JP2011021757A - 熱交換器およびヒートポンプシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】水に対する耐食性を確保しながら、生産性および接合信頼性を向上する熱交換器およびヒートポンプシステムを得る。
【解決手段】本発明に係る熱交換器１０は、第１冷媒が流れる第１冷媒流路を複数有する扁平状の第１扁平管１と、第２冷媒である水が流れる第２冷媒流路を有し、水に対して耐食性を有する金属で構成される扁平状の第２扁平管２とを備え、第２扁平管２を平板をロール成形によって矩形状に成形し、平板の継ぎ目を電縫して形成し、第１扁平管１の扁平面と第２扁平管２の扁平面との間である扁平管接合部をろう付けするものである。
【選択図】図１
【解決手段】本発明に係る熱交換器１０は、第１冷媒が流れる第１冷媒流路を複数有する扁平状の第１扁平管１と、第２冷媒である水が流れる第２冷媒流路を有し、水に対して耐食性を有する金属で構成される扁平状の第２扁平管２とを備え、第２扁平管２を平板をロール成形によって矩形状に成形し、平板の継ぎ目を電縫して形成し、第１扁平管１の扁平面と第２扁平管２の扁平面との間である扁平管接合部をろう付けするものである。
【選択図】図１
Description
この発明は、第１の冷媒と第２の冷媒との熱交換を行う熱交換器であって、少なくとも一方の冷媒として水を用いる熱交換器に関するものである。また、この熱交換器を用いたヒートポンプシステムに関するものである。
第１の冷媒が流れる第１の冷媒通路と第２の冷媒が流れる第２の冷媒通路とを有するアルミニウム製の熱交換器においては、第２の冷媒として水道水を用いると、アルミニウム製の第２の冷媒通路が腐食するという問題があった。そこで、従来の熱交換器では、耐食性金属よりなる一対のステンレス成形材を張り合わせて銅ろう材箔をろう材としてろう付けして内部に水道水用通路を形成したステンレス成形チューブを形成し、このステンレス成形チューブと内部に複数の冷媒通路を形成したアルミ押出しチューブとを、銅ろう材箔よりも低融点であるアルミニウムろう材箔をろう材としてろう付けして接合するものがある（例えば、特許文献１参照）。
このような従来の熱交換器では、ステンレス成形チューブを形成する際には、銅ろう材箔をろう材として用い、ステンレス成形チューブとアルミ押出しチューブとを接合する際には、銅ろう材箔よりも低融点であるアルミニウムろう材箔をろう材として用いるため、ろう付けを２回に分ける必要があり、生産性が大きく低下するという問題がある。また、ろう付けを２回に分けると、１回目のろう付けの際に表面が酸化するため、２回目のろう付け性に悪影響を及ぼすなど接合信頼性を損なうという問題もある。
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、水に対する耐食性を確保しながら、生産性および接合信頼性を向上する熱交換器およびヒートポンプシステムを提供することを目的としている。
この発明に係る熱交換器は、第１冷媒が流れる第１冷媒流路を複数有する扁平状の第１扁平管と、第２冷媒である水が流れる第２冷媒流路を有し、水に対して耐食性を有する金属で構成される扁平状の第２扁平管とを備え、第２扁平管を平板をロール成形によって矩形状に成形し、平板の継ぎ目を電縫して形成し、第１扁平管の扁平面と第２扁平管の扁平面との間である扁平管接合部をろう付けするものである。
また、この発明に係る熱交換器は、第１冷媒が流れる第１冷媒流路を複数有する扁平状の第１扁平管と、第２冷媒である水が流れる第２冷媒流路を有し、水に対して耐食性を有する金属で構成される扁平状の第２扁平管とを備え、第２扁平管を円筒をロール成形またはプレス成形によって矩形状に成形して形成し、第１扁平管の扁平面と第２扁平管の扁平面との間である扁平管接合部をろう付けするものである。
さらに、この発明に係る熱交換器は、第１冷媒が流れる第１冷媒流路を複数有する扁平状の第１扁平管と、第２冷媒である水が流れる第２冷媒流路を有し、水に対して耐食性を有する金属で構成される扁平状の第２扁平管とを備え、第２扁平管を押し出し成形または引き抜き成形によって矩形状に成形して形成し、第１扁平管の扁平面と第２扁平管の扁平面との間である扁平管接合部をろう付けするものである。
また、この発明に係るヒートポンプシステムは、上記熱交換器を備えたものである。
この発明の熱交換器およびヒートポンプシステムによれば、水に対する耐食性を確保しながら、生産性、接合信頼性を向上することが可能となる。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による熱交換器の構成を示す斜視図であり、図２は、この発明の実施の形態１による熱交換器の構成を示す断面図である。図３は、この発明の実施の形態１による熱交換器の構成を示す断面図であり、図３（ａ）は、図２に示す熱交換器のＡ−Ａ断面図である。また、図３（ｂ）および図３（ｃ）は、この発明の実施の形態１による熱交換器の他の構成を示す断面図である。図において、同一の符号を付したものは、同一また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である。
図１は、この発明の実施の形態１による熱交換器の構成を示す斜視図であり、図２は、この発明の実施の形態１による熱交換器の構成を示す断面図である。図３は、この発明の実施の形態１による熱交換器の構成を示す断面図であり、図３（ａ）は、図２に示す熱交換器のＡ−Ａ断面図である。また、図３（ｂ）および図３（ｃ）は、この発明の実施の形態１による熱交換器の他の構成を示す断面図である。図において、同一の符号を付したものは、同一また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である。
図１、図２および図３（ａ）に示すように、熱交換器１０は、第１冷媒が流れる冷媒流路を複数有する扁平状の第１扁平管１と、第２冷媒である水が流れる略長方形の冷媒流路２を有する扁平状の第２扁平管２と、第１扁平管１の両端に接続された管状の第１ヘッダー３と、第２扁平管２の両端に接続された管状の第２ヘッダー４とを有する。
図４は、この発明の実施の形態１による熱交換器の第２扁平管の製造工程を示す模式図である。
熱交換器１０の第２扁平管２は、水に対して耐食性を有する材料（ここでは、ステンレス合金）で構成される。第２扁平管２は、第１扁平管１の扁平面とろう付けされる面（第１扁平管と対向する面）が平面状であればよい。したがって、図４に示すように、ステンレス合金の平板４０をロール成形などで矩形状に成形し、この平板４０の両端部である継ぎ目４１を電縫（溶接）すれば、平面部４２を備えた第２扁平管２が形成できる。
熱交換器１０の第２扁平管２は、水に対して耐食性を有する材料（ここでは、ステンレス合金）で構成される。第２扁平管２は、第１扁平管１の扁平面とろう付けされる面（第１扁平管と対向する面）が平面状であればよい。したがって、図４に示すように、ステンレス合金の平板４０をロール成形などで矩形状に成形し、この平板４０の両端部である継ぎ目４１を電縫（溶接）すれば、平面部４２を備えた第２扁平管２が形成できる。
一方、熱交換器１０の第１扁平管１は、アルミ合金を押し出し成形または引き抜き成形することによって製造される。第１扁平管１に接続される第１ヘッダー３は、管状のアルミ合金で製造され、第２扁平管２に接続される第２ヘッダー４は管状の水に対して耐食性を有する材料（ここでは、ステンレス合金）で製造される。図２に示すように、第１ヘッダー３および第２ヘッダー４の円周側面には、それぞれ第１扁平管１または第２扁平管２の端部を差し込む矩形状の差込穴２８が設けられており、第１扁平管１と第１ヘッダー３とを接続する第１ヘッダー接合部はアルミ−シリコン系などのろう材２１を用いてろう付けされ、第２扁平管２と第２ヘッダー４とを接続する第２ヘッダー接合部は同じくアルミ−シリコン系などのろう材２１を用いてろう付けされる。なお、第１ヘッダー３および第２ヘッダー４は、後述する熱交換器１０を搭載するヒートポンプシステムの冷媒回路に接続される。
図１、図２および図３（ａ）に示す熱交換器１０は、上記のように形成された第１扁平管１の扁平面と第２扁平管２の扁平面との間である扁平管接合部をアルミ−シリコン系などのろう材２１を用いてろう付けして製造される。
図１、図２および図３（ａ）に示す熱交換器１０は、上記のように形成された第１扁平管１の扁平面と第２扁平管２の扁平面との間である扁平管接合部をアルミ−シリコン系などのろう材２１を用いてろう付けして製造される。
この発明の実施の形態１においては、上記のとおり熱交換器１０を製造することによって、２回に分けてろう付けして第１扁平管と第２扁平管とを接合した扁平流路を成形する必要がないので、水に対する耐食性を有する冷媒流路を有する熱交換器１０を容易に成形でき、ろう付け接合箇所が大幅に低減できる。したがって、熱交換器１０の生産性を向上することができ、ろう付けの接合信頼性を向上することができる。また、ろう付け部が少ないので接合不良による性能低下を低減することができる。
なお、第２扁平管２は、図３（ａ）に示した略長方形の形状に限らず、図３（ｂ）または図３（ｃ）に示すように、楕円形状や台形に近い形状であっても良い。すなわち、第２扁平管２は、第１扁平管１と対向する面が平面状であれば良く、概略に矩形状であれば良い。
図５および図６は、この発明の実施の形態１による熱交換器の第２扁平管における製造工程の他の例を示す模式図である。
例えば、第２扁平管２が図３（ｂ）に示す形状であっても、図５に示すように平板４０をロール成形などで成形したものを電縫すれば容易に成形できる。また、第２扁平管２が図３（ｃ）のような形状であっても、図６に示すように平板４０をロール成形などで成形したものを電縫すれば容易に成形できる。
なお、図３に示す熱交換器１０では、冷媒流路面積は、第２扁平管２の方が、第１扁平管１より大きくなっているが、必ずしも異なる必要はない。第１冷媒と第２冷媒との間に、比熱、密度などの熱物性値や流量、圧力条件、あるいは流体の清浄度などに差があるので、熱交換性能を向上するためや、冷媒流路内面へのスケール付着による圧力損失の増大を抑制するために、冷媒流路面積は、第２扁平管２の方が第１扁平管１より大きくしても良い。
図５および図６は、この発明の実施の形態１による熱交換器の第２扁平管における製造工程の他の例を示す模式図である。
例えば、第２扁平管２が図３（ｂ）に示す形状であっても、図５に示すように平板４０をロール成形などで成形したものを電縫すれば容易に成形できる。また、第２扁平管２が図３（ｃ）のような形状であっても、図６に示すように平板４０をロール成形などで成形したものを電縫すれば容易に成形できる。
なお、図３に示す熱交換器１０では、冷媒流路面積は、第２扁平管２の方が、第１扁平管１より大きくなっているが、必ずしも異なる必要はない。第１冷媒と第２冷媒との間に、比熱、密度などの熱物性値や流量、圧力条件、あるいは流体の清浄度などに差があるので、熱交換性能を向上するためや、冷媒流路内面へのスケール付着による圧力損失の増大を抑制するために、冷媒流路面積は、第２扁平管２の方が第１扁平管１より大きくしても良い。
この発明の実施の形態１に示す熱交換器１０は、温熱や冷熱を利用するヒートポンプシステムに搭載される。温熱を利用する場合、冷媒回路からの高温の第１冷媒を一方の第１ヘッダー３を通じて第１扁平管１に供給し、他方の第１ヘッダー３を通じて冷媒回路に戻す。また、第２冷媒である水を一方の第２ヘッダー４を通じて第２扁平管に供給し、他方の第２ヘッダー４を通じて利用側の例えば暖房や給湯に適用する。冷媒と水とは、第１扁平管１と第２扁平管２とを対向流または平行流となるように流れて熱交換される。
図７は、この発明の実施の形態１による熱交換器を用いた温熱を利用するヒートポンプシステムを示す構成図である。
図７に示すとおり、ヒートポンプシステムは、第１冷媒が流れる第１冷媒回路、第２冷媒が流れる第２冷媒回路および第１冷媒と第２冷媒との熱交換を行うこの発明の実施の形態１に示した熱交換器１０を有する。この例では、第１冷媒としてＲ４１０Ａ、第２冷媒として水を用いている。第１冷媒回路は、圧縮機３１、膨張弁３３、室外熱交換器３４、ファン３９を有し、第２冷媒回路は、利用側熱交換器３５およびポンプ３６を有する。第１冷媒回路においては、圧縮機３１で高温高圧となった第１冷媒は、熱交換器１０で第２の冷媒と熱交換して凝縮される。さらに、第１冷媒は、膨張弁３３で減圧され、室外熱交換器３４でファン３９からの空気と熱交換して蒸発し、圧縮機３１に戻る。第２冷媒回路においては、熱交換器１０で加熱された第２冷媒は、ポンプ３６で利用側熱交換器３５に供給されて放熱する。利用側熱交換器３５としては、ラジエーターや床暖房ヒーターなどが適用され、ヒートポンプシステムは暖房システムとして使用される。
図７に示すとおり、ヒートポンプシステムは、第１冷媒が流れる第１冷媒回路、第２冷媒が流れる第２冷媒回路および第１冷媒と第２冷媒との熱交換を行うこの発明の実施の形態１に示した熱交換器１０を有する。この例では、第１冷媒としてＲ４１０Ａ、第２冷媒として水を用いている。第１冷媒回路は、圧縮機３１、膨張弁３３、室外熱交換器３４、ファン３９を有し、第２冷媒回路は、利用側熱交換器３５およびポンプ３６を有する。第１冷媒回路においては、圧縮機３１で高温高圧となった第１冷媒は、熱交換器１０で第２の冷媒と熱交換して凝縮される。さらに、第１冷媒は、膨張弁３３で減圧され、室外熱交換器３４でファン３９からの空気と熱交換して蒸発し、圧縮機３１に戻る。第２冷媒回路においては、熱交換器１０で加熱された第２冷媒は、ポンプ３６で利用側熱交換器３５に供給されて放熱する。利用側熱交換器３５としては、ラジエーターや床暖房ヒーターなどが適用され、ヒートポンプシステムは暖房システムとして使用される。
図８は、この発明の実施の形態１による熱交換器を用いた温熱を利用するヒートポンプシステムの他の例を示す構成図である。
図８に示すヒートポンプシステムは、利用側熱交換器３５をタンク３８内に設置し、タンク内に給水される水を加熱して取水する給湯システムとして使用したものである。その他の構成および機能は、図７に示すヒートポンプシステムと同様である。
図８に示すヒートポンプシステムは、利用側熱交換器３５をタンク３８内に設置し、タンク内に給水される水を加熱して取水する給湯システムとして使用したものである。その他の構成および機能は、図７に示すヒートポンプシステムと同様である。
図７および図８に示すように、この発明の実施の形態１による熱交換器を用いたヒートポンプシステムを熱源として、利用側熱交換器３５で暖房または給湯することで、従来のボイラを熱源とした暖房または給湯システムに比べて省エネ効果がある。
図９は、この発明の実施の形態１による熱交換器を用いた冷熱を利用するヒートポンプシステムを示す構成図である。
図９に示すヒートポンプシステムにおいても、第１冷媒としてＲ４１０Ａ、第２冷媒として水を用いた。圧縮機３１で高温高圧となった第１冷媒は、室外熱交換器３４でファン３９からの空気と熱交換して凝縮される。さらに、第１冷媒は、膨張弁３３で減圧され、熱交換器１０で第２冷媒と熱交換して蒸発し、圧縮機３１に戻る。熱交換器１０で冷却された第２冷媒は、ポンプ３６で利用側熱交換器３５に供給される。利用側熱交換器３５として空気熱交換器などを適用して、ヒートポンプシステムを冷房システムとして使用してもよい。また、利用側熱交換器３５として冷水パネルなどを適用して、ヒートポンプシステムを輻射冷房システムとして使用しても良い。
図９に示すヒートポンプシステムにおいても、第１冷媒としてＲ４１０Ａ、第２冷媒として水を用いた。圧縮機３１で高温高圧となった第１冷媒は、室外熱交換器３４でファン３９からの空気と熱交換して凝縮される。さらに、第１冷媒は、膨張弁３３で減圧され、熱交換器１０で第２冷媒と熱交換して蒸発し、圧縮機３１に戻る。熱交換器１０で冷却された第２冷媒は、ポンプ３６で利用側熱交換器３５に供給される。利用側熱交換器３５として空気熱交換器などを適用して、ヒートポンプシステムを冷房システムとして使用してもよい。また、利用側熱交換器３５として冷水パネルなどを適用して、ヒートポンプシステムを輻射冷房システムとして使用しても良い。
図１０は、この発明の実施の形態１による熱交換器を用いた温熱および冷熱を利用するヒートポンプシステムを示す構成図である。
図７および図９のヒートポンプシステムは、それぞれ温熱または冷熱を専用に利用する例を示した。図１０に示すように、四方弁３２を用いれば温熱と冷熱とを切り替えて利用できる。また、図８の給湯システムにおいても上記と同様に冷媒回路を変更（図示せず）することや、四方弁（図示せず）を用いることで、給湯専用の利用のみならず、冷水専用、あるいは給湯と冷水とを切り替えて利用できる。
図７および図９のヒートポンプシステムは、それぞれ温熱または冷熱を専用に利用する例を示した。図１０に示すように、四方弁３２を用いれば温熱と冷熱とを切り替えて利用できる。また、図８の給湯システムにおいても上記と同様に冷媒回路を変更（図示せず）することや、四方弁（図示せず）を用いることで、給湯専用の利用のみならず、冷水専用、あるいは給湯と冷水とを切り替えて利用できる。
図１１は、この発明の実施の形態１による熱交換器の第１扁平管および第２扁平管の材料の組み合わせを示す表である。
この発明の実施の形態１では、第１扁平管１の冷媒としてＲ４１０Ａ、第２扁平管２の冷媒として水を用いたので、第１扁平管１はＲ４１０Ａに対して耐食性の良いアルミ合金を、第２扁平管２は水に対する耐食性の良いステンレス合金を用いた（組み合わせ１）。ステンレス合金を用いることで第２扁平管２の肉厚を薄くでき、熱交換器１０の軽量化が図れる。
第１扁平管１の材料は、アルミ合金、銅などの熱伝導性の良いものが好ましい。また、第２扁平管２の材料は、銅、ステンレス合金などの水に対する耐食性を有するものであって、水に対する耐食性を少なくとも第１扁平管１と同等以上有するものが良い。例えば、同図に示した組み合わせ２から６の材料を用いても良い。
この発明の実施の形態１では、第１扁平管１の冷媒としてＲ４１０Ａ、第２扁平管２の冷媒として水を用いたので、第１扁平管１はＲ４１０Ａに対して耐食性の良いアルミ合金を、第２扁平管２は水に対する耐食性の良いステンレス合金を用いた（組み合わせ１）。ステンレス合金を用いることで第２扁平管２の肉厚を薄くでき、熱交換器１０の軽量化が図れる。
第１扁平管１の材料は、アルミ合金、銅などの熱伝導性の良いものが好ましい。また、第２扁平管２の材料は、銅、ステンレス合金などの水に対する耐食性を有するものであって、水に対する耐食性を少なくとも第１扁平管１と同等以上有するものが良い。例えば、同図に示した組み合わせ２から６の材料を用いても良い。
組み合わせ２：第１扁平管１を伝熱特性に優れた銅とし、第２扁平管２をステンレス合金とすれば、組み合わせ１よりも伝熱性能の向上が図れる。
組み合わせ３：第１扁平管１を銅とし、第２扁平管２も銅とすれば、組み合わせ１よりも伝熱性能の向上が図れる。
組み合わせ４：第１扁平管１をアルミ合金とし、第２扁平管２を銅とすれば、組み合わせ１よりも伝熱性能の向上が図れる。この場合は銅とアルミ合金との接触腐食抑制として、両者の間にステンレス合金の薄板などを設置するのが望ましい。
組み合わせ５：第１扁平管１をアルミ合金とし、第２扁平管２もアルミ合金とすれば、組み合わせ１よりも軽量化が図れる。第２扁平管２もアルミ合金とする場合は、水に対するアルミ合金の耐食性を確保すために水に接する面に耐食材を配置する。配置の方法としては、母材の表面に樹脂コートを配置する方法や、母材の表面に母材よりも電気化学的に卑な金属を積層した材料（母材と母材よりも電気化学的に卑な金属からなるクラッド材など）を用いる方法などがある。
組み合わせ６：第１扁平管１を銅とし、第２扁平管２をアルミ合金とすれば、組み合わせ１よりも伝熱性能の向上が図れる。この場合は、銅とアルミ合金との接触腐食抑制として、両者の間にステンレス合金の薄板などを設置するのが望ましい。また、水に対するアルミ合金の耐食性を増すために水に接する面に耐食材を配置する。配置の方法としては、母材の表面に樹脂コートを配置する方法や、母材の表面に母材よりも電気化学的に卑な金属を積層した材料（母材と母材よりも電気化学的に卑な金属からなるクラッド材など）を用いる方法などがある。
組み合わせ３：第１扁平管１を銅とし、第２扁平管２も銅とすれば、組み合わせ１よりも伝熱性能の向上が図れる。
組み合わせ４：第１扁平管１をアルミ合金とし、第２扁平管２を銅とすれば、組み合わせ１よりも伝熱性能の向上が図れる。この場合は銅とアルミ合金との接触腐食抑制として、両者の間にステンレス合金の薄板などを設置するのが望ましい。
組み合わせ５：第１扁平管１をアルミ合金とし、第２扁平管２もアルミ合金とすれば、組み合わせ１よりも軽量化が図れる。第２扁平管２もアルミ合金とする場合は、水に対するアルミ合金の耐食性を確保すために水に接する面に耐食材を配置する。配置の方法としては、母材の表面に樹脂コートを配置する方法や、母材の表面に母材よりも電気化学的に卑な金属を積層した材料（母材と母材よりも電気化学的に卑な金属からなるクラッド材など）を用いる方法などがある。
組み合わせ６：第１扁平管１を銅とし、第２扁平管２をアルミ合金とすれば、組み合わせ１よりも伝熱性能の向上が図れる。この場合は、銅とアルミ合金との接触腐食抑制として、両者の間にステンレス合金の薄板などを設置するのが望ましい。また、水に対するアルミ合金の耐食性を増すために水に接する面に耐食材を配置する。配置の方法としては、母材の表面に樹脂コートを配置する方法や、母材の表面に母材よりも電気化学的に卑な金属を積層した材料（母材と母材よりも電気化学的に卑な金属からなるクラッド材など）を用いる方法などがある。
本実施の形態１では、第１扁平管１に流れる第１冷媒としてＲ４１０Ａ、第２扁平管２に流れる第２冷媒として水を用いた。冷媒の種類はこれに限らず、第１冷媒として他のフロン系冷媒あるいは二酸化炭素や炭化水素などの自然冷媒としても良い。また、第２冷媒は、水として水道水、蒸留水、ブラインを用いても良い。
実施の形態２．
実施の形態１に示す熱交換器においては、第２扁平管をステンレス合金などの平板をロール成形などで矩形状に成形し、この平板の両端部である継ぎ目を電縫して形成した。この実施の形態２に示す熱交換器においては、第２扁平管をステンレス合金などの円筒を矩形状にロール成形もしくはプレス成形することによって形成する点が実施の形態１に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態１に示す熱交換器と同様である。
実施の形態１に示す熱交換器においては、第２扁平管をステンレス合金などの平板をロール成形などで矩形状に成形し、この平板の両端部である継ぎ目を電縫して形成した。この実施の形態２に示す熱交換器においては、第２扁平管をステンレス合金などの円筒を矩形状にロール成形もしくはプレス成形することによって形成する点が実施の形態１に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態１に示す熱交換器と同様である。
図１２は、この発明の実施の形態２による熱交換器の第２扁平管の製造工程を示す模式図である。
この発明の実施の形態２の熱交換器１０においても、第２扁平管２は、第１扁平管１に対向する面が平面状であればよい。そのため、第２扁平管２は、例えば図１２に示すように、円筒４３を概略に矩形状にロール成形もしくはプレス成形することによって、平面部４２を有することができる。
この発明の実施の形態２の熱交換器１０においても、第２扁平管２は、第１扁平管１に対向する面が平面状であればよい。そのため、第２扁平管２は、例えば図１２に示すように、円筒４３を概略に矩形状にロール成形もしくはプレス成形することによって、平面部４２を有することができる。
この発明の実施の形態２においては、上記のとおり熱交換器１０を製造することによって、２回に分けてろう付けして第１扁平管と第２扁平管とを接合した扁平流路を成形する必要がないので、水に対する耐食性を有する冷媒流路を有する熱交換器１０を容易に成形でき、ろう付け接合箇所が大幅に低減できる。したがって、熱交換器１０の生産性を向上することができ、ろう付けの接合信頼性を向上することができる。また、ろう付け部が少ないので接合不良による性能低下を低減することができる。
また、この発明の実施の形態２においても、第２扁平管２は、図３（ｂ）に示した形状に限らず、図３（ａ）または図３（ｃ）に示したように第１扁平管１に対向する面が平面状であれば良く、概略に矩形状であれば良い。図３（ａ）または図３（ｃ）に示した場合でも、円筒４３をロール成形などで容易に成形できる。
実施の形態３．
実施の形態１に示す熱交換器においては、第２扁平管をステンレス合金などの平板をロール成形などで矩形状に成形し、この平板の両端部である継ぎ目を電縫して形成した。この実施の形態３に示す熱交換器においては、第２扁平管をステンレス合金などの金属を矩形状に押し出し成形もしくは引き抜き成形することによって形成する点が実施の形態１に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態１に示す熱交換器と同様である。
実施の形態１に示す熱交換器においては、第２扁平管をステンレス合金などの平板をロール成形などで矩形状に成形し、この平板の両端部である継ぎ目を電縫して形成した。この実施の形態３に示す熱交換器においては、第２扁平管をステンレス合金などの金属を矩形状に押し出し成形もしくは引き抜き成形することによって形成する点が実施の形態１に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態１に示す熱交換器と同様である。
この発明の実施の形態３においては、上記のとおり熱交換器１０を製造することによって、２回に分けてろう付けして第１扁平管と第２扁平管２とを接合した扁平流路を成形する必要がないので、水に対する耐食性を有する冷媒流路を有する熱交換器１０を容易に成形でき、ろう付け接合箇所が大幅に低減できる。したがって、熱交換器１０の生産性を向上することができ、ろう付けの接合信頼性を向上することができる。また、ろう付け部が少ないので接合不良による性能低下を低減することができる。
なお、この発明の実施の形態３においても、第２扁平管２の形状は、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すいずれの形状であっても良い。すなわち、第２扁平管は、第１扁平管１に対向する面が平面状であれば良く、全体が概略に矩形状であれば良い。図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すいずれの形状の場合でも押し出しまたは引き抜きで容易に成形できる。
実施の形態４．
実施の形態１に示す熱交換器においては、第２扁平管は、１つの扁平管から構成され、熱交換器は、第２扁平管である１つの扁平管と第１扁平管である１つの扁平管とをろう付けすることによって形成されていた。この実施の形態４に示す熱交換器においては、第２扁平管は、複数の矩形管から構成され、熱交換器は第２扁平管である複数の矩形管と第１扁平管である１つの扁平管とをろう付けすることによって形成される点が実施の形態１に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態１に示す熱交換器と同様である。
実施の形態１に示す熱交換器においては、第２扁平管は、１つの扁平管から構成され、熱交換器は、第２扁平管である１つの扁平管と第１扁平管である１つの扁平管とをろう付けすることによって形成されていた。この実施の形態４に示す熱交換器においては、第２扁平管は、複数の矩形管から構成され、熱交換器は第２扁平管である複数の矩形管と第１扁平管である１つの扁平管とをろう付けすることによって形成される点が実施の形態１に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態１に示す熱交換器と同様である。
図１３は、この発明の実施の形態４に示す熱交換器を示す断面図である。
図１３（ａ）〜図１３（ｃ）に示すように、この発明の実施の形態４の熱交換器１０においては、第２扁平管２は、複数の矩形状の矩形管７から構成され、複数の矩形管７それぞれの扁平面と第１扁平管１の扁平面との間である扁平管接合部をろう材２１を用いて同時にろう付けして接合する。具体的には、第１扁平管１の扁平面と複数の矩形管７それぞれの扁平面との間である扁平管接合部にろう材２１を設け、第１扁平管１と複数の矩形管７とを冶具などを用いて固定して、炉中に投入することで１回のろう付け作業で接合を行うことができる。第２扁平管２を複数の矩形状の矩形管７から構成することによって、第２扁平管２と第２冷媒である水との伝熱面積が増加し、伝熱性能を向上することができる。
図１３（ａ）〜図１３（ｃ）に示すように、この発明の実施の形態４の熱交換器１０においては、第２扁平管２は、複数の矩形状の矩形管７から構成され、複数の矩形管７それぞれの扁平面と第１扁平管１の扁平面との間である扁平管接合部をろう材２１を用いて同時にろう付けして接合する。具体的には、第１扁平管１の扁平面と複数の矩形管７それぞれの扁平面との間である扁平管接合部にろう材２１を設け、第１扁平管１と複数の矩形管７とを冶具などを用いて固定して、炉中に投入することで１回のろう付け作業で接合を行うことができる。第２扁平管２を複数の矩形状の矩形管７から構成することによって、第２扁平管２と第２冷媒である水との伝熱面積が増加し、伝熱性能を向上することができる。
矩形管７は、第１扁平管１と対向する面が平らな平面状であればよく、矩形管７の形状は、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）のように概略に矩形状であれば良い。図１３（ａ）〜図１３（ｃ）いずれの場合も、矩形管７は、図４に示すように平板からロール成形と電縫で形成してもよく、図１２に示すように円筒状の材料をロール成形で形成してもよく、押し出し成形または引き抜き成形で形成してもよい。
この発明の実施の形態４においては、上記のとおり熱交換器１０を製造することによって、２回に分けてろう付けして第１扁平管１と第２扁平管２とを接合した扁平流路を成形する必要がないので、水に対する耐食性を有する冷媒流路を有する熱交換器１０を容易に成形でき、ろう付け接合箇所が大幅に低減できる。したがって、熱交換器１０の生産性を向上することができ、ろう付けの接合信頼性を向上することができる。また、ろう付け部が少ないので接合不良による性能低下を低減することができる。さらに、第２扁平管２と第２冷媒である水との伝熱面積が増加し、伝熱性能を向上することができる。
実施の形態５．
この実施の形態５に示す熱交換器においては、第２扁平管が、複数の矩形管から構成され、熱交換器は第２扁平管である複数の矩形管と第１扁平管である１つの扁平管とをろう付けすることによって形成される点は実施の形態４に示す熱交換器と同様であるが、第２扁平管を構成する隣り合う矩形管の間に間隙が設けられている点が実施の形態４に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態４に示す熱交換器と同様である。
この実施の形態５に示す熱交換器においては、第２扁平管が、複数の矩形管から構成され、熱交換器は第２扁平管である複数の矩形管と第１扁平管である１つの扁平管とをろう付けすることによって形成される点は実施の形態４に示す熱交換器と同様であるが、第２扁平管を構成する隣り合う矩形管の間に間隙が設けられている点が実施の形態４に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態４に示す熱交換器と同様である。
図１４（ａ）は、この発明の実施の形態５による熱交換器を示す断面図である。また、図１４（ｂ）および図１４（ｃ）は、この発明の実施の形態５による他の熱交換器における断面図および矩形管の斜視図である。さらに、図１５は、この発明の実施の形態５による熱交換器を製造する際の断面図である。
図１４（ａ）に示すように、熱交換器１０の第２扁平管２は、複数の矩形状の矩形管７から構成され、隣り合う矩形管７の間には、間隙９が設けられている。図１５に示すように、くし状の冶具２５を用いて複数の矩形管７を固定しろう付けすれば、矩形管７を均等に配置して熱交換器１０を形成できる。
図１４（ａ）に示すように、熱交換器１０の第２扁平管２は、複数の矩形状の矩形管７から構成され、隣り合う矩形管７の間には、間隙９が設けられている。図１５に示すように、くし状の冶具２５を用いて複数の矩形管７を固定しろう付けすれば、矩形管７を均等に配置して熱交換器１０を形成できる。
このような構成によれば、第２扁平管２を複数の矩形状の矩形管７で構成しているので、冷媒流路の形状、数が自由に選べ、流体抵抗が小さく、かつ伝熱性能の高い好適な組み合わせが選べるなど設計自由度が増加する。特に、第１冷媒と第２冷媒のとの間に、比熱、密度、圧力などの熱物性値や流量条件などに差がある場合、第１扁平管１と第２扁平管２の最適な冷媒流路数が異なる場合が多く、有効である。さらに、第１扁平管１の扁平な伝熱面に対して複数の第２扁平管２が位置的に偏らずに均等に配置できるので、第１扁平管１の伝熱面の熱流束分布が偏らずに均等になって伝熱性能向上が図れる。また、万一、第２扁平管２に腐食などにより亀裂やピンホールなどが生じて水が漏洩した場合、または第１扁平管１に腐食などにより亀裂やピンホールなどが生じて冷媒が漏洩してろう材２１を貫通した場合であっても、間隙９があるので、漏洩した冷媒が間隙９を介して外部に流出し、亀裂などの発見が容易になる効果もある。
図１４（ｂ）および図（ｃ）に示すように、矩形管７は、断面が略円形の丸管から両端部以外をプレス加工などにより成形されている。このような構成にすれば、上記の効果に加え、第１扁平管１と矩形管７との接触面積が大きくとれ、扁平流路のために流れの代表長さが小さく伝熱性能が高くなるため、熱交換性能が増加する。さらに、両端が丸管のままになっているため、矩形管７を挿入する第２ヘッダー４の差込穴２８同士の間隔を大きくとれるため、ろう付け加工が容易となり、ろう付け信頼性が向上する。
なお、間隙９にろう材２１を設けてろう付けしてもよい。間隙９にろう材２１を設けてろう付けした場合は、伝熱経路が大きくなるので伝熱性能がより向上する。
また、この実施の形態５においては、矩形管７の形状が図１３（ａ）の矩形管７の形状と同様の場合を示したが、矩形管７の形状が図１３（ｂ）の矩形管７または図１３（ｃ）の矩形管７の形状と同様の場合でも同様の効果がある。
また、この実施の形態５においては、矩形管７の形状が図１３（ａ）の矩形管７の形状と同様の場合を示したが、矩形管７の形状が図１３（ｂ）の矩形管７または図１３（ｃ）の矩形管７の形状と同様の場合でも同様の効果がある。
実施の形態６．
この実施の形態６による熱交換器は、図２に示す第１扁平管１の両端に第１ヘッダー３を、第２扁平管２の両端に第２ヘッダー４を備えた熱交換器１０であって、第１扁平管１の扁平面と第２扁平管２の扁平面との間である扁平管接合部、第１扁平管１と第１ヘッダー３とを接続する第１ヘッダー接合部および第２扁平管２と第２ヘッダー４とを接続する第２ヘッダー接合部を同時にろう付けして接合するものである。具体的には、第１扁平管１の両端に第１ヘッダー３を、第２扁平管２の両端に第２ヘッダー４をはめ込みや冶具などを用いて固定し、接合箇所にろう材２１を設け、熱交換器１０全体を炉中に投入して１回のろう付け作業で接合作業を行うものである。
この実施の形態６による熱交換器は、図２に示す第１扁平管１の両端に第１ヘッダー３を、第２扁平管２の両端に第２ヘッダー４を備えた熱交換器１０であって、第１扁平管１の扁平面と第２扁平管２の扁平面との間である扁平管接合部、第１扁平管１と第１ヘッダー３とを接続する第１ヘッダー接合部および第２扁平管２と第２ヘッダー４とを接続する第２ヘッダー接合部を同時にろう付けして接合するものである。具体的には、第１扁平管１の両端に第１ヘッダー３を、第２扁平管２の両端に第２ヘッダー４をはめ込みや冶具などを用いて固定し、接合箇所にろう材２１を設け、熱交換器１０全体を炉中に投入して１回のろう付け作業で接合作業を行うものである。
この発明の実施の形態６においては、上記のとおり熱交換器１０を製造することによって、第１ヘッダー接合部および第２ヘッダー接合部を別途ろう付けする必要がないので、１回のろう付け作業で熱交換器１０を製造することができる。したがって、熱交換器１０の生産性を向上することができ、ろう付けの接合信頼性を向上することができる。また、ろう付け部が少ないので、接合不良による性能低下を低減することができる。
実施の形態７．
図１６は、この発明の実施の形態７による熱交換器を示す断面図である。
実施の形態１に示す熱交換器１０においては、第２扁平管２は、１つの扁平状の扁平管の内部に１つの略長方形の冷媒流路を有している。図１６（ａ）に示すように、この実施の形態７に示す熱交換器１０においては、第２扁平管２は、内部に冷媒の伝熱経路となる複数の流路壁６を設け、複数の冷媒流路を有している点が実施の形態１に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態１に示す熱交換器と同様である。第２扁平管の内部に複数の流路壁６を設けるので、伝熱面積が増加し、伝熱性能を向上することができる。
図１６は、この発明の実施の形態７による熱交換器を示す断面図である。
実施の形態１に示す熱交換器１０においては、第２扁平管２は、１つの扁平状の扁平管の内部に１つの略長方形の冷媒流路を有している。図１６（ａ）に示すように、この実施の形態７に示す熱交換器１０においては、第２扁平管２は、内部に冷媒の伝熱経路となる複数の流路壁６を設け、複数の冷媒流路を有している点が実施の形態１に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態１に示す熱交換器と同様である。第２扁平管の内部に複数の流路壁６を設けるので、伝熱面積が増加し、伝熱性能を向上することができる。
第２扁平管２は、第１扁平管１と対向する面が平面状であればよく、第２扁平管２の形状は、図１６（ａ）〜図１６（ｃ）に示すいずれであってもよい。図１６（ａ）〜図１６（ｃ）に示すいずれの第２扁平管も、押し出しまたは引き抜きで成形される。押し出し成形または引き抜き成形によって、１つの扁平状の扁平管の内部に複数の流路壁６を設けるので、別途ろう付けして成形する必要がなく、矩形管７が容易に成形できる。また、流路壁６と第２扁平管２とがろう付け不良などで分断されることなく確保される。したがって、接合信頼性を損なうことなく伝熱性能の向上を実現できる。
実施の形態８．
実施の形態４に示す熱交換器においては、第２扁平管は、複数の矩形管から構成され、熱交換器は第２扁平管である複数の矩形管と第１扁平管である１つの扁平管とをろう付けすることによって形成される。この実施の形態８に示す熱交換器においては、第２扁平管は、複数の矩形管およびこれら矩形管を内側に挿入した略長方形の外周管を備え、熱交換器は第２扁平管である外周管と第１扁平管である１つの扁平管とをろう付けすることによって形成される点が実施の形態４に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態４に示す熱交換器と同様である。
実施の形態４に示す熱交換器においては、第２扁平管は、複数の矩形管から構成され、熱交換器は第２扁平管である複数の矩形管と第１扁平管である１つの扁平管とをろう付けすることによって形成される。この実施の形態８に示す熱交換器においては、第２扁平管は、複数の矩形管およびこれら矩形管を内側に挿入した略長方形の外周管を備え、熱交換器は第２扁平管である外周管と第１扁平管である１つの扁平管とをろう付けすることによって形成される点が実施の形態４に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態４に示す熱交換器と同様である。
図１７は、この発明の実施の形態８による熱交換器を示す断面図である。
図１７に示すように、第２扁平管２は、複数の矩形管７とこれら複数の矩形管７を内側に挿入して密着させた略長方形の外周管８とを備えている。第１扁平管１の扁平面と外周管８の扁平面とは、ろう付けされるので、外周管８は、第１扁平管１と対向する面が平面状であればよく、矩形管７は、外周管８を介して第１扁平管１と対向する面が平面状であればよい。したがって、図４に示すように、平板４０を折り曲げるようにロール成形し、最後に継ぎ目４１を電縫すれば、平面部４２を設けた矩形管７および外周管８が成形できる。また、矩形管７および外周管８は、押し出し成形または引き抜き成形で形成しても良い。矩形管７および外周管８は、ロール成形後電縫するか、押し出し成形するか、引き抜き成形するかして形成されるので、別途ろう付けして形成する必要がなく、容易に形成できる。
図１７に示すように、第２扁平管２は、複数の矩形管７とこれら複数の矩形管７を内側に挿入して密着させた略長方形の外周管８とを備えている。第１扁平管１の扁平面と外周管８の扁平面とは、ろう付けされるので、外周管８は、第１扁平管１と対向する面が平面状であればよく、矩形管７は、外周管８を介して第１扁平管１と対向する面が平面状であればよい。したがって、図４に示すように、平板４０を折り曲げるようにロール成形し、最後に継ぎ目４１を電縫すれば、平面部４２を設けた矩形管７および外周管８が成形できる。また、矩形管７および外周管８は、押し出し成形または引き抜き成形で形成しても良い。矩形管７および外周管８は、ロール成形後電縫するか、押し出し成形するか、引き抜き成形するかして形成されるので、別途ろう付けして形成する必要がなく、容易に形成できる。
この発明の実施の形態８においては、上記のとおり熱交換器１０を構成するので、冷媒の伝熱経路５となる流路壁６と矩形管７とがろう付け不良などで分断されることなく確保される。したがって、接合信頼性を損なうことなく伝熱性能を向上することができる。また、万一、第２扁平管２に腐食などにより亀裂やピンホールなどが生じて水が漏洩した場合、または第１扁平管１に腐食などにより亀裂やピンホールなどが生じて冷媒が漏洩した場合、第１扁平管１と第２扁平管２との間には、ろう材２１、外周管８および矩形管７の３箇所の隔壁があるので、漏洩した水や冷媒に対する耐腐食性を向上することができる。したがって、腐食などの進行を抑制でき、第１扁平管１と第２扁平管２とが亀裂などにより連通して水に冷媒が混入することを防止できる。
この実施の形態８に示す第２扁平管２の矩形管７および長方形状管８は、両者が互いに密着する構造が望ましい。したがって、矩形管７は、図１３（ｃ）に示す形状よりも図１３（ｂ）に示す形状の方が好ましく、図１３（ｂ）に示す形状よりも図１３（ａ）に示す形状の方が好ましい。
実施の形態９．
この実施の形態９に示す熱交換器においては、第２扁平管は、複数の矩形管から構成され、隣り合う矩形管の間に間隙が設けられている点は実施の形態５に示す熱交換器と同様である。この実施の形態９に示す熱交換器においては、隣り合う矩形管の間にスペーサを備え、ろう材の滞留部が設けられている点が実施の形態５に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態５に示す熱交換器と同様である。
この実施の形態９に示す熱交換器においては、第２扁平管は、複数の矩形管から構成され、隣り合う矩形管の間に間隙が設けられている点は実施の形態５に示す熱交換器と同様である。この実施の形態９に示す熱交換器においては、隣り合う矩形管の間にスペーサを備え、ろう材の滞留部が設けられている点が実施の形態５に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態５に示す熱交換器と同様である。
図１８は、この発明の実施の形態９による熱交換器の第２扁平管の一方の端部を示す断面図であり、図１９は、この発明の実施の形態９による熱交換器の第２ヘッダーの差込穴を示す断面図である。また、図２０（ａ）は、この発明の実施の形態９による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーの接続部を示す断面図である。
図１８に示すように、隣り合う矩形管７の間にはろう付け間隙２２が設けられ、矩形管７の端部であって、隣り合う矩形管７の間であるろう付け間隙２２にはスペーサ３０が設けられている。第２扁平管２である矩形管７は、第２ヘッダー４とろう付けによって接合されるので、スペーサ３０、矩形管７および第２ヘッダー４の間は、ろう材２１が滞留する滞留部２３（図中の破線丸印）となる。そのため、図１９に示す第２ヘッダー４の差込穴２８に第２扁平管２を接続する際、図２０（ａ）に示すように、ろう材２１が滞留部２３の位置までしか拡がらず、接合に必要な量のろう材２１を必要な部位にのみ留めることができる。したがって、ろう付け不良が起こりにくくなり、接合信頼性を向上することができる。また、ろう材２１が第２扁平管２である矩形管７および第２ヘッダー４の内部に侵入し難いので、流路抵抗の増大や閉塞等などを起こしにくくなり、信頼性を向上することができる。さらに、ろう付け間隙２２の周囲には、ろう材２１のフィレットが生成するために接合強度も向上できる。スペーサ３０の幅は、好ましくは５０μｍから２００μｍ、より好ましくは５０μｍから１５０μｍとすれば、ろう材２１が流れ込み易い。
図１８に示すように、隣り合う矩形管７の間にはろう付け間隙２２が設けられ、矩形管７の端部であって、隣り合う矩形管７の間であるろう付け間隙２２にはスペーサ３０が設けられている。第２扁平管２である矩形管７は、第２ヘッダー４とろう付けによって接合されるので、スペーサ３０、矩形管７および第２ヘッダー４の間は、ろう材２１が滞留する滞留部２３（図中の破線丸印）となる。そのため、図１９に示す第２ヘッダー４の差込穴２８に第２扁平管２を接続する際、図２０（ａ）に示すように、ろう材２１が滞留部２３の位置までしか拡がらず、接合に必要な量のろう材２１を必要な部位にのみ留めることができる。したがって、ろう付け不良が起こりにくくなり、接合信頼性を向上することができる。また、ろう材２１が第２扁平管２である矩形管７および第２ヘッダー４の内部に侵入し難いので、流路抵抗の増大や閉塞等などを起こしにくくなり、信頼性を向上することができる。さらに、ろう付け間隙２２の周囲には、ろう材２１のフィレットが生成するために接合強度も向上できる。スペーサ３０の幅は、好ましくは５０μｍから２００μｍ、より好ましくは５０μｍから１５０μｍとすれば、ろう材２１が流れ込み易い。
図１８と図２０（ａ）ではスペーサ３０は略長方形状であるが、スペーサ３０は、図２０（ｂ）に示すように、ろう材２１の滞留部２３であるろう付け間隙２２の幅と隣り合う矩形状管７の間隙９の幅とが異なり、ろう付け間隙２２の幅が隣り合う矩形状管７の間隙９の幅よりも狭くなるような形状でも良い。例えば、隣り合う矩形状管７の間隙９を形成する部分の幅は約１ｍｍ、ろう付け間隙２２を形成する部分の幅は約８００μｍとなる凸状のスペーサ３０を設けて、ろう付け間隙２２の幅を約１００μｍとしも良い。上記のような構成とすると、隣り合う矩形状管７の間隙９がろう付け間隙２２よりも広いので、ろう付け間隙２２には毛管現象が作用するが、隣り合う矩形状管７の間隙９には毛管現象が作用せず、ろう材２１が流れ込みにくい。したがって、ろう材２１が滞留部２３に留まり、接合に必要な量のろう材２１を必要な部位にのみ留めることができる。
なお、この実施の形態９においては、隣り合う矩形管７の間にろう付け間隙２２を設け、矩形管７の端部であって隣り合う矩形管７の間にスペーサ３０を設けたが、第１扁平管１を複数の矩形管で構成し、これら矩形管の間に間隙を設け、矩形管の端部であって隣り合う矩形管の間にスペーサを設けて、第１扁平管１と第１ヘッダー３とをろう付けすることによって、同様の効果を得ることができる。
実施の形態１０．
この実施の形態１０に示す熱交換器においては、第２扁平管は、複数の矩形管から構成され、隣り合う矩形管の間に間隙が設けられている点は実施の形態９に示す熱交換器と同一であるが、複数の矩形管の端部に中央部よりも外周長の長い拡管部が設けられ、この拡管部の間がろう材の滞留部となっている点が実施の形態９に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態９に示す熱交換器と同様である。
この実施の形態１０に示す熱交換器においては、第２扁平管は、複数の矩形管から構成され、隣り合う矩形管の間に間隙が設けられている点は実施の形態９に示す熱交換器と同一であるが、複数の矩形管の端部に中央部よりも外周長の長い拡管部が設けられ、この拡管部の間がろう材の滞留部となっている点が実施の形態９に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態９に示す熱交換器と同様である。
図２１は、この発明の実施の形態１０による熱交換器の第２扁平管の一方の端部を示す断面図であり、図２２は、この発明の実施の形態１０による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。
図２１および図２２に示すように、第２扁平管２である矩形管７は、端部を拡げて外周を拡げ、中央部よりも外周長の長い拡管部２９を備え、隣り合う拡管部２９のろう付け間隙２２がろう２１材の滞留部２３となっている。
図２１および図２２に示すように、第２扁平管２である矩形管７は、端部を拡げて外周を拡げ、中央部よりも外周長の長い拡管部２９を備え、隣り合う拡管部２９のろう付け間隙２２がろう２１材の滞留部２３となっている。
この発明の実施の形態１０においては、複数の矩形管７の端部に拡管部２９を備え、ろう材の滞留部２３が設けられているので、図１９に示す第２ヘッダー４の差込穴２８に第２扁平管２である矩形管７を接続する際、毛管現象により、図２２に示すようにろう材２１が滞留部２３以外には拡がらず、接合に必要な量のろう材２１を必要な部位にのみ留めることができる。したがって、スペーサ３０を用いなくてもろう付け不良が起こりにくくなり接合信頼性が増す。また、ろう材２１が第２扁平管２である矩形管７および第２ヘッダー４の内部に侵入し難いので、流路抵抗の増大や閉塞等などを起こしにくくなり、信頼性を向上することができる。さらに、ろう付け間隙２２の周囲には、ろう材２１のフィレットが生成するために接合強度も向上できる。隣り合う拡管部２９のろう付け間隙２２は好ましくは５０μｍから２００μｍ、より好ましくは５０μｍから１５０μｍとすればろう材２１が流れ込み易い。
なお、この実施の形態１０においては、第２扁平管２である複数の矩形管７の端部に拡管部２９を備え、ろう材の滞留部２３としたが、図３に示すように、第２扁平管２を１つの扁平管で構成し、第２扁平管２の端部に拡管部を備え、ろう材の滞留部とし、第２扁平管２と第２ヘッダー４をろう付けすることによって、同様の効果を得ることができる。
なお、この実施の形態１０においては、第２扁平管２または第２扁平管２である複数の矩形管７の端部に拡管部２９を備え、ろう材の滞留部２３としたが、第１扁平管１を同様の構成とすることによって、同様の効果を得ることができる。
実施の形態１１．
図２３は、この発明の実施の形態１１による熱交換器の第２扁平管の一方の端部を示す断面図であり、図２４は、この発明の実施の形態１１による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。
この実施の形態１１に示す熱交換器においては、第２扁平管は、扁平状であって内部に略長方形の流路を有する点は実施の形態１に示す熱交換器と同一である。図２３および図２４に示すように、第２扁平管２は、端部を絞って外周を縮め、第２扁平管の端部に中央部よりも外周長の短い縮管部２６を設け、この縮管部２６と第２ヘッダー４との間がろう材２１の滞留部２３となっている点が実施の形態１に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態１に示す熱交換器と同様である。
図２３は、この発明の実施の形態１１による熱交換器の第２扁平管の一方の端部を示す断面図であり、図２４は、この発明の実施の形態１１による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。
この実施の形態１１に示す熱交換器においては、第２扁平管は、扁平状であって内部に略長方形の流路を有する点は実施の形態１に示す熱交換器と同一である。図２３および図２４に示すように、第２扁平管２は、端部を絞って外周を縮め、第２扁平管の端部に中央部よりも外周長の短い縮管部２６を設け、この縮管部２６と第２ヘッダー４との間がろう材２１の滞留部２３となっている点が実施の形態１に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態１に示す熱交換器と同様である。
この発明の実施の形態１１においては、第２扁平管２の端部に縮管部２６を備え、ろう材の滞留部２３が設けられているので、図１９に示す第２ヘッダー４の差込穴２８に第２扁平管２を接続する際、図２４に示すように、ろう材２１が縮管部２６に沿って流れ込み易く、ろう２１を接合に必要な量を必要な部位にのみ留めることができる。したがって、ろう付け不良が起こりにくくなり接合信頼性を向上することができる。また、ろう材２１が第２扁平管２である矩形管７および第２ヘッダー４の内部に侵入し難いので、流路抵抗の増大や閉塞等などを起こしにくくなり、信頼性を向上することができる。さらに、ろう付け間隙２２の周囲には、ろう材２１のフィレットが生成するために接合強度も向上できる。
図２５は、この発明の実施の形態１１による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図であり、図２６は、この発明の実施の形態１１による熱交換器の第２ヘッダーの差込穴を示す断面図である。
第２扁平管２を複数の矩形管７で構成し、隣り合う矩形管７を間隙９を介して配置する場合には、図２５および２６に示すように、第２ヘッダー４の側面に矩形管７それぞれに対応した差込穴２８を設け、差込穴２８のそれぞれに縮管部２６を設けた矩形管７を接続すればよい。上記のように構成することによって、スペーサ３０を用いなくてもろう材２１を接合に必要な量を必要な部位にのみ留めることができる。
第２扁平管２を複数の矩形管７で構成し、隣り合う矩形管７を間隙９を介して配置する場合には、図２５および２６に示すように、第２ヘッダー４の側面に矩形管７それぞれに対応した差込穴２８を設け、差込穴２８のそれぞれに縮管部２６を設けた矩形管７を接続すればよい。上記のように構成することによって、スペーサ３０を用いなくてもろう材２１を接合に必要な量を必要な部位にのみ留めることができる。
図２７は、この発明の実施の形態１１による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。
第２扁平管２を複数の矩形管７で構成し、隣り合う矩形管７を密着して配置する場合には、図２７に示すように、それぞれに縮管部２６を設けた矩形管７を第２ヘッダー４の差込穴２８に接続すればよい。差込穴２８と矩形管７との間のろう材２１の滞留するろう付け間隙２２の幅は好ましくは５０μｍから２００μｍ、より好ましくは５０μｍから１５０μｍとすれば、ろう２１が流れ込み易い。なお、特に矩形管７の外周部にアールや面取りがある場合には、矩形管７と差込穴２８との間に隙間が発生するが、この場合、差込穴２８を矩形管７の外形に沿った形とするか、隙間に挿入部材等を挿入し、上記ろう付け間隙２２を上記範囲に入るようにすれば、接合部に均一にろう材２１が流れ込ませることができる。
第２扁平管２を複数の矩形管７で構成し、隣り合う矩形管７を密着して配置する場合には、図２７に示すように、それぞれに縮管部２６を設けた矩形管７を第２ヘッダー４の差込穴２８に接続すればよい。差込穴２８と矩形管７との間のろう材２１の滞留するろう付け間隙２２の幅は好ましくは５０μｍから２００μｍ、より好ましくは５０μｍから１５０μｍとすれば、ろう２１が流れ込み易い。なお、特に矩形管７の外周部にアールや面取りがある場合には、矩形管７と差込穴２８との間に隙間が発生するが、この場合、差込穴２８を矩形管７の外形に沿った形とするか、隙間に挿入部材等を挿入し、上記ろう付け間隙２２を上記範囲に入るようにすれば、接合部に均一にろう材２１が流れ込ませることができる。
なお、この実施の形態１１においては、第２扁平管２である複数の矩形管７の端部に縮管部２６を備え、ろう材の滞留部２３としたが、図１６に示した第２扁平管２の内部に複数の流路壁６を設けた場合でも、本実施の形態を適用することによって、同様の効果を得ることができる。また、図１７に示した第２扁平管２を複数の矩形管７を内側に挿入して密着させた外周管８で構成した場合でも、本実施の形態を適用することによって、同様の効果を得ることができる。
なお、この実施の形態１１においては、第２扁平管２または第２扁平管２である複数の矩形管７の端部に縮管部２６を備え、ろう材の滞留部２３としたが、第１扁平管１を同様の構成とすることによって、同様の効果を得ることができる。
実施の形態１２．
図２８は、この発明の実施の形態１２による熱交換器の第２扁平管の一方の端部を示す断面図であり、図２９は、この発明の実施の形態１２による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。
実施の形態１１に示す熱交換器１０においては、第２扁平管２の端部に中央部よりも外周長の短い縮管部２６が設けられ、この縮管部２６と第２ヘッダー４との間がろう材２１の滞留部２３となっている。この実施の形態１２に示す熱交換器１０においては、図２８および図２９に示すように、第２扁平管２は、端部に半径方向に内側に凹んだ溝部２７を備え、この溝部２７がろう材２１の滞留部２３となっている点が実施の形態１１に示す熱交換器１０と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態１１に示す熱交換器１０と同様である。
図２８は、この発明の実施の形態１２による熱交換器の第２扁平管の一方の端部を示す断面図であり、図２９は、この発明の実施の形態１２による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。
実施の形態１１に示す熱交換器１０においては、第２扁平管２の端部に中央部よりも外周長の短い縮管部２６が設けられ、この縮管部２６と第２ヘッダー４との間がろう材２１の滞留部２３となっている。この実施の形態１２に示す熱交換器１０においては、図２８および図２９に示すように、第２扁平管２は、端部に半径方向に内側に凹んだ溝部２７を備え、この溝部２７がろう材２１の滞留部２３となっている点が実施の形態１１に示す熱交換器１０と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態１１に示す熱交換器１０と同様である。
この発明の実施の形態１２においては、第２扁平管２は、端部に溝部２７を備え、この溝部２７をろう材の滞留部２３としているので、図１９に示す第２ヘッダー４の差込穴２８に第２扁平管２を接続する際、図２９に示すように、ろう材２１が溝部２７以外に拡がらず、ろう２１を接合に必要な量を必要な部位にのみ留めることができる。したがって、ろう付け不良が起こりにくくなり接合信頼性を向上することができる。また、ろう材２１が第２扁平管２および第２ヘッダー４の内部に侵入し難いので、流路抵抗の増大や閉塞等などを起こしにくくなり、信頼性を向上することができる。さらに、ろう材２１のフィレットが生成するために接合強度も向上できる。また、差込穴２８の内周部と第２扁平管２の外周部を接触させることができるため位置決めが容易である。
図３０は、この発明の実施の形態１２による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部の他の例を示す断面図である。
図１４に示したように、第２扁平管２を複数の矩形管７で構成し、隣り合う矩形管７の間に間隙９を設ける場合には、図２６に示すように、第２ヘッダー４の側面に矩形管７それぞれに対応した差込穴２８を設ければよい。図３０に示すように、第２ヘッダー４の差込穴２８のそれぞれに、溝部２７を設けた矩形管７を接続すればよい。
図１４に示したように、第２扁平管２を複数の矩形管７で構成し、隣り合う矩形管７の間に間隙９を設ける場合には、図２６に示すように、第２ヘッダー４の側面に矩形管７それぞれに対応した差込穴２８を設ければよい。図３０に示すように、第２ヘッダー４の差込穴２８のそれぞれに、溝部２７を設けた矩形管７を接続すればよい。
図３１は、この発明の実施の形態１２による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部のさらに他の例を示す断面図である。
図１３に示したように、第２扁平管２を複数の矩形管７で構成し、隣り合う矩形管７を密着して配置する場合では、図３１に示すように、それぞれに溝部２７を設けた矩形管７を図１９に示す第２ヘッダー４の差込穴２８に接続すればよい。
図１３に示したように、第２扁平管２を複数の矩形管７で構成し、隣り合う矩形管７を密着して配置する場合では、図３１に示すように、それぞれに溝部２７を設けた矩形管７を図１９に示す第２ヘッダー４の差込穴２８に接続すればよい。
なお、この実施の形態１２においては、第２扁平管２である複数の矩形管７の端部に溝部２７を備え、ろう材の滞留部２３としたが、図１６に示した第２扁平管２の内部に複数の流路壁６を設けた場合でも、本実施の形態を適用することによって、同様の効果を得ることができる。また、図１７に示した第２扁平管２を複数の矩形管７を内側に挿入して密着させた外周管８で構成した場合でも、本実施の形態を適用することによって、同様の効果を得ることができる。
なお、この実施の形態１２においては、第２扁平管２または第２扁平管２である複数の矩形管７の端部に溝部２７を備え、ろう材２１の滞留部２３としたが、第１扁平管１を同様の構成とすることによって、同様の効果を得ることができる。
実施の形態１３．
この実施の形態１３による熱交換器は、図２に示す第１扁平管１の両端に第１ヘッダー３を、第２扁平管２の両端に第２ヘッダー４を備えた熱交換器１０であって、第２ヘッダーの差込穴２８にテーパー部１２を備え、このテーパー部１２をろう材２１の滞留部２３としたものである。その他の構成は、実施の形態１に示す熱交換器と同様である。
この実施の形態１３による熱交換器は、図２に示す第１扁平管１の両端に第１ヘッダー３を、第２扁平管２の両端に第２ヘッダー４を備えた熱交換器１０であって、第２ヘッダーの差込穴２８にテーパー部１２を備え、このテーパー部１２をろう材２１の滞留部２３としたものである。その他の構成は、実施の形態１に示す熱交換器と同様である。
図３２は、この発明の実施の形態１３による熱交換器の第２ヘッダーの差込穴を示す断面図であり、図３３は、この発明の実施の形態１３による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。
図３２および図３３に示すように、第２ヘッダー４は、差込穴２８にテーパー部１２を備え、このテーパー部１２をろう材２１の滞留部２３としたものである。第２扁平管２と第２ヘッダー４とをろう付け接合する場合、ろう２１材がテーパー部１２に流れ込み易く、ろう付け不良が起こりにくくなって接合信頼性を向上することができる。また、ろう材２１が第２扁平管２および第２ヘッダー４の内部に侵入し難いので、流路抵抗の増大や閉塞等などを起こしにくくなり、信頼性を向上することができる。さらに、テーパー部１２の周囲にろう材２１のフィレットが生成されるため、接合強度を向上することができる。
図３２および図３３に示すように、第２ヘッダー４は、差込穴２８にテーパー部１２を備え、このテーパー部１２をろう材２１の滞留部２３としたものである。第２扁平管２と第２ヘッダー４とをろう付け接合する場合、ろう２１材がテーパー部１２に流れ込み易く、ろう付け不良が起こりにくくなって接合信頼性を向上することができる。また、ろう材２１が第２扁平管２および第２ヘッダー４の内部に侵入し難いので、流路抵抗の増大や閉塞等などを起こしにくくなり、信頼性を向上することができる。さらに、テーパー部１２の周囲にろう材２１のフィレットが生成されるため、接合強度を向上することができる。
図３１（ａ）に示すように、差込穴２８の面積が最小となっている部分の大きさを第２扁平管２よりも大きく形成してもよい。また、図３１（ｂ）のように、第２扁平管２と第２ヘッダー４との間のクリアランスをなくす構成にしても良い。第２扁平管２と第２ヘッダー４との間のクリアランスをなくすことによって、ろう材２１の第２ヘッダー４内への過度の流れ込みを抑制し、ひいてはろう材２１の腐食を抑制して接合信頼性を向上することができる。
なお、この実施の形態１３においては、第２扁平管２を１つの扁平管で構成したが、第２扁平管２を複数の矩形管７で構成する場合も、同様の効果を得ることができる。また、図１６に示した第２扁平管２の内部に複数の流路壁６を設けた場合でも、同様の効果を得ることができる。さらに、図１７に示した第２扁平管２を複数の矩形管７を内側に挿入して密着させた外周管８で構成した場合でも、同様の効果を得ることができる。
なお、この実施の形態１３においては、第２ヘッダー４の差込穴２８にテーパー部１２を設けたが、第１ヘッダー３の差込穴２８にテーパー部を設け、第１ヘッダー３と第１扁平管１とをろう付けした場合も同様の効果がある。
１ 第１扁平管、２ 第２扁平管、３ 第１ヘッダー、４ 第２ヘッダー、５ 伝熱経路、６ 流路壁、７ 矩形管、８ 外周管、９ 間隙、１０ 熱交換器、１２ テーパー部、２１ ろう材、２２ ろう付け間隙、２３ 滞留部、２５ 冶具、２６ 縮管部、２７ 溝部、２８ 差込穴、２９ 拡管部、３０ スペーサ、３１ 圧縮機、３２ 四方弁、３３ 膨張弁、３４ 室外熱交換器、３５ 利用側熱交換器、３６ ポンプ、３８ タンク、３９ ファン、４０ 平板、４１ 継ぎ目、４２ 平面部、４３ 円筒。
Claims (17)
- 第１冷媒が流れる第１冷媒流路を複数有する扁平状の第１扁平管と、
第２冷媒である水が流れる第２冷媒流路を有し、水に対して耐食性を有する金属で構成される扁平状の第２扁平管とを備え、
前記第２扁平管を平板をロール成形によって矩形状に成形し、前記平板の継ぎ目を電縫して形成し、
前記第１扁平管の扁平面と前記第２扁平管の扁平面との間である扁平管接合部をろう付けすることを特徴とする熱交換器。 - 第１冷媒が流れる第１冷媒流路を複数有する扁平状の第１扁平管と、
第２冷媒である水が流れる第２冷媒流路を有し、水に対して耐食性を有する金属で構成される第２扁平管とを備え、
前記第２扁平管を円筒をロール成形またはプレス成形によって矩形状に成形して形成し、
前記第１扁平管の扁平面と前記第２扁平管の扁平面との間である扁平管接合部をろう付けすることを特徴とする熱交換器。 - 第１冷媒が流れる第１冷媒流路を複数有する扁平状の第１扁平管と、
第２冷媒である水が流れる第２冷媒流路を有し、水に対して耐食性を有する金属で構成される第２扁平管とを備え、
前記第２扁平管を押し出し成形または引き抜き成形によって矩形状に成形して形成し、
前記第１扁平管の扁平面と前記第２扁平管の扁平面との間である扁平管接合部をろう付けすることを特徴とする熱交換器。 - 前記第２扁平管は、複数の矩形状の矩形管を有し、
前記複数の矩形管の間である矩形管接合部および前記扁平管接合部を同時にろう付けすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器。 - 隣り合う矩形管の間に間隙を有することを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
- 前記第１扁平管の両端に接続される１対の第１ヘッダーと、
前記第２扁平管の両端に接続される１対の第２ヘッダーとを備え、
前記第１扁平管と前記第１ヘッダーとを接続する第１ヘッダー接合部、前記第２扁平管と前記第２ヘッダーとを接続する第２ヘッダー接合部および前記扁平管接合部を同時にろう付けすることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱交換器。 - 前記第１扁平管の両端に接続される１対の第１ヘッダーと、
前記第２扁平管の両端に接続される１対の第２ヘッダーとを備え、
前記第１扁平管と前記第１ヘッダーとを接続する第１ヘッダー接合部または前記第２扁平管と前記第２ヘッダーとを接続する第２ヘッダー接合部にろう材の滞留部を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の熱交換器。 - 前記第１扁平管または前記第２扁平管は、複数の矩形状の矩形管を有し、
前記第１扁平管または前記第２ヘッダー接合部に設けられたろう材の滞留部は、隣り合う矩形管の間にスペーサを設けることによって形成されることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。 - 前記ろう材の滞留部は、前記第１扁平管の端部または前記第２扁平管の端部に設けられ、外周長が中央部よりも長い拡管部であることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
- 前記第１扁平管または前記第２扁平管は、複数の矩形状の矩形管を有し、
前記ろう材の滞留部は、前記矩形管の端部に設けられ、外周長が中央部よりも長い拡管部であることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。 - 前記ろう材の滞留部は、前記第１扁平管の端部または前記第２扁平管の端部に設けられ、外周長が中央部よりも短い縮管部であることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
- 前記第１扁平管または前記第２扁平管は、複数の矩形状の矩形管を有し、
前記ろう材の滞留部は、前記矩形管の端部に設けられ、外周長が中央部よりも短い縮管部であることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。 - 前記ろう材の滞留部は、前記第１扁平管の端部または前記第２扁平管の端部に設けられ、内側に窪んだ溝部であることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
- 前記第１扁平管または前記第２扁平管は、複数の矩形状の矩形管を有し、
前記ろう材の滞留部は、前記矩形管の端部に設けられ、内側に窪んだ溝部であることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。 - 前記第１扁平管の両端に接続される１対の第１ヘッダーと、
前記第２扁平管の両端に接続される１対の第２ヘッダーとを備え、
前記第１扁平管と前記第１ヘッダーとを接続する第１ヘッダー接合部の差込口または前記第２扁平管と前記第２ヘッダーとを接続する第２ヘッダー接合部の差込口にテーパ部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の熱交換器。 - 前記第１扁平管は、アルミニウム合金で構成され、
前記第２扁平管は、ステンレス合金で構成されることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の熱交換器。 - 請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の熱交換器を有することを特徴とするヒートポンプシステム。
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