフィンを形成する工程と、 端部に曲げ部を備えてヘアピン状に金属管の蛇行曲げ加
    工を施し金属管を平行に配列させた冷媒配管を形成する
    工程と、 前記冷媒配管を端部にある曲げ部よりプレートフィンの
    長孔に挿入する工程と、 前記プレートフィンと前記冷媒配管との当接部を固持す
    るための工程と、 を含むことを特徴とするプレートフィンチューブ型熱交
    換器の製造方法。
  9. 【請求項９】 蛇行曲げした冷媒配管を平行に配列させ
    る工程を有し、当該工程が、２本の平行な冷媒配管を得
    た蛇行曲げに対して垂直な面で２本の冷媒配管を平行に
    配列させる動作を繰り返すにより、複数列の配管を形成
    する工程であることを特徴とする請求項８に記載のプレ
    ートフィンチューブ型熱交換器の製造方法。
  10. 【請求項１０】 蛇行曲げした冷媒配管を平行に配列さ
    せる工程を有し、当該工程が、蛇行曲げされ平行に配置
    された配管の直線部を維持した状態で折り曲げることに
    より、複数列の配管を形成する工程であることを特徴と
    する請求項８に記載のプレートフィンチューブ型熱交換
    器の製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記冷媒配管の蛇行曲げ加工の工程
    は、当該冷媒配管を熱交換器の通風方向と平行に偏平加
    工する加工工程を含んでいることを特徴とする請求項８
    〜１０のいずれか一つに記載のプレートフィンチューブ
    型熱交換器の製造方法。
  12. 【請求項１２】 プレートフィンと冷媒配管の当接部を
    固持するための工程が、ろう接あるいは溶接等によりプ
    レートフィンと冷媒配管を接合する工程を含んでいるこ
    とを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一つに記載の
    プレートフィンチューブ型熱交換器の製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記冷媒配管をプレートフィンの長孔
    に挿入する工程が、ヘアピン曲げをして平行する冷媒配
    管の直線部部のピッチよりも短い長孔の長軸長さの関係
    にあって、前記冷媒配管を前記プレートフィンの前記長
    孔の長軸方向に圧縮した状態で前記長孔に挿入した後、
    前記圧縮を解放して前記冷媒配管の弾性力によって長孔
    の長軸端部と前記冷媒配管金属管を当接、固持すること
    を特徴とする請求項８に記載のプレートフィンチューブ
    型熱交換器の製造方法。
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