JP2009138992A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】連続蛇行曲げした冷媒チューブを有する熱交換器において、製造工程における冷媒チューブの工程不良を低減する。
【解決手段】第一端板４に設けた第一貫通穴７を、矩形部７Ａと、該矩形部７Ａの短辺寸法より短い寸法を直径とする半円部７Ｂが連続する長穴とし、プレートフィン群２を挟んで第一端板と対向する第二端板５に設けた第二貫通穴８を、矩形部８Ａと円部８Ｂが連続する長穴とし、これらの穴７、８により、プレートフィン群２を貫通した冷媒チューブ３の各湾曲部３ｂ、３Ｂから第一、第二端板４、５を挿入するときの摩擦抵抗を小さくして冷媒チューブ３の反り、曲がりを抑制し、また、第一端板４の第一貫通穴７と並設した加工穴１１の密着部１２を第一貫通穴７側へ塑性変形することにより、冷媒チューブ３と第一端板４の固定を行うようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクル等に使用される熱交換器に関するものである。

冷凍空調機器に用いられる熱交換器の冷媒漏れは、冷凍空調機器自体の機能を喪失してしまうことから、熱交換器の冷媒漏れの低減が大きな課題である。また、地球温暖化対策として冷媒のノンフロン化が加速する中で、代替冷媒の大きな候補の可燃性であるＨＣ冷媒においては、製品安全の面からも熱交換器の冷媒漏れの防止は必要不可欠である。

かかる構成の熱交換器において、冷媒漏れの発生箇所は主に配管の接合部分であり、かかる点から、冷媒回路を一本の連続した冷媒チューブで構成した接合部を有しない熱交換器が知られている（特許文献１参照）。

図１１は、特許文献１に記載された従来の熱交換器の斜視図である。

図１１に示すように、熱交換器５１は、複数の冷媒チューブ挿入用長穴を設けた一群のプレートフィン５２と、直管部および曲管部が連続する蛇行状に折り曲げた一本の連続した冷媒チューブ５３と、複数の冷媒チューブ挿入用長穴５４ａを設けた、冷媒チューブ挿入側の側板５４と、曲管部側の側板５５とからなる。

そして、熱交換器５１は、冷媒チューブ５３を挿入する際、冷媒チューブ挿入側の側板５４側から、冷媒チューブ５３の曲管部（湾曲部）５３ａを長穴５４ａより挿入し、冷媒チューブ５３が、冷媒チューブ挿入側の側板５４、一群のプレートフィン５２、曲管部側の側板５５を貫通した後、冷媒チューブ５３内に液圧等を加える等して冷媒チューブ５３の径を拡大（拡管）することにより、冷媒チューブ５３と、側板５４、側板５５、およびプレートフィン５２群を、密着固定する工程を経て製造されるものである。
特開平１１−３３３５３９号公報

しかしながら、上記従来の熱交換器５１は、複数の冷媒チューブ挿入用長穴５４ａを設けた側板５４に冷媒チューブ５３を挿入する際、まず、冷媒チューブ挿入側の側板５４側から、冷媒チューブ５３の曲管部５３ａを挿入し、冷媒チューブ５３の曲管部５３ａが冷媒チューブ挿入側の側板５４、一群のプレートフィン５２、曲管部側の側板５５の順に通過した後に、その状態を維持し、冷媒チューブ５３と挿入側の側板５４、曲管部側の側板５５および一群のプレートフィン５２を密着固定するという製作手順となる。

このとき、冷媒チューブ５３の直管部は、挿入先から挿入元に亘って連続して冷媒チューブ挿入側（挿入元）の側板５４に設けた冷媒チューブ挿入用長穴５４ａと摩擦接触した状態で挿入が行われるため、特に冷媒チューブ５３が側板５４（挿入元）を通過する際の摩擦抵抗が大きく、その結果、冷媒チューブ５３の挿入工程で冷媒チューブ５３の座屈、反り、折れ曲がり等の工程不良が発生し、製造歩留まりが悪化して製造コストが高くなるという課題を有していた。

また、冷媒チューブの工程不良防止のために、冷媒チューブ出入り口側の側板５４の冷媒チューブ挿入用穴を、冷媒チューブ５３に対して十分なクリアランスを確保した寸法にすると、冷媒チューブ５３の挿入性を改善することができるが、冷媒チューブ挿入側の側板５４の冷媒チューブ挿入用穴が、冷媒チューブ５３に対するクリアランスが大きすぎて、拡管工程後においても、冷媒チューブ挿入側の側板５４と冷媒チューブ５３が固定されず、品質が悪化するという課題も有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、製造歩留まりがよく、低コスト、かつ高品質な熱交換器が提供できるようにすることを目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、一群のプレートフィンを挟んで位置し、かつ冷媒チューブの曲管部が貫通する穴を設けた側板において、前記側板を、前記冷媒チューブの曲げ加工された曲管部が貫通する貫通穴と、前記貫通穴と並設され、かつ前記冷媒チューブの貫通状態においてその一部が前記貫通穴内側へ突出して冷媒チューブの外壁面に密着する密着部を設けた加工穴を具備する構成とし、前記貫通穴を、矩形部と、前記矩形部の短辺寸法より短い寸法を直径とする半円部が、該矩形部両側においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状としたものである。

これにより、熱交換器の冷媒チューブは、端板の貫通状態において、前記加工穴の塑性変形により、端板と強固に密着固定することができるため、前記端板に設けた貫通穴寸法を冷媒チューブの貫通構造（曲管部構造）寸法よりも大きくすることができる。

その結果、熱交換器の組立て時において、冷媒チューブと貫通穴の摩擦接触が抑制され、冷媒チューブの変形、折れ曲がり等の不具合の発生リスクが軽減される。また、冷媒チューブと端板は、加工穴周縁の塑性変形による該周縁と冷媒チューブの密着により、強固に固定することができ、製造歩留まりがよく、また端板と冷媒チューブの密着不良による端板のがたつき、外れが抑制でき、高品質の熱交換器を製造することができる。

特に、前記貫通穴の形状を、矩形部と、前記矩形部の短辺寸法より短い寸法を直径とする半円部が、該矩形部両側においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状とすることにより、冷媒チューブの外形が該半円部に沿って密着するため、熱伝導性の低下が抑制でき、また組立て後における第一端板との固定も確実となり、熱交換器の信頼性を高めることができるものである。

本発明の熱交換器は、熱交換器の製作過程において、冷媒チューブの損傷、反り、あるいは折れ等の不具合の発生を抑制した歩留まりのよいものとし、不要なコストをかけることが少ない熱交換器とすることができる。

また、本発明における熱交換器は、加工穴を塑性変形させることにより、端板の冷媒チューブへの密着固定が行えるため、前記端板と冷媒チューブの密着不良による端板のがたつき、外れが抑制でき、高品質の熱交換器を製造することができる。

さらに、前記貫通穴を、矩形部と、前記矩形部の短辺より短い径の半円部が、該矩形部両側においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状とすることにより、冷媒チューブの外形と該半円部の密着性を高めることができ、組立て後における第一端板との固定も確実となり、熱交換器の信頼性を高めることができる。

請求項１に記載の発明は、直管部および曲管部が連続する如く蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、前記冷媒チューブが貫通する長穴を複数有し、相互に間隔をおいて配置された多数のプレートフィンと、前記冷媒チューブが貫通する穴を複数有し、前記プレートフィンを挟んで配置された一対の端板を有する熱交換器であって、前記端板を、前記冷媒チューブの一方の曲管部が貫通した第一貫通穴と、前記冷媒チューブの少なくとも始端または終端が貫通する端部穴をそれぞれ有する第一端板と、前記一方の曲管部と反対側に位置する他方の曲管部が貫通した第二貫通穴を有する第二端板より構成し、さらに、前記第一貫通穴を、矩形部と、前記矩形部の短辺寸法より短い寸法を直径とする半円部が、該矩形部両側においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状とし、さらに、前記第一貫通穴を有する端板に、前記第一貫通穴と並設され、かつ前記冷媒チューブの貫通状態においてその一部が前記貫通穴内側へ突出して冷媒チューブの外壁面に密着する密着部とその密着部を形成する加工穴を設けたものである。

かかる構成とすることにより、前記第一端板に設けた加工穴の一部を塑性変形して第一端板と冷媒チューブを密着させることができるため、前記端板に設けた貫通穴の寸法を前記冷媒チューブの曲管部寸法にクリアランスを設けた寸法とすることができ、その結果、組立て時における冷媒チューブの前記貫通穴との摩擦接触に起因する損傷、反り等を抑制した熱交換器を得ることができ、不要なコストをかけることが少ない低コストの熱交換器とすることができる。

特に、前記第一貫通穴の形状を、矩形部と、前記矩形部の短辺より短い径の半円部が、該矩形部両側においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状とすることにより、冷媒チューブの外形と該半円部の密着性を高めることができ、組立て後における第一端板との固定も確実となり、熱交換器の信頼性を高めることができる。

また、前記端板に設けた加工穴の一部を塑性変形し、冷媒チューブと密着させることにより、端板と冷媒チューブの密着を強固なものとすることができ、その結果、端板のがたつき、外れといった不具合の少ない高品質の熱交換器とすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記加工穴を、前記第一端板における少なくとも最も外側に位置する第一貫通穴の近傍に設けたものである。

かかる構成とすることにより、冷媒チューブの左右両側で端板と冷媒チューブの密着を行った構成となり、端板周縁に撓み等の応力が作用しても加工穴と冷媒チューブの密着の緩みが生じ難く、密着状態を良好に維持することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記加工穴を、前記第一端板周縁との間に前記第一貫通穴が介在する位置に設けたものである。

かかる構成とすることにより、前記端板と貫通穴の間部分の強度を確保することができ、前記加工穴の一部を冷媒チューブに密着させる場合において、端板の特に周縁部における変形が抑制され、熱交換器の品質を損なうことが抑制できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記第二端板に設けた前記第二貫通穴、および前記プレートフィンに設けた冷媒チューブ挿入穴を、矩形部と、前記冷媒チューブの外径より大径の円形部を具備し、前記円形部が、該矩形部の両側においてそれぞれの短辺に連続することにより両端が膨らんだ略長穴形状とし、さらに、前記プレートフィンに設けた冷媒チューブ挿入穴および前記第一端板に設けた第一貫通穴の長径寸法を、第二端板に設けた第二貫通穴の長径寸法より大きくし、また、前記プレートフィンに設けた冷媒チューブ挿入穴の円形部の径を、前記第二端板に設けた第二貫通穴の円形部の径よりも大きくしたものである。

かかる構成とすることにより、冷媒チューブ挿入時における端板と冷媒チューブのクリアランスが十分得られ、摩擦接触を抑制することができる。その結果、損傷あるいは反りの極めて少ない冷媒チューブの貫通構造が得られ、熱交換器の品質を高めることができる。

また、前記加工穴における密着部の塑性変形および冷媒チューブの拡管によって、前記冷媒チューブと端板の固定を確実なものとすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、前記冷媒チューブの蛇行を、縦列に蛇行する縦列部分と、該縦列部分から横方向に蛇行する横列部分を有する形状とし、前記第一端板に設けた第一貫通穴における前記横列部分の曲管部が貫通する第一貫通穴の矩形部の短辺を、前記縦列部分の曲管部が貫通する挿入用穴の矩形部の短辺より長くしたものである。

かかる構成とすることにより、冷媒チューブの加工において、寸法形状が安定しない横列部分（ひねり加工部分）においても、前記冷媒チューブと前記第一端板との摩擦抵抗を低減することができるため、前記冷媒チューブを容易に挿入することができる。したがって、横列方向に曲げ加工された冷媒チューブにおいても損傷を少なくすることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、前記第一端板および第二端板の少なくとも一方の材質を、鋼板としたものである。

かかることにより、安価な鋼板を使用することで、熱交換器の材料費を低減することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明において、前記端板に設ける貫通穴を、プレス成型加工により形成し、前記加工時に形成される貫通穴周縁のバリの延出方向が、前記曲管部が貫通する方向となるように前記端板を配置したものである。

かかることにより、冷媒チューブの端板貫通時において前記バリが冷媒チューブを損傷するリスクが少なくでき、自動化装置による冷媒チューブの挿入とした場合であっても冷媒チューブの損傷を少なくすることができ、熱交換器の品質を損なうことも抑制できるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱交換器の斜視図である。図２は、同実施の形態１における熱交換器の第一端板側からの平面図である。図３は、同実施の形態１の熱交換器を構成する第一端板の組立て前の平面図である。図４は、同実施の形態１の熱交換器を構成する第二端板の平面図である。図５は、同実施の形態１の熱交換器を構成するプレートフィンの平面図である。図６は、同実施の形態１における熱交換器の冷媒チューブの貫通状態を示す局部断面図である。図７は、同実施の形態１における熱交換器の第一端板に設けられた従列挿入穴（第一貫通穴）部の平面図である。図８は、同実施の形態１における熱交換器の第二端板に設けられた貫通穴（第二貫通穴）部の平面図である。図９は、同実施の形態１における熱交換器の製造工程において冷媒チューブをプレートフィン群へ挿入する前の工程図である。図１０は、同実施の形態１における熱交換器の製造工程において端板を取付ける工程図である。

図１において、熱交換器１は、直管部３ａおよび曲管部３ｂ、３Ａが連続し、かつ縦列Ａおよび横列Ｂに複数となるように蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ３と、該冷媒チューブ挿入用の長穴２ａ（図５）を複数設け、互いに間隔をおいて配置され、冷媒チューブ３が挿入された一群のプレートフィン（以下、プレートフィン群と称す）２と、プレートフィン群２を挟み込むようにプレートフィン群２の両端に位置し、冷媒チューブ３が挿入され、冷媒チューブ３と密着するように固定された第一端板４および第二端板５を具備している。ここで、第一端板４は、冷媒チューブ３の挿入側（挿入元）となり、第二端板５は、冷媒チューブ３の貫通側（挿入先）となる。

冷媒チューブ３には、一般に銅あるいはアルミ材等の材料が用いられ、またプレートフィン群２にはアルミ材が用いられ、さらに第一、第二の各端板４、５には、鋼材が用いられている。

各端板４、５は、前述の如く熱交換器１の組立て工程において、冷媒チューブ３の挿入方向の挿入側（挿入元）における曲管部３ｂ、３Ａが貫通する第一端板４と、挿入方向（挿入先）における曲管部３Ｂが貫通する第二端板５に定義される。

第一端板４には、冷媒チューブ３の直管部３ａの始端３ｃと終端３ｄが貫通する端部穴６と、冷媒チューブ３の曲管部３ｂが貫通する縦列挿入穴７、冷媒チューブ３のひねり加工が施された曲管部３Ａが貫通する横列挿入穴９が設けられている。

縦列挿入穴７および横列挿入穴９は、それぞれ本発明の第一貫通穴に相当するものである。

さらに、第一端板４には、従列挿入穴７の近傍で、かつ従列挿入穴７の長径と平行方向に延出する矩形の加工穴１１が設けられている。この加工穴１１は、第一端板４の周縁との間において、最も外側に位置する縦列挿入孔７が位置するように設けられており、本実施の形態１においては、左右それぞれにおいて横２列に亘り縦列挿入穴７に対応して設けられている。かかる加工穴１１の形成は、熱交換器１の大きさ、あるいは冷媒チューブ３の縦列数、横列数に応じて任意に設定することができるもので、小型軽量の場合であれば、左右の再外側に位置する貫通穴にのみ対応した加工穴の形成とすることもできる。

そして、加工穴１１は、熱交換器１の組立て状態においては、従列挿入穴７と加工穴１１で挟まれた部分（以下、密着部と称す）１２を、その一部が冷媒チューブ３と密着するようにカシメ加工等によって塑性変形されている。したがって、加工穴１１は、図２に示す如く、台形を基調として斜辺が若干湾曲した形状に変形している。

また、第二端板５には、図４に示す如く冷媒チューブ３の挿入方向に位置する曲管部３Ｂが貫通する貫通穴８が設けられている。この貫通穴８は、本発明の第二貫通穴に相当するものである。

ここで、第一端板４は、始端３ｃと終端３ｄを同一面側に設けている関係上、双方の端部穴６を設けているが、始端３ｃ、終端３ｄのいずれか一方が第二端板５側に延出する場合は、第二端板５に端部穴を設けることになる。

そして、端部穴６は、冷媒チューブ２の外径より大きい直径に形成されている。また、第一端板４に設けた縦列挿入穴７および横列挿入穴９は、図３に示す如く矩形部７Ａ、９Ａと、前記矩形部の短辺寸法より短い寸法を直径とする半円部７Ｂ、９Ｂが、該矩形部両側においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状に形成されている。そして、挿入穴７、９は、その矩形部７Ａ、９Ａの短辺寸法が、冷媒チューブ３の径よりも若干大きな寸法に設定されている。

すなわち、従列挿入穴７を貫通する曲管部３ｂは、後述するひねり加工された曲管部３Ａと異なり、単に冷媒チューブ３の直管部３ａを所定の径に湾曲させたもので、その結果、従列挿入穴７は、冷媒チューブ３の径に近い寸法を幅とする長穴形状に形成されている。具体的には、冷媒チューブ３の貫通において、クリアランスが大きすぎると冷媒チューブ３との密着性が確保できないため、摩擦接触が少なくなる、あるいはほとんどない程度の寸法に設定されている。

換言すると、挿入穴７、９の長径Ｌ（図３）は、冷媒チューブ３の蛇行幅ｌ（図１）よりも若干大きく、冷媒チューブ３の縦列Ａ配置と横列Ｂ配置に沿って所定の位置に形成されている。また、横列Ｂに沿った横列挿入穴９は、冷媒チューブ３の横列Ｂの展開に沿う如く傾斜している。

特に、横列挿入穴９は、縦列挿入穴７よりもさらに若干大きく形成されている。

かかる理由は、冷媒チューブ３の加工において、横列Ｂの曲管部３Ａは、その引き回しにおいて、所定の傾斜角度を持たせるためにひねり加工が施され、その結果、単純に所定の寸法で湾曲した縦列の曲管部３ｂと異なり、寸法形状が安定しない状態となっているためである。

したがって、横列挿入穴９を、縦列挿入穴７よりもさらに若干大きく形成することにより、熱交換器１の組立て時において、横列部分（ひねり加工部分）においても、冷媒チューブ３と第一端板４との摩擦抵抗を低減することができるため、冷媒チューブ３を比較的容易に挿入することができる。その結果、横列方向に曲げ加工された冷媒チューブにおいても損傷を少なくすることができる。

さらに、第二端板５には、図４に示す如く冷媒チューブ３の曲管部３Ｂが貫通する貫通穴８がプレス成型加工によって設けられている。

貫通穴８は、矩形部８Ａと、矩形部８Ａの短辺の寸法よりも大寸法径の円部８Ｂより形成され、矩形部８Ａの短辺に円部８Ｂを連続させることにより、長手方向両端が膨らんだ長穴形状に形成されている。また、円部８Ｂは、冷媒チューブ３の管径よりも微小に大きく設定されている。

貫通穴８をかかる形状とする理由は、冷媒チューブ３の曲管部３Ｂが、プレートフィン群２および第二端板５を貫通する際に、その貫通が円滑となるように該曲管部３Ｂの円弧部を若干扁平に加工しているためである。また、貫通穴８を冷媒チューブ３の管径より微小に大きく設定する理由は、冷媒チューブ３の貫通が比較的円滑に行えるようにするためである。

したがって、冷媒チューブ３が第二端板５を貫通した状態では、貫通穴８の円部８ｂと冷媒チューブ３は略密着した状態となっている。

ここで、第一端板４および第二端板５の材料は、それぞれ鋼板であり、それぞれに設けた端部穴６、縦列挿入穴７、横列挿入穴９、貫通穴８および加工穴１１は、プレス打ち抜き加工によって形成されている。

したがって、これらの穴の周縁には、打ち抜き方向であって微小に延出するバリが残存しているものである。この様子を、従列挿入穴７、貫通穴８に関し、図６、図７、図８、図１０においてバリに符号１０ａ、１０ｂを付して説明する。

また、プレートフィン群（各プレートフィン）２には、アルミ材が用いられ、図５に示す如く、第二端板５に設けられた貫通穴８と略相似形となるように、矩形部２ｂと円部２ｃを連続させた、即ち両端が膨らんだ形状の長穴２ａ（本発明の冷媒チューブ挿入穴に相当）がプレス成型加工によって設けられており、貫通穴８よりも若干大きく形成されている。そして、長穴２ａの周囲には、相互のフィン間隔の規制、および冷媒チューブ３との熱伝導を良好とするためのカラー部２ｄ（図６、図９）が設けられている。

次に、以上のように構成された熱交換器１の組立て方法について、図６、図９および図１０を参照しながら説明する。

まず、真っ直ぐなパイプを縦列Ａおよび横列Ｂに複数となるよう蛇行状に曲げ加工した冷媒チューブ３を、その曲管部３Ｂから図９に示す如くプレートフィン群２に設けた長穴２ａに挿入する。その方向は、長穴２ａに設けたカラー部２ｂの反延出方向からの挿入とすることが、冷媒チューブ３とカラー部２ｄの干渉が少なく、好ましい。そして、さらに挿入を続け、所定の挿入を完了する。

前述の挿入に際し、曲管部３Ｂは、予めその先端部が若干扁平となるように加工されているため、プレートフィン群２への挿入も円滑となり、その挿入時の干渉によって長穴２ａおよびカラー部２ｄが変形することも抑制できる。

そして、冷媒チューブ３のプレートフィン群２への挿入が完了した後に、図１０に示す如く曲管部３ｂ側から第一端板４を、その縦列挿入穴７、横列挿入穴９が曲管部３ｂ、３Ａを貫通するように挿入し、また、曲管部３Ｂ側から第二端板５を、その貫通穴８が曲管部３Ｂを貫通するように挿入する。

このとき、第一端板４および第二端板５の面は、従列挿入穴７、横列挿入穴９および貫通穴８の周縁に形成されたバリ１０ａ、１０ｂが外側に位置するように配置する。その結果、第一端板４のバリ１０ａと第二端板５のバリ１０ｂは、相反する方向に延出している。

そして、第一端板４および第二端板５が、それぞれ所定の位置に挿入された状態で冷媒チューブ３内に、高圧に加圧された水、あるいは油等の液体を流す（圧入する）ことにより、その液圧によって冷媒チューブ３が拡管され、冷媒チューブ３とプレートフィン群２、第一端板４、第二端板５の相互を密着固定させる。

この状態は、第一端板４に設けた従列挿入穴７、横列挿入穴９の寸法が、第二端板５に設けた貫通穴８よりも微妙に大きいため、冷媒チューブ３と第一端板４との密着固定が不安定な状態にある。

しかし、かかる状態において、第一端板４に設けた加工穴１１の密着部１２を治具等（図示せず）にて従列挿入穴７側へ塑性変形させることにより、冷媒チューブ３は、従列挿入穴７の一側と密着部１２によって挟持固定され、その結果、第一端板４と安定した固定が行われることとなる。

かかる工程を終えることにより、熱交換器１の組立てが完了する。

なお、冷媒チューブ３の第一端板４、第二端板５貫通状態において、拡管工程後に加工穴１１（密着部１２）の塑性変形を行うようにしたが、塑性変形工程を先に行い、その後拡管工程とすることも可能である。この場合、密着部１２をカシメ加工等によって塑性変形する塑性応力を若干弱める等、その後の拡管によって冷媒チューブ３が変形しないように配慮しておくことが望ましい。

上述の如く組立てられた熱交換器１は、プレートフィン群２に冷媒チューブ３が貫通した状態で第一端板４および第二端板５を取付ける構成であるため、冷媒チューブ３と第一端板４、および冷媒チューブ３と第二端板５が干渉（摩擦接触）する長さが少なく、また第一端板４および第二端板５それぞれに設けた端部穴６、従列挿入穴７、横列挿入穴９および貫通穴８の寸法を、冷媒チューブ３の径および蛇行幅（曲げ幅）ｌよりも若干大きく設定しているため、冷媒チューブ３と各端板４、５との干渉（擦れ、引っかかり等）が少ない構成となる。

その結果、組立て時における冷媒チューブ３あるいはプレートフィン群２の損傷を少なくすることができ、その結果、熱交換器１としての変形がほとんど生じないもので、例えば、プレートフィンの変形に伴う通風抵抗の増大に起因した熱交換器の性能低下等が抑制でき、品質の向上をはかることができる。

特に、縦列挿入穴７、横列挿入穴９の形状を、矩形部７Ａ、９Ａと、前記矩形部の短辺より短い径の半円部７Ｂ、９Ｂが、該矩形部７Ａ、９Ａの両側においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状とすることにより、半円部７Ｂ、９Ｂの直径を冷媒チューブ３の外径に近づけることができる。その結果、矩形部７Ａ、９Ａでは冷媒チューブ３とのクリアランスを確保し、半円部７Ｂ、９Ｂでは冷媒チューブ３の外形との密着性を高めることができ、組立て後における第一端板７との固定も確実となり、熱交換器の信頼性を高めることができる。

また、冷媒チューブ３の始端３ｃと終端３ｄの長さを適宜設定することにより、従来リードパイプと称する流体回路側との接続を容易とするパイプ（短寸法）のロウ付け作業が不要となり、ロウ付け不良に伴う品質低下を抑制することができる。

さらに、前述の如く、冷媒チューブ３等の損傷（座屈、反り、折れ曲がり等）を抑制した組立てが可能なため、歩留まりがよく、生産性を高めることができ、製造コストの低減化が可能となるものである。

また、上述の組立て工程において、冷媒チューブ３のプレートフィン群２への挿入に際し、予めプレートフィン群２における挿入先面側に第二端板５あるいはそれに代わる金属板等を当接し、冷媒チューブ３の挿入を行うようにすれば、冷媒チューブ３の挿入に起因するプレートフィン群２の撓み変形等が抑制でき、熱交換器１の品質低下が抑制できる。

特に前者の場合は、冷媒チューブ３の第二端板５への挿入も並行して行えるため、手作業の場合であれば作業効率が向上し、自動機の場合であれば設備構成の簡略化が期待できる。さらに冷媒チューブ３と第二端板５との干渉（摺動摩擦）時間も短いため、冷媒チューブ３の損傷、品質低下を抑制することもできる。

さらに、冷媒チューブ３の横列Ｂ方向への蛇行加工は、縦列Ａ方向への蛇行加工と比較して、管に作用する応力方向にひねりが作用する関係から若干寸法にばらつきが生じやすいが、本実施の形態１の如く横列挿入穴９を若干大きく形成することにより、前述の寸法のばらつきに伴う冷媒チューブ３挿入時の摩擦を最小限に抑制することができる。

また、第一端板４、第二端板５のプレートフィン群２への当接面を、縦列挿入穴７、横列挿入穴９および貫通穴８の周縁に形成されたバリ１０ａ、１０ｂがそれぞれ外側へ延出する方向とすることにより、冷媒チューブ３の挿入工程において、曲管部３Ａ、３ｂ、３Ｂとの相対的な移動方向がバリ１０ａ、１０ｂの延出方向と同一方向となるため、バリ１０ａ、１０ｂが冷媒チューブ３の表面に食込むことも抑制され、冷媒チューブ３の挿入作業がより円滑に行えるものである。

しかも、各端板４、５に安価な鋼板等を用いることができ、材料コストの高騰化を抑制することができる。

さらに、第一端板４の端部穴６を貫通した始端３ｃと終端３ｄは、端部穴６の径が冷媒チューブ３の径よりも大きく設定されていることから、端部穴６周縁と干渉することがなく、冷媒チューブ３内を冷媒が流れることによって生じる振動に起因してその表面が疲労破壊し、生地リークすることを防止することができる。

なお、かかる構成は、冷媒チューブ３の蛇行状加工において縦列Ａ数、横列Ｂ数が多少増加した構成であっても支障なく組立てが可能であり、同様の作用効果が期待できるものである。

さらに、必要に応じて第二端板５に設けた貫通穴８の矩形部８Ａと円部８Ｂの接続部分（角部）にＲ部（面取り）を施すことで、第二端板５を冷媒チューブ３に挿入する際に懸念される、冷媒チューブ３の損傷をさらに低減することができる。

また、同様に冷媒チューブ３の曲管部３Ａ、３ｂが貫通する第一端板４に設けた縦列挿入穴７、横列挿入穴９および第二端板５に設けた貫通穴８において、冷媒チューブ３が通過する部分にバーリングを設けることによって、冷媒チューブ３の挿入をさらによくすることができ、冷媒チューブ３と第一端板４、第二端板５の固定状態をさらによくすることができる。

本発明にかかる熱交換器は、製造コストを低減した熱交換器であり、また熱交換器の製作過程において、冷媒チューブの工程不良を少なくする歩留まりのよい構成で、製造コストを低減することができ、冷蔵庫、自動販売機等の流体を冷媒とする熱交換機器の他に、ラジエター等の如く水等の液体を流体とする熱交換機器を具備する産業機器分野にわたって広く適用できるものである。

本発明の実施の形態１における熱交換器の斜視図 同実施の形態における熱交換器の第一端板側からの平面図 同実施の形態における熱交換器を構成する第一端板の組立て前の平面図 同実施の形態の熱交換器を構成する第二端板の平面図 同実施の形態の熱交換器を構成するプレートフィンの平面図 同実施の形態における熱交換器の冷媒チューブの貫通状態を示す局部断面図 同実施の形態における熱交換器の第一端板に設けられた縦列挿入穴（第一貫通穴）部の平面図 同実施の形態における熱交換器の第二端板に設けられた貫通穴（第二貫通穴）部の平面図 同実施の形態における熱交換器の製造工程において冷媒チューブをプレートフィン群へ挿入する前の工程図 同実施の形態における熱交換器の製造工程において端板を取付ける工程図 従来例における熱交換器の斜視図

符号の説明

１ 熱交換器
２ プレートフィン
２ａ 長穴（冷媒チューブ挿入穴）
２ｂ 矩形部
２ｃ 円部
３ 冷媒チューブ
３Ａ 曲管部
３Ｂ 曲管部
３ｂ 曲管部
４ 第一端板
５ 第二端板
６ 端部穴
７ 縦列挿入穴（第一貫通穴）
７Ａ 矩形部
７Ｂ 半円部
８ 貫通穴（第二貫通穴）
８Ａ 矩形部
８Ｂ 円部
９ 横列挿入穴（第一貫通穴）
９Ａ 矩形部
９Ｂ 半円部
１０ａ バリ
１０ｂ バリ
１１ 加工穴
１２ 密着部

Claims (7)

1. 直管部および曲管部が連続する如く蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、前記冷媒チューブが貫通する長穴を複数有し、相互に間隔をおいて配置された多数のプレートフィンと、前記冷媒チューブが貫通する穴を複数有し、前記プレートフィンを挟んで配置された一対の端板を有する熱交換器であって、前記端板を、前記冷媒チューブの一方の曲管部が貫通した第一貫通穴と、前記冷媒チューブの少なくとも始端または終端が貫通する端部穴をそれぞれ有する第一端板と、前記一方の曲管部と反対側に位置する他方の曲管部が貫通した第二貫通穴を有する第二端板より構成し、さらに、前記第一貫通穴を、矩形部と、前記矩形部の短辺寸法より短い寸法を直径とする半円部が、該矩形部両側においてそれぞれの短辺に連続した長穴形状とし、さらに、前記第一貫通穴を有する端板に、前記第一貫通穴と並設され、かつ前記冷媒チューブの貫通状態においてその一部が前記貫通穴内側へ突出して冷媒チューブの外壁面に密着する密着部とその密着部を形成する加工穴を設けた熱交換器。
2. 前記加工穴を、前記第一端板における少なくとも最も外側に位置する第一貫通穴の近傍に設けた請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記加工穴を、前記第一端板周縁との間に前記第一貫通穴が介在する位置に設けた請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記第二端板に設けた前記第二貫通穴、および前記プレートフィンに設けた冷媒チューブ挿入穴を、矩形部と、前記冷媒チューブの外径より大径の円形部を具備し、前記円形部が、該矩形部の両側においてそれぞれの短辺に連続することにより両端が膨らんだ略長穴形状とし、さらに、前記プレートフィンに設けた冷媒チューブ挿入穴および前記第一端板に設けた第一貫通穴の長径寸法を、第二端板に設けた第二貫通穴の長径寸法より大きくし、また、前記プレートフィンに設けた冷媒チューブ挿入穴の円形部の径を、前記第二端板に設けた第二貫通穴の円形部の径よりも大きくした請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。
5. 前記冷媒チューブの蛇行を、縦列に蛇行する縦列部分と、該縦列部分から横方向に蛇行する横列部分を有する形状とし、前記第一端板に設けた第一貫通穴における前記横列部分の曲管部が貫通する第一貫通穴の矩形部の短辺を、前記縦列部分の曲管部が貫通する挿入用穴の矩形部の短辺より長くした請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換器。
6. 前記第一端板および第二端板の少なくとも一方の材質を、鋼板とした請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換器。
7. 前記端板に設ける貫通穴を、プレス成型加工により形成し、前記加工時に形成される貫通穴周縁のバリの延出方向が、前記曲管部が貫通する方向となるように前記端板を配置した請求項１から６のいずれか一項に記載の熱交換器。

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