JP2011099664A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、低価格かつ加工が容易であり、耐圧性能の高いヘッダを有する熱交換器を提供することにある。
【解決手段】本発明の熱交換器２０では、扁平管６と、伝熱フィン７と、ヘッダ４，５とを備える。扁平管６は、冷媒が流通可能であり第１方向Ｌ１に沿って延びる。伝熱フィン７は、扁平管６と共に、空気流が流通可能な空気流路９を形成する。ヘッダ４，５は、扁平管６の両端に接続され、冷媒が流通可能であり、第１方向Ｌ１と交差する第２方向Ｌ２に沿って延びる筒状の形状である。ヘッダ４，５はまた、外壁部材４２，４３，５２，５３と内壁部材４４，４５とから成る。外壁部材４２，４３，５２，５３は、筒状の部材である。内壁部材４４，４５は、外壁部材４２，４３，５２，５３の内面と隙間無く密着する筒状の部材である。
【選択図】図５

Description

冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器に関する。

オゾン層破壊を防止する観点からオゾン破壊係数が０である、例えばＣＯ_２のような冷媒を利用するニーズがある。ところで、ＣＯ_２は、高圧圧力で作動するため、冷媒としてＣＯ_２を用いた場合に、ヘッダに要求される耐圧強度は非常に大きくなる。さらに、熱交換器の材料としてアルミを使用する場合、高圧仕様に耐え得る構造として、特許文献１（特開２０００−８１２９４号公報）のようにヘッダ径を小径化あるいはヘッダ内容量を減らすことで板厚を小さくあるいはヘッダを小型化する方法が採られる。

しかしながら、上記のような方法で熱交換器の耐圧化を図ると、冷媒偏流の課題が発生し、熱交換器の性能が損なわれる恐れがある。

一方で、冷媒偏流を抑えるために広い冷媒流路を確保しつつヘッダの耐圧化を図ると、ヘッダの板厚を大きくする必要がある。このため、ヘッダの部材を成型する際のプレス加工することが困難になり、高コストな機械加工によって加工せざるを得なくなる。さらに、このような板厚の大きいヘッダにはロウ材をあらかじめ金属被覆させることが難しく、ロウ付け時にはペーストロウを使用しなければならない。このため、人や機械によるペーストロウの塗布工程が必要となり、品質のバラつきやコスト高の要因となる。

本発明の課題は、低価格かつ加工が容易であり、耐圧性能の高いヘッダを有する熱交換器を提供することにある。

第１発明に係る熱交換器では、扁平管と、伝熱フィンと、ヘッダとを備える。扁平管は、冷媒が流通可能であり第１方向に沿って延びる。伝熱フィンは、扁平管と共に、空気流が流通可能な空気流路を形成する。ヘッダは、扁平管の両端に接続され、冷媒が流通可能であり、第１方向と交差する第２方向に沿って延びる筒状の形状である。ヘッダはまた、外壁部材と内壁部材とから成る。外壁部材は、筒状の部材である。内壁部材は、その外面が外壁部材の内面と隙間無く密着する筒状の部材である。

本発明の熱交換器では、扁平管の両端に配置されるヘッダが筒状の外壁部材と、外壁部材の内面の全体に内接する内壁部材とによって構成されている。すなわち、ヘッダは、外壁部材と内壁部材との２重壁となっている。

このように、ヘッダの側面の壁を２重壁とすることで、外壁部材や内壁部材自体の板厚を大きくすることなく、ヘッダの側面の壁の板厚を厚くすることができる。このため、ヘッダを組み立てる際の加工性の容易さを保ったままに、ヘッダの耐圧性能を向上させることができる。したがって、製造コストをあまり増加させることなく、ヘッダの耐圧性能を向上させることができる。

第２発明に係る熱交換器は、第１発明に係る熱交換器であって、外壁部材は、第１外壁部材と、第２外壁部材とを有する。第１外壁部材は、扁平管と接続される。第２外壁部材は、第１外壁部材と接合し第１外壁部材と共にヘッダの外壁を形成する。

本発明の熱交換器では、外壁部材が２つの部材から構成されている。外壁部材を構成する２つの部材の内で、扁平管と接続される側の部材が第１外壁部材であり、その反対側が第２外壁部材となる。すなわち、ヘッダの外壁部材は、筒の中空部分を通り、第２方向に沿い、かつ、第１方向に交差する面により、第１外壁部材と第２外壁部材とに分割される。

したがって、ヘッダを組み立てる際に、筒状の内壁部材を、第１外壁部材と第２外壁部材とで、挟み込んで組み立てることができる。このため、外壁部材の内部に内壁部材を挿入することが容易になる。また、例えば、第１外壁部材および第２外壁部材を板状の材料をプレス加工により成型することができる。このため、例えば、板状の材料にクラッド材が積層された材質を採用することにより、ヘッダを組み立てた後の接続においてロウ付けが容易になる。

第３発明に係る熱交換器は、第１発明または第２発明に係る熱交換器であって、ピン部材をさらに備える。ピン部材は、内壁部材と第１外壁部材または第２外壁部材とを貫通する。内壁部材は、ピン部材に貫通される第１受け孔を有する。外壁部材は、ピン部材に貫通される第２受け孔を有する。

したがって、ヘッダを組み立てる際に、筒状の内壁部材の第１受け孔と外壁部材の第２受け孔とをピン部材により貫通させた状態で組み立てることができる。このため、内壁部材と外壁部材とを組み立てる際の位置決めを容易にでき、例えばヘッダを組み立てた後に扁平管を差し込む際に、内壁部材と外壁部材とが互いにずれてしまって扁平管を差し込む貫通孔が塞がってしまうことを防ぐことができる。

第４発明に係る熱交換器は、第２発明に係る熱交換器であって、内壁部材は凹部または孔を有する。第１外壁部材または第２外壁部材は、凹部または孔と嵌合する凸部を有する。なお、ここに言う「凹部」とは、内壁部材を貫通しないへこみのことであり、「孔」とは、内壁部材を貫通する開口のことである。

したがって、ヘッダを組み立てる際に、筒状の内壁部材の凹部または孔を第１外壁部材または第２外壁部材に設けられる凸部に嵌合させて組み立てることができる。このため、内壁部材と、第１外壁部材または第２外壁部材とを組み立てる際の位置決めを容易にでき、例えばヘッダを組み立てた後に扁平管を差し込む際に、内壁部材と第１外壁部材または第２外壁部材とが互いにずれてしまって扁平管を差し込む貫通孔が塞がってしまうことを防ぐことができる。

第５発明に係る熱交換器は、第２発明に係る熱交換器であって、内壁部材は凸部を有する。第１外壁部材または第２外壁部材は、凸部と嵌合する凹部または孔を有する。なお、ここに言う「凹部」とは、外壁部材を貫通しないへこみのことであり、「孔」とは、外壁部材を貫通する開口のことである。

したがって、ヘッダを組み立てる際に、筒状の内壁部材の凸部を第１外壁部材または第２外壁部材に設けられる凹部または孔に嵌合させて組み立てることができる。このため、内壁部材と、第１外壁部材または第２外壁部材とを組み立てる際の位置決めを容易にでき、ヘッダを組み立てた後に扁平管を差し込む際に、内壁部材と第１外壁部材または第２外壁部材とが互いずれてしまって扁平管を差し込む貫通孔が塞がってしまうことを防ぐことができる。

第６発明に係る熱交換器は、第２発明から第５発明のいずれかに係る熱交換器であって、第１外壁部材は、扁平管が貫通する第１貫通孔を有する。また、内壁部材は、第１外壁部材と接する側であって、第１貫通孔と一致する位置に、扁平管が貫通する第２貫通孔を有する。

したがって、熱交換器を組み立てる際に、外壁部材（第１外壁部材）と内壁部材とを貫通させて扁平管をヘッダに挿入できる。

第７発明に係る熱交換器は、第２発明から第６発明のいずれかに係る熱交換器であって、第１外壁部材および第２外壁部材は、クラッド材が積層されたアルミニウム板により成型される。

したがって、ヘッダを組み立てた後の接続においてロウ付けが容易になる。

第８発明に係る熱交換器は、第２発明から第７発明のいずれかに係る熱交換器であって、第１外壁部材は、第２方向に交差する面による断面の両端部において、長手方向が前記第２方向に沿って延びる矩形の第１密着面部材を有する。第２外壁部材は、前記第２方向に交差する面による断面の両端部において、長手方向が第２方向に沿って延びる矩形の第２密着面部材を有する。第１密着面部材と第２密着面部材とは、互いに密着する。

本発明の熱交換器では、第１外壁部材が、冷媒が流通する筒形状の部分の他に、第２外壁部材と接合するための矩形状の第１密着面部材を有している。また、第２外壁部材も第１外壁部材と同様に、冷媒が流通する筒形状の部分の他に、第１外壁部材と接合するための矩形状の第２密着面部材を有している。すなわち、第１密着面部材は、第１外壁部材の第２方向に交差する面による断面の両端部に、その矩形状の長手方向と冷媒が流通する筒形状の部分の長手方向とが一致するように配置される。また、これは、第２密着面部材についても同様のことが言える。そして、第１密着面部材と第２外密着面部材とが密着することにより、第１外壁部材と第２外壁部材とは筒状の外壁部材を形成する。

したがって、第１外壁部材と第２外壁部材とを接合させる部分（すなわち第１密着面部材および第２密着面部材）の面積を広く取ることができる。このため、接合部分の強度を確保することができ、ヘッダを構成する外壁部材が２つの部材からなるような場合であっても、ヘッダの耐圧性能を向上させることができる。

第９発明に係る熱交換器は、第８発明に係る熱交換器であって、第１外壁部材または第２外壁部材の少なくとも一方の密着面部材には、その密着面部材と共にもう一方の密着面部材を挟み込んで固定する爪部が設けられる。

したがって、第１外壁部材と第２外壁部材との接合強度をより大きくすることができる。

第１０発明に係る熱交換器は、第１発明から第９発明のいずれかに係る熱交換器であって、内壁部材は、複数の押出管と、仕切部材とから成る。仕切部材は、複数の押出管の間に設けられヘッダの内部空間を第２方向に複数に仕切る板状の部材である。

本発明の熱交換器では、複数の押出管により仕切部材を挟み込むことにより、ヘッダの内部空間を第２方向に対して複数に仕切っている。すなわち、本発明の熱交換器では、筒状の部材に板状の仕切部材を挿入するための挿入口を設けて、挿入口から仕切部材を挿入することにより内部空間を区切るではない。このため、仕切部材の位置決めが容易でありヘッダの組立の精度を容易に高くすることができる。

第１１発明に係る熱交換器は、第１０発明に係る熱交換器であって、押出管は、押し出し加工により成型される。

したがって、押出管を容易に成型することができる。

第１２発明に係る熱交換器は、第１０発明または第１１発明に係る熱交換器であって、仕切部材は、冷媒が流通可能であって、ヘッダの内径よりも直径が小さい流通孔を少なくとも１つ以上有する。

したがって、ヘッダの内径よりも直径が小さい流通孔に冷媒を通過させることができ、冷媒の偏流がある場合に、冷媒の偏流を解消できる。このため、ヘッダの構造を、ヘッダの内部に冷媒の偏流が発生しにくいものとすることができる。

第１３発明に係る熱交換器は、第１発明から第１２発明のいずれかに係る熱交換器であって、外壁部材と内壁部材とは、ロウ付けにより接合される。

したがって、熱交換器の組立および接合を容易に行うことができる。

第１４発明に係る熱交換器は、第１発明から第１３発明のいずれかに係る熱交換器であって、外壁部材と、内壁部材とは、円筒形状である。

したがって、外壁部材および内壁部材に係る圧力を均等にすることができ、耐圧性能を向上させることができる。

第１発明に係る熱交換器では、ヘッダの側面の壁を２重壁とすることで、外壁部材や内壁部材自体の板厚を大きくすることなく、ヘッダの側面の壁の板厚を厚くすることができる。このため、ヘッダを組み立てる際の加工性の容易さを保ったままに、ヘッダの耐圧性能を向上させることができる。したがって、製造コストをあまり増加させることなく、ヘッダの耐圧性能を向上させることができる。

第２発明に係る熱交換器では、ヘッダを組み立てる際に、筒状の内壁部材を、第１外壁部材と第２外壁部材とで、挟み込んで組み立てることができる。このため、外壁部材の内部に内壁部材を挿入することが容易になる。また、例えば、第１外壁部材および第２外壁部材を板状の材料をプレス加工により成型することができる。このため、例えば、板状の材料にクラッド材が積層された材質を採用することにより、ヘッダを組み立てた後の接続においてロウ付けが容易になる。

第３発明に係る熱交換器では、ヘッダを組み立てる際に、筒状の内壁部材の第１受け孔と外壁部材の第２受け孔とをピン部材により貫通させた状態で組み立てることができる。このため、内壁部材と外壁部材とを組み立てる際の位置決めを容易にでき、例えばヘッダを組み立てた後に扁平管を差し込む際に、内壁部材と外壁部材とが互いにずれてしまって扁平管を差し込む貫通孔が塞がってしまうことを防ぐことができる。

第４発明に係る熱交換器では、ヘッダを組み立てる際に、筒状の内壁部材の凹部または孔を第１外壁部材または第２外壁部材に設けられる凸部に嵌合させて組み立てることができる。このため、内壁部材と、第１外壁部材または第２外壁部材とを組み立てる際の位置決めを容易にでき、例えばヘッダを組み立てた後に扁平管を差し込む際に、内壁部材と第１外壁部材または第２外壁部材とが互いにずれてしまって扁平管を差し込む貫通孔が塞がってしまうことを防ぐことができる。

第５発明に係る熱交換器では、ヘッダを組み立てる際に、筒状の内壁部材の凸部を第１外壁部材または第２外壁部材に設けられる凹部または孔に嵌合させて組み立てることができる。このため、内壁部材と、第１外壁部材または第２外壁部材とを組み立てる際の位置決めを容易にでき、ヘッダを組み立てた後に扁平管を差し込む際に、内壁部材と第１外壁部材または第２外壁部材とが互いずれてしまって扁平管を差し込む貫通孔が塞がってしまうことを防ぐことができる。

第６発明に係る熱交換器では、熱交換器を組み立てる際に、外壁部材（第１外壁部材）と内壁部材とを貫通させて扁平管をヘッダに挿入できる。

第７発明に係る熱交換器では、ヘッダを組み立てた後の接続においてロウ付けが容易になる。

第８発明に係る熱交換器では、第１外壁部材と第２外壁部材とを接合させる部分（すなわち第１密着面部材および第２密着面部材）の面積を広く取ることができる。このため、接合部分の強度を確保することができ、ヘッダを構成する外壁部材が２つの部材からなるような場合であっても、ヘッダの耐圧性能を向上させることができる。

第９発明に係る熱交換器では、第１外壁部材と第２外壁部材との接合強度をより大きくすることができる。

第１０発明に係る熱交換器では、仕切部材の位置決めが容易でありヘッダの組立の精度を容易に高くすることができる。

第１１発明に係る熱交換器では、押出管を容易に成型することができる。

第１２発明に係る熱交換器では、ヘッダの内径よりも直径が小さい流通孔に冷媒を通過させることができ、冷媒の偏流がある場合に、冷媒の偏流を解消できる。このため、ヘッダの構造を、ヘッダの内部に冷媒の偏流が発生しにくいものとすることができる。

第１３発明に係る熱交換器では、熱交換器の組立および接合を容易に行うことができる。

第１４発明に係る熱交換器では、外壁部材および内壁部材に係る圧力を均等にすることができ、耐圧性能を向上させることができる。

本発明の一実施形態が採用された空気調和装置の冷媒回路図。 室外熱交換器の構成を示す斜視図。 室外熱交換器の内部を流れる冷媒の流れ方向を示す概略図。 バッフル板を第２方向Ｌ２から見た図。 第１ヘッダの分解斜視図。 第１ヘッダの断面図。 変形例（４）に係るバッフル板を第２方向Ｌ２から見た図。 変形例（４）に係るバッフル板を第２方向Ｌ２から見た図。 変形例（６）に係る第１ヘッダの断面図。 変形例（１２）に係る第１ヘッダの分解斜視図。 変形例（１２）に係る第１ヘッダの断面図。 変形例（１２）の他の形態に係る第１ヘッダの断面図。 変形例（１３）の他の形態に係る第１ヘッダの断面図。 変形例（１４）に係る第１ヘッダの分解斜視図。 変形例（１４）に係る第１ヘッダの断面図。

以下、図面に基づいて、本発明に係る空気調和装置１の実施形態について説明する。

＜空気調和装置の概略構成＞
本発明の一実施形態が採用された空気調和装置１は、室内の壁面に設置される室内機３と、室外に設置される室外機２とを備えている。室内機３内および室外機２内にはそれぞれ熱交換器が収納されており、各熱交換器が冷媒配管により接続されることにより冷媒回路を構成している。空気調和装置１の冷媒回路の構成を図１に示す。なお、本実施形態の冷媒回路において作動する冷媒は、ＣＯ_２とする。

この冷媒回路は、主として室外熱交換器２０、圧縮機２２、四路切換弁２３、室内熱交換器３０、および膨張弁２４で構成される。

室内機３に設けられている室内熱交換器３０は、冷媒と室内空気との間で熱交換を行う。また、室内機３には、室内空気を吸い込んで室内熱交換器３０に通し熱交換が行われた後の空気を室内に排出するためのクロスフローファン３１が設けられている。クロスフローファン３１は、室内機３内に設けられる１つの室内ファンモータ３２によって回転駆動される。

室外機２には、圧縮機２２と、圧縮機２２の吐出側に接続される四路切換弁２３と、圧縮機２２の吸入側に接続されるアキュムレータ２１と、四路切換弁２３に接続された室外熱交換器２０と、室外熱交換器２０に接続された膨張弁２４とが設けられている。膨張弁２４は、液閉鎖弁２５を介して配管に接続されており、この配管を介して室内熱交換器３０の一端と接続される。また、四路切換弁２３は、ガス閉鎖弁２６を介して配管に接続されており、この配管を介して室内熱交換器３０の他端と接続されている。また、室外機ケーシング２９内には、室外熱交換器２０での熱交換後の空気を外部に排出するためのプロペラファン２７が設けられている。このプロペラファン２７は、室外ファンモータ２８によって回転駆動される。

＜室外熱交換器の構成＞
図２は本発明の一実施形態に係る室外熱交換器２０の概略図である。室外熱交換器２０は、主として、第１ヘッダ４、扁平多孔管６、コルゲートフィン７、および第２ヘッダ５から構成されている。室外熱交換器２０は、扁平多孔管６をコルゲートフィン７と交互に積層させて形成される。そして、扁平多孔管６の両端に第１ヘッダ４および第２ヘッダ５を設けている。なお、図２において、扁平多孔管６の内部を流れる冷媒の方向を第１方向Ｌ１とし、第１ヘッダ４および第２ヘッダ５の内部を流れる冷媒の方向（鉛直方向）を第２方向Ｌ２とし、扁平多孔管６の幅方向（コルゲートフィン７が折り曲げられる方向）を第３方向Ｌ３とする。

図３は、室外熱交換器２０の内部を流れる冷媒の流れ方向を示す概略図である。なお、図３の矢印は、冷媒の流れ方向を示している。図４は、後述するバッフル板４６ｂを第２方向から見た図である。

第１ヘッダ４は、室外熱交換器２０における冷媒入口部４１および冷媒出口部４８と、第１ヘッダ４の内部空間を第１空間Ｓ１１、第２空間Ｓ１２、第３空間Ｓ１３、および第４空間Ｓ１４の４つに仕切る３枚のバッフル板４６ａ，４６ｂとを有している（図３参照）。第１ヘッダ４のバッフル板４６ｂには、冷媒が流通可能であって、内壁部材４４の内径よりも直径の小さい複数（本実施形態では９つ）の流通孔４９（図４参照）が設けられている。すなわち、第１ヘッダ４の内部空間の第２空間Ｓ１２と第３空間Ｓ１３との間は冷媒が流通可能な状態となっている。

第２ヘッダ５の構造と第１ヘッダ４の構造との相違点は、第２ヘッダ５には第１ヘッダ４の冷媒入口部４１および冷媒出口部４８の有無と、流通孔４９が設けられたバッフル板４６ｂの位置のみである。このため、図４および後述する図５，６については第１ヘッダ４のみの記載とし、第２ヘッダ５については、図４〜６の第１ヘッダ４の４０番台の番号を５０番台の番号に置き換えたものとする。なお、この場合に、第１ヘッダ４の冷媒入口部４１および冷媒出口部４８は除く。

なお、第２ヘッダ５において、流通孔５９が設けられたバッフル板５６ｂの位置は、具体的には、第１空間Ｓ２１と第２空間Ｓ２２との間と、第３空間Ｓ２３と第４空間Ｓ２４との間となる（図３参照）。すなわち、第２ヘッダ５の内部空間の第１空間Ｓ２１と第２空間Ｓ２２との間と、第３空間Ｓ２３と第４空間Ｓ２４との間とは、冷媒が流通可能な状態となっている。

扁平多孔管６は、複数の冷媒流路孔（図示せず）を有する多穴構造となっており、第１ヘッダ４を介して冷媒入口部４１より流入した冷媒を各冷媒流路孔内に均等に分配して流通させる。

コルゲートフィン７は、波型形状のフィンであり、扁平多孔管６と交互に積層されている。このように、コルゲートフィン７と扁平多孔管６とを接続することで断面形状が略三角形の空気流路９が形成されている。この空気流路９には、外部空気が流通可能となっている。また、扁平多孔管６とコルゲートフィン７とを介することで広い伝熱面積で熱交換させることでき、扁平多孔管６内を通る冷媒と空気流路９を通る外部空気とを効率よく熱交換させることができる。

冷媒は、室外熱交換器２０の冷媒入口部４１から第１ヘッダ４の第１空間Ｓ１１に流入し、第１空間Ｓ１１と接続されている２本の扁平多孔管６ａ，６ｂを流通する（冷媒の流れ方向は図４の実線矢印参照）。扁平多孔管６ａ，６ｂを流通する冷媒は、第２ヘッダ５の第１空間Ｓ２１へ流入して、第１空間Ｓ２１からバッフル板５６ｂの流通孔５９を介して第２空間Ｓ２２へ流入する。第２空間Ｓ２２へ流入した冷媒は、扁平多孔管６ａ，６ｂの下流直後に配置される扁平多孔管６ｃ，６ｄへ流入する。扁平多孔管６ｃ，６ｄを流通する冷媒は、第１ヘッダ４の第２空間Ｓ１２へ流入して、第２空間Ｓ１２からバッフル板４６ｂの流通孔４９を介して第３空間Ｓ１３へ流入する。第３空間Ｓ１３へ流入した冷媒は、扁平多孔管６ｃ，６ｄの下流直後に配置される扁平多孔管６ｅ，６ｆへ流入する。扁平多孔管６ｅ，６ｆを流通する冷媒は、第２ヘッダ５の第３空間Ｓ２３へ流入して、第３空間Ｓ２３からバッフル板５６ｂの流通孔５９を介して第４空間Ｓ２４へ流入する。第４空間Ｓ２４へ流入した冷媒は、扁平多孔管６ｅ，６ｆの下流直後に配置される扁平多孔管６ｇ，６ｈへ流入する。扁平多孔管６ｇ，６ｈを流通する冷媒は、第１ヘッダ４の第４空間Ｓ１４へ流入して、冷媒出口部４８から放出される。

このようにして、冷媒は、流通孔の無いバッフル板４６ａ，５６ａにより、第１ヘッダ４および第２ヘッダ５の内部を仕切られ、上流側の扁平多孔管６ａ，６ｂからその直後に接続される扁平多孔管６ｃ，６ｄへと導かれ、室外熱交換器２０の内部を蛇行するように流通する。そして、最終的に、最下流に配置される扁平多孔管６ｇ，６ｈを流通し、冷媒出口部４８から放出されることになる。

また、外部空気は、コルゲートフィン７と扁平多孔管６とで構成されている空気流路９を通過している。そして、この室外熱交換器２０では、扁平多孔管６の複数の冷媒流路孔に流入してきた冷媒と、コルゲートフィン７と扁平多孔管６とで形成されている空気流路９を通過する外部空気とを熱交換している。

なお、室外熱交換器２０を構成する第１ヘッダ４、扁平多孔管６、コルゲートフィン７、第２ヘッダ５等は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成される。特に、扁平多孔管６、および、各ヘッダ４，５の内壁部材４４，５４（後述参照）は押出形材で、コルゲートフィン７、および、各ヘッダ４，５の外壁部材４２，４３，５２，５３は板材から形成される。また、各部品は、組み立てた後、ロウ付け接合により接合されている。

＜第１ヘッダおよび第２ヘッダの構造＞
図５は、第１ヘッダ４の分解斜視図である。第１ヘッダ４は、主に、冷媒入口部４１、第１外壁部材４２、第２外壁部材４３、内壁部材４４、２つの上面部材４７ａ、２つの下面部材４７ｂ、および冷媒出口部４８とから成る。

第１外壁部材４２は、扁平多孔管６と接合される側に配置され、扁平多孔管６が貫通する第１貫通孔４２ｃを複数（本実施形態では、扁平多孔管６の数と同じ８つ）有する。第２外壁部材４３は、第１外壁部材４２の反対側に配置され、第１外壁部材４２と共に略円筒形状の第１ヘッダ４の外壁部材を構成する。すなわち、略円筒形状の第１ヘッダ４の扁平多孔管６に接続される側の半分が第１外壁部材４２であり、略円筒形状の第１ヘッダ４の扁平多孔管６とは接続されない第１外壁部材４２とは反対側の半分が第２外壁部材４３である。

また、第１外壁部材４２は、第１ヘッダ４の軸方向（第２方向Ｌ２）に対する断面における半円の円弧の両端側に、長手方向が第２方向Ｌ２に延びる長方形の板状の密着面部材４２ａ，４２ｂを有する。なお、密着面部材４２ａと密着面部材４２ｂとは、略円筒形状の外壁部材の半分を挟んで向かい合わせになっている。

また、第２外壁部材４３にも、第１外壁部材４２と同様に、第１ヘッダ４の軸方向（第２方向Ｌ２）に対する断面における半円の円弧の両端側に、長手方向が第２方向Ｌ２に延びる長方形の板状の密着面部材４３ａ，４３ｂを有する。さらに、第２外壁部材４３は、密着面部材４３ａ，４３ｂの第１方向Ｌ１における両端に複数（本実施形態では一端につき８つずつ）の爪部４３ｃを有する。爪部４３ｃは、図６のように約１８０度の角度で折り曲げることにより、第１外壁部材４２と第２外壁部材４３とが密着した状態で、第２外壁部材４３の密着面部材４３ａ，４３ｂと共に第１外壁部材４２の密着面部材４２ａ，４２ｂを挟み込んで固定するための部材である。

そして、第１外壁部材４２と第２外壁部材４３とは、密着面部材４２ａおよび密着面部材４３ａが密着する密着面Ａ１と、密着面部材４２ｂおよび密着面部材４３ｂが密着する密着面Ａ２とを有するように接合される（図６参照）。

なお、第１外壁部材４２と第２外壁部材４３とは、ロウ材として機能するクラッド材が積層されたアルミニウム板をプレス加工により成型したものである。

内壁部材４４は、複数（本実施形態では４つ）の内壁部材本体４５と、複数（本実施形態では３つ）のバッフル板４６ａ，４６ｂとから構成される。内壁部材本体４５は、第１外壁部材４２と第２外壁部材４３とが密着して形成される外壁部材の内面と内接する円筒形状の部材である。内壁部材本体４５は、扁平多孔管６が貫通する第２貫通孔４５ａを複数（本実施形態では２つ）有する。この第２貫通孔４５ａは、第１外壁部材４２に設けられる第１貫通孔４２ｃと形状、および位置が一致し、扁平多孔管６が内壁部材本体４５の内部に第１外壁部材４２を介した状態で接続できるようになっている。バッフル板４６ａ，４６ｂは、上述したように流通孔４９が設けられたバッフル板４６ｂと、流通孔４９が無いバッフル板４６ａとがある。第１ヘッダ４においては、図４のように流通孔４９の無いバッフル板４６ａが流通孔４９の有るバッフル板４６ｂに挟まれるように配置される。また、第２ヘッダ５においては、図４のように流通孔５９の有るバッフル板５６ｂが流通孔５９の無いバッフル板５６ｂに挟まれるように配置される。そして、内壁部材４４は、４つの内壁部材本体４５が図５のように３つのバッフル板４６ａ，４６ｂと交互に配置され接続される。なお、第１貫通孔４２ｃと第２貫通孔４５ａとは、プレス加工により開けられる。

第１外壁部材４２と第２外壁部材４３とが密着して形成される外壁部材には、その上側（すなわち、第２方向Ｌ２の矢印の先端側）の面を覆う上面部材４７ａと、その下側の面を覆う下面部材４７ｂとが接合される。また、上面部材４７ａには冷媒を室外熱交換器２０から放出するための冷媒出口部４８が設けられ、下面部材４７ｂには冷媒を室外熱交換器２０に流入させるための冷媒入口部が設けられる。

第２ヘッダ５については、上述したように、第２ヘッダ５には第１ヘッダ４の冷媒入口部４１および冷媒出口部４８の有無と、流通孔４９が設けられたバッフル板４６ｂの位置のみである。このため、図５，６については第１ヘッダ４のみの記載とし、第２ヘッダ５の構造については、図５，６の第１ヘッダ４の４０番台の番号を５０番台の番号に置き換えたものとする。

＜特徴＞
下記における本実施形態の室外熱交換器２０の特徴の説明において、第１ヘッダ４の場合についてのみ記載するが第２ヘッダ５についても同様のことが言える。

（１）
本実施形態の室外熱交換器２０では、扁平多孔管６の両端に配置される第１ヘッダ４が、第１外壁部材４２、および、扁平多孔管６とは反対側の第２外壁部材４３、が接合されて成る外壁部材と、外壁部材の内面の全体に内接して密着する内壁部材４４とによって構成されている。

このように、第１ヘッダ４は、外壁部材と内壁部材４４との２重壁となっている。このため、外壁部材や内壁部材４４自体の板厚を大きくすることなく、第１ヘッダ４の側面の壁の板厚を厚くすることができる。このため、第１ヘッダ４を組み立てる際の加工性の容易さを保ったままに、ヘッダの耐圧性能を向上させることができる。したがって、製造コストをあまり増加させることなく、ヘッダの耐圧性能を向上させることができる。

（２）
本実施形態の室外熱交換器２０では、外壁部材は、第１外壁部材４２と第２外壁部材４３との２つの部材により構成される。第１外壁部材４２は扁平多孔管６と接続される側に配置され、第２外壁部材４３は扁平多孔管６とは反対側に配置される。すなわち、略円筒形状の第１ヘッダ４の扁平多孔管６に接続される側の半分が第１外壁部材４２であり、略円筒形状の第１ヘッダ４の扁平多孔管６とは接続されない第１外壁部材４２とは反対側の半分が第２外壁部材４３である。

このため、第１ヘッダ４を組み立てる際に、略円筒形状の内壁部材４４を、第１外壁部材４２と第２外壁部材４３とで、挟み込んで組み立てることができる。このため、外壁部材の内部に内壁部材４４を挿入することが容易になる。また、第１外壁部材４２および第２外壁部材４３を板状の材料をプレス加工により成型することができる。このため、板状の材料をクラッド材が積層された材質にすることにより、第１ヘッダ４を組み立てた後の接続においてロウ付け作業を容易にできる。

（３）
本実施形態の室外熱交換器２０では、第１外壁部材４２および第２外壁部材４３が、略円筒形状の冷媒が流通する部分（厳密にはその外側部分）の他に、第１外壁部材４２と第２外壁部材４３とが互いに接合するための密着面部材４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂを有している。密着面部材４２ａ，４２ｂは、長手方向が第２方向Ｌ２に延びる長方形の板状の形状であり、第１外壁部材４２において第１ヘッダ４の軸方向（第２方向Ｌ２）に対する断面における半円の円弧の両端に配置される。また、密着面部材４３ａ，４３ｂは、長手方向が第２方向Ｌ２に延びる長方形の板状の形状であり、第２外壁部材４３においても、第１外壁部材４２と同様に、第１ヘッダ４の軸方向（第２方向Ｌ２）に対する断面における半円の円弧の両端に配置される。すなわち、密着面部材４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂは、冷媒が流通する略円筒形状の長手方向に沿って第１外壁部材４２および第２外壁部材４３の第２方向Ｌ２に交差する面による断面の両端に配置されることになる。そして、第１外壁部材４２の両端部に設けられた密着面部材４２ａ，４２ｂと第２外壁部材４３の両端部に設けられた密着面部材４３ａ，４３ｂとが密着することにより、第１外壁部材４２と第２外壁部材４３とは略円筒形状の外壁部材を形成する。

したがって、第１外壁部材４２と第２外壁部材４３とを接合させる部分である密着面部材４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂの面積を広く取ることができる。このため、接合部分の強度を確保することができ、第１ヘッダ４を構成する外壁部材が２つの部材からなるような場合であっても、第１ヘッダ４の耐圧性能を向上させることができる。

また、第２外壁部材４３は、密着面部材４３ａ，４３ｂの第１方向における両端に複数（本実施形態では一端につき８つずつ）の爪部４３ｃを有する。このため、さらに第１外壁部材４２と第２外壁部材４３との接合強度を向上させることができる。

（４）
本実施形態に係る室外熱交換器２０では、第１外壁部材４２および第２外壁部材４３がプレス加工により成型され、内壁部材４４が押し出し加工により成型されている。したがって、第１ヘッダ４を構成する部材を容易に成型することができる。

（５）
本実施形態に係る室外熱交換器２０では、４つの略円筒形状の内壁部材本体４５によりバッフル板４６ａ，４６ｂを挟み込むことにより、第１ヘッダ４の内部空間を第２方向Ｌ２に対して４つの空間に仕切っている。

このように、本実施形態の室外熱交換器２０では、ヘッダとして機能する略円筒形状の部材に板状の仕切部材を挿入するための挿入口を設けて、挿入口から仕切部材を挿入することにより内部空間を区切る形式ではない。このため、仕切部材の位置決めが容易であり第１ヘッダ４の組立の精度を容易に高くすることができる。

（６）
本実施形態に係る室外熱交換器２０では、第１ヘッダ４のバッフル板４６ｂには、冷媒が流通可能な複数（本実施形態では９つ）の流通孔４９（図４参照）が設けられており、第１ヘッダ４の内部空間の第２空間Ｓ１２から第３空間Ｓ１３へは冷媒が流通可能な状態となっている。また、第２ヘッダ５のバッフル板５６ｂには、冷媒が流通可能な流通孔５９（図４参照）が設けられており、第２ヘッダ５の内部空間の第１空間Ｓ２１から第２空間Ｓ２２へと、第３空間Ｓ２３から第４空間Ｓ２４へとは、冷媒が流通可能な状態となっている。

したがって、冷媒が流通孔４９，５９を有するバッフル板４６ｂ，５６ｂを通過することになる。このため、冷媒の偏流がある場合に、流通孔４９，５９を通る際にオリフィス効果により冷媒の偏流を解消できる。このため、各ヘッダ４，５の構造を、各ヘッダ４，５の内部に冷媒の偏流が発生しにくいものとすることができる。

＜変形例＞
（１）
上記実施形態の室外熱交換器２０では、各ヘッダ４，５の内部にバッフル板４６ａ，４６ｂ，５６ａ，５６ｂが挿入される構造となっているが、バッフル板４６ａ，４６ｂ，５６ａ，５６ｂは無くても良い。また、これに伴い、室外熱交換器２０では、冷媒が蛇行するように扁平多孔管６の内部をその流れ方向を変えながら流れる構造となっているが、これに限るものではない。さらに、扁平多孔管６の本数、コルゲートフィン７の数、内壁部材本体４５の数なども、上記実施形態に限定するものではない。

（２）
上記実施形態の室外熱交換器２０では、第１ヘッダ４に冷媒入口部４１および冷媒出口部４８の両方が設けられているが、これに限らず、冷媒入口部４１および冷媒出口部４８の少なくともいずれか一方が第２ヘッダ５に設けられるようなものであっても良い。

（３）
上記実施形態の室外熱交換器２０では、各ヘッダ４，５は略円筒形状となっているが、これに限定するものではなく、例えば直方体形状であっても良い。

（４）
上記実施形態の室外熱交換器２０では、バッフル板４６ｂ，５６ｂには、９つの流通孔４９，５９が設けられているがこれに限らずに、図７に示すように１つであっても良いし、図８に示すように９つ以外の複数であっても良い。また、複数の流通孔４９，５９の配置の仕方も、図４のような格子状の配置に限定するものではなく、例えば千鳥格子のように配置しても構わない（図８参照）。

（５）
上記実施形態の室外熱交換器２０では、爪部４３ｃは、第２外壁部材４３に設けられているが、これに限らず、第１外壁部材４２に設けられていても良いし、両方に設けられていても良いし、特になくても良い。また、第１外壁部材４２および第２外壁部材４３を固定するような構造であれば爪部４３ｃに限定するものではない。

（６）
上記実施形態の室外熱交換器２０では、密着面部材４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂは、第２方向Ｌ２と第３方向Ｌ３とが形成する面に平行に配置されているが、これに限らない。また、例えば図９のように第１外壁部材８２に、第２外壁部材８３の外側の密着面Ａ１，Ａ２に内接するような密着面部材８３ａ，８３ｂとしても良い。

（７）
上記実施形態の室外熱交換器２０では、第１外壁部材４２および第２外壁部材４３は、プレス加工により成型されているが、押し出し加工により成型しても良い。ただし、この場合においても第１貫通孔４２ｃはプレス加工により開けられることになる。

（８）
上記実施形態に係る室外熱交換器２０では、冷媒としてＣＯ_２を採用しているが、これに限らずに、他の高圧圧力条件下で作動する冷媒を利用しても良いし、ＨＦＣ冷媒などのフロン系の冷媒などであっても良い。ＨＦＣ冷媒などのフロン系の冷媒である場合には、より容易に耐圧性能を確保できる。

（９）
上記実施形態の室外熱交換器２０では、上記実施形態の構造を室外機２に搭載される室外熱交換器に採用しているが、これに限るものではなく、冷媒と空気とを熱交換させる熱交換器であれば、室内熱交換器、補助熱交換器などに採用しても良い。

（１０）
上記実施形態の室外熱交換器２０では、冷媒流路が複数内部に形成された扁平多孔管６を利用しているが、冷媒流路が複数内部にあることに限るものではなく、扁平管であれば良い。

（１１）
上記実施形態の室外熱交換器２０では、第１ヘッダ４の外壁部材が第１外壁部材４２と第２外壁部材４３との２つの部材により構成されているが、これに限らず、１つの部材であっても良い。すなわち、上記実施形態の場合には、例えば、内壁部材４４の外面にちょうどその内面が外接するような略円筒形状となる。そしてこの場合に、その外壁部材の内側に内壁部材を挿入して組み立てることになる。

（１２）
上記実施形態の室外熱交換器２０では、第１外壁部材４２，５２または第２外壁部材４３，５３と内壁部材４４，５４とは、扁平多孔管６を第１貫通孔４２ｃ，５２ｃと第２貫通孔４５ａ，５５ａとを貫通させる際に、位置決めされて固定されることになるが、これに限らずに、予め内壁部材４４，５４および第１外壁部材４２，５２または第２外壁部材４３，５３に互いに位置決めされる部位を設けても構わない。

例えば図１０および図１１のように、第１外壁部材４２に複数の孔４２ｄを設ける。そして、内壁部材４４に複数の孔４２ｄと嵌合する形状の凸部４５ｂを設ける。このように第１外壁部材４２と内壁部材４４とに互いに嵌合する形状の部材を設けて位置決めを容易にできる構造にしても良い。なお、この場合に、第１外壁部材４２を貫通する複数の孔４２ｄである必要はなく、凸部４５ｂと嵌合する形状の凹部であっても良い。また、複数の孔４２ｄは、第１外壁部材４２に限らずに第２外壁部材４３に設けても良い。

また、図１２のように、内壁部材４４に複数の孔４５ｃを設け、第１外壁部材４２に複数の孔４５ｃと嵌合する形状の凸部４２ｅを設けることにより、内壁部材４４と第１外壁部材４２との位置決めを容易にできる構造にしても良い。なお、この場合に、内壁部材４４を貫通する複数の孔４５ｃである必要はなく、凸部４２ｅと嵌合する形状の凹部であっても良い。また、複数の凸部４２ｅは、第１外壁部材４２に限らずに第２外壁部材４３に設けても良い。

（１３）
変形例（１２）の室外熱交換器２０では、外壁部材４２，５２，４３，５３、または、内壁部材４４に、それぞれが嵌合する構造の凹部または孔と、凸部とをそれぞれに設けているが、これに限らない。例えば、外壁部材４２，５２，４３，５３と内壁部材４４とに、図１３のように、第１外壁部材４２に第１受け孔４２ｆを設け、内壁部材４４に第２受け孔４５ｄを設け、第１受け孔４２ｆと第２受け孔４５ｄとをピン部材６０によって貫通させることにより、内壁部材４４と第１外壁部材４２との位置決めを容易にできる構造にしても良い。このとき第１受け孔４２ｆと第２受け孔４５ｄとの形状はピン部材６０によって貫通されるように、開口の大きさが等しい。なお、この場合に、外壁部材は、第１外壁部材４２と第２外壁部材４３と分かれている必要はなく、内壁部材４４の外周面と密着する内周面を有する一体化した外壁部材であっても良い。

（１４）
変形例（１２）および変形例（１３）の室外熱交換器２０では、筒状の内壁部材４４はその断面形状において外周形状の円と内周形状の円とが同心円となっているがこれに限らない。例えば、図１４，１５のように、断面形状において外周形状の円と内周形状の円４５ｅとが偏芯している内壁部材４４ａであっても良い。なお、内壁部材４４ａを利用する場合には、ヘッダの組立の際に、内壁部材４４ａが外壁部材４２，５２，４３，５３に対して円周方向に回転しやすくなるが、第１受け孔４２ｆと第２受け孔４５ｄとをピン部材６０によって貫通させることにより、内壁部材４４と第１外壁部材４２との位置決めを容易にできる構造としているため、内壁部材４４ａが外壁部材４２，５２，４３，５３に対して円周方向に回転することを防ぐことができる。

なお、図１４，１５においては、変形例（１３）のピン部材６０を追加する構造としているが、変形例（１２）のように、凹部または孔に対して凸部を嵌合させる構造であっても良い。変形例（１２）の構造であって、内壁部材が偏芯である場合においても、内壁部材が外壁部材日して円周方向に回転することを防ぐことができる。

本発明に係る熱交換器は、耐圧性能を向上させることができ、高圧圧力で作動する冷媒に対応した熱交換器等として有用である。

４ 第１ヘッダ（ヘッダ）
５ 第２ヘッダ（ヘッダ）
６ 扁平多孔管（扁平管）
７ コルゲートフィン（伝熱フィン）
９ 空気流路
２０ 室外熱交換器（熱交換器）
４２、５２ 第１外壁部材（外壁部材、第１外壁部材）
４２ｄ 孔（凹部または孔）
４２ｅ 凸部
４２ｆ 第１受け孔
４３、５３ 第２外壁部材（外壁部材、第２外壁部材）
４３ｃ 爪部
４４、５４ 内壁部材
４５，５５ 押出管
４５ｂ 凸部
４５ｃ 孔（凹部または孔）
４５ｄ 第２受け孔
４６ａ，４６ｂ，５６ａ，５６ｂ 仕切部材
４２ｃ、５２ｃ 第１貫通孔
４５ａ、５５ａ 第２貫通孔
４９，５９ 流通孔
４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ 第１密着面部材
５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ 第２密着面部材
６０ ピン部材
Ｌ１ 第１方向
Ｌ２ 第２方向

特開２０００−８１２９４号公報

Claims (13)

1. 冷媒が流通可能であり第１方向（Ｌ１）に沿って延びる扁平管（６）と、
   前記扁平管（６）と共に、空気流が流通可能な空気流路（９）を形成する伝熱フィン（７）と、
   前記扁平管（６）の両端に接続され、前記冷媒が流通可能であり、前記第１方向（Ｌ１）と交差する第２方向（Ｌ２）に沿って延びる筒状のヘッダ（４，５）と、
   を備え、
   前記ヘッダ（４，５）は、筒状の外壁部材（４２，４３，５２，５３）と、前記外壁部材（４２，４３，５２，５３）の内面とその外面が隙間無く密着する筒状の内壁部材（４４，５４）と、から成る、
   熱交換器（２０）。
2. 前記外壁部材（４２，４３，５２，５３）は、前記扁平管（６）と接続される第１外壁部材（４２，５２）と、前記第１外壁部材（４２，５２）と接合し前記第１外壁部材（４２，５２）と共に前記ヘッダ（６）の外壁を形成する第２外壁部材（４３，５３）と、を有する、
   請求項１に記載の熱交換器（２０）。
3. 前記内壁部材と前記外壁部材とを貫通するピン部材（６０）をさらに備え、
   前記外壁部材は、前記ピン部材に貫通される第１受け孔（４２ｆ）を有し、
   前記内壁部材は、前記ピン部材に貫通される第２受け孔（４５ｄ）を有する、
   請求項１または２に記載の熱交換器（２０）。
4. 前記内壁部材は、凹部または孔（４５ｃ）を有し、
   前記第１外壁部材または前記第２外壁部材は、前記凹部または前記孔と嵌合する凸部（４２ｅ）を有する、
   請求項２に記載の熱交換器（２０）。
5. 前記内壁部材は、凸部（４５ｂ）を有し、
   前記第１外壁部材または前記第２外壁部材は、前記凸部と嵌合する凹部または孔（４２ｄ）を有する、
   請求項２に記載の熱交換器（２０）。
6. 前記第１外壁部材（４２，５２）は、前記扁平管（６）が貫通する第１貫通孔（４２ｃ）を有し、
   前記内壁部材（４４，５４）は、前記第１外壁部材（４２，５２）と接する側であって、前記第１貫通孔（４２ｃ，５２ｃ）と一致する位置に、前記扁平管（６）が貫通する第２貫通孔（４５ａ，５５ａ）を有する、
   請求項２から５のいずれかに記載の熱交換器（２０）。
7. 前記第１外壁部材（４２，５２）および前記第２外壁部材（４３，５３）は、クラッド材が積層されたアルミニウム板により成型される、
   請求項２から６のいずれかに記載の熱交換器（２０）。
8. 前記第１外壁部材（４２，５２）は、前記第２方向（Ｌ２）に交差する面による断面の両端部において、長手方向が前記第２方向（Ｌ２）に沿って延びる矩形の第１密着面部材（４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ）を有し、
   前記第２外壁部材（４３，５３）は、前記第２方向（Ｌ２）に交差する面による断面の両端部において、長手方向が前記第２方向（Ｌ２）に沿って延びる矩形の第２密着面部材（５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ）を有し、
   前記第１密着面部材（４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ）と前記第２密着面部材（５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ）とは、互いに密着する、
   請求項２から７のいずれかに記載の熱交換器（２０）。
9. 前記第１外壁部材（４２，５２）または前記第２外壁部材（４３，５３）の少なくとも一方の前記密着面部材（４３ａ，４３ｂ，５３ａ，５３ｂ）には、その密着面部材（４３ａ，４３ｂ，５３ａ，５３ｂ）と共にもう一方の前記密着面部材（４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ）を挟み込んで固定する爪部（４３ｃ，５３ｃ）が設けられる、
   請求項８に記載の熱交換器（２０）。
10. 前記内壁部材（４４，５４）は、複数の押出管（４５，５５）と、前記複数の押出管（４５，５５）の間に設けられ前記ヘッダ（４，５）の内部空間を前記第２方向（Ｌ２）に複数に仕切る板状の仕切部材（４６ａ，４６ｂ，５６ａ，５６ｂ）と、から成る、
    請求項１から９のいずれかに記載の熱交換器（２０）。
11. 前記押出管（４５，５５）は、押し出し加工により成型される、
    請求項１０に記載の熱交換器（２０）。
12. 前記仕切部材（４６ｂ，５６ｂ）は、冷媒が流通可能であって、ヘッダの内径よりも直径が小さい流通孔（４９，５９）を少なくとも１つ以上有する、
    請求項１０または１１に記載の熱交換器（２０）。
13. 前記外壁部材（４２，４３，５２，５３）と前記内壁部材（４４，５４）とは、ロウ付けにより接合される、
    請求項１から１２のいずれかに記載の熱交換器（２０）。

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