JP2012072997A - 熱交換器及び熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッダの耐圧強度を向上しつつ、性能を維持できる熱交換器を提供する。
【解決手段】ヘッダ１３と、複数の扁平管１１ａ〜１１ｈとを備える。ヘッダ１３は、上下方向に延び、内部を冷媒が流れる。複数の扁平管１１ａ〜１１ｈは、各々が異なる高さ位置でヘッダ１３に挿入され、内部を冷媒が流れる。ヘッダ１３は、第１外殻壁形成部材１３１と、一体成形部材１３２とを有する。第１外殻壁形成部材１３１は、外殻壁の一部を形成する。一体成形部材１３２は、複数のブロック部１３４ａ〜１３４ｉと、第２外殻壁形成部１３３と、が一体成形される。複数のブロック部１３４ａ〜１３４ｉは、組み立てた後の第１外殻壁形成部材１３１及び第２外殻壁形成部１３３の内部に位置し、各々にヘッダ１３の長手方向に貫通する孔が形成される。第２外殻壁形成部１３３は、外殻壁の残りを形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱交換器及び熱交換器の製造方法に関する。

従来、特許文献１（特開２００６−２８４１３３号公報）に記載のように、鉛直方向に延びるヘッダと、そのヘッダの長手に直交する方向に延びヘッダに挿入する複数の扁平管とを備え、扁平管に形成される複数の穴を流れる冷媒と扁平管の外方を扁平管の幅方向（短手方向）に流れる空気との間で熱交換させる積層型の熱交換器が提案されている。

特許文献１（特開２００６−２８４１３３号公報）に記載のような熱交換器において、例えば、高圧冷媒（例えば、ＣＯ２冷媒）が流れる場合、耐圧強度の向上が要求される。ヘッダの耐圧強度向上の対策としては、ヘッダの横断面積を小さくすることが考えられる。しかし、そうすると、それに伴い扁平管の幅を小さくすることになるので、熱交換器の性能に影響がでることが懸念される。

そこで、本発明の課題は、ヘッダの耐圧強度を向上しつつ、性能を維持できる熱交換器及び熱交換器の製造方法を提供することにある。

本発明の第１観点に係る熱交換器は、ヘッダと、複数の扁平管とを備える。ヘッダは、上下方向に延び、内部を冷媒が流れる。複数の扁平管は、各々が異なる高さ位置でヘッダに挿入され、内部を冷媒が流れる。ヘッダは、第１外殻壁形成部材と、一体成形部材とを有する。第１外殻壁形成部材は、外殻壁の一部を形成する。一体成形部材は、第２外殻壁形成部と、複数のブロック部と、が一体成形される。第２外殻壁形成部は、外殻壁の残りを形成する。複数のブロック部は、組み立てた後の第１外殻壁形成部材及び第２外殻壁形成部の内部に異なる高さで位置し、各々にヘッダの長手方向に貫通する孔が形成される。

本発明の第１観点に係る熱交換器では、例えば、複数のブロック部に形成される孔を冷媒が通ることによって、ヘッダの横断面積を小さくしなくても、冷媒が通る流路の、冷媒が流れる方向に直交する断面積（横断面積）は小さくなる。すなわち、耐圧強度を向上できる。また、ブロック部は異なる高さ位置に位置しているので、例えば、各ブロック部の隙間部分に扁平管が挿入されれば、ヘッダ自体の横断面積を小さくしなくてもすむ。よって、性能も維持できる。

本発明の第２観点に係る熱交換器は、第１観点に係る熱交換器であって、第１外殻壁形成部材又は第２外殻壁形成部には、複数の扁平管を挿入するための複数の扁平管用穴が形成される。

本発明の第２観点に係る熱交換器では、異なる高さ位置に位置する各ブロック部の隙間に扁平管を挿入することができる。ここで、複数のブロック部と第２外殻壁形成部とは、一体成形されている。よって、扁平管用穴に扁平管を挿入する際、ブロック部が動いて扁平管用穴を塞ぐことを防止できる。従って、施工者の作業効率を向上できる。

本発明の第３観点に係る熱交換器は、第１観点又は第２観点に係る熱交換器であって、第１外殻壁形成部材は、コの字状の、第１側面部、第２側面部及び第３側面部を有する。そして、第１外殻壁形成部材には、それらの側面に囲まれた第１空間が形成されている。一体成形部材は、第１空間を塞ぐように装着されて、ブロック部の外周部が、第１外殻壁形成部材の、第１側面部、第２側面部及び第３側面部の内面に接する。

本発明の第３観点に係る熱交換器では、一体成形部材が第１空間を塞ぐように装着されることで、冷媒が流通できる流路は、扁平管を挿入するための隙間部分以外は、ブロック部に形成される孔部分となる。よって、ヘッダ自体の横断面積を小さくしなくても、耐圧強度を向上できる。

本発明の第４観点に係る熱交換器は、第１観点〜第３観点のいずれかに係る熱交換器であって、ブロック部は、ヘッダの長手方向に所定の間隔を空けて位置し、所定の間隔は、扁平管の厚みと同じである。

本発明の第４観点に係る熱交換器では、ヘッダ内に扁平管を挿入するための隙間が確保されていることにより、扁平管を容易に挿入できる。また、各ブロック間の隙間のヘッダの長手方向の長さが、扁平管の厚みと同じであることにより、ヘッダ内は、扁平管を挿入するための隙間以外の部分は、孔が形成されるブロック部によって塞がれている。これにより、さらに耐圧強度を向上できる。

本発明の第５観点に係る熱交換器は、第１観点〜第４観点のいずれかに係る熱交換器であって、第２外殻壁形成部と複数のブロック部とは、押し出し成形を含んで一体成形され、ブロック材に形成される孔は、ドリル加工によって形成される。

本発明の第５観点に係る熱交換器では、第２外郭壁形成部とブロック部とを一体成形することによって、扁平管を挿入する際、ブロック部の移動を規制できるので、作業効率が向上する。

また、例えば、ブロック部と第２外殻壁形成部とが一体成形されておらず、複数のブロック部がそれぞれ１つのブロック部材であった場合、１つ１つのブロック部材に孔を形成するのは、施工者の作業の手間を考えると好ましくない。

そこで、本発明の第５観点に係る熱交換器では、第２外殻壁形成部と一体成形されているブロック部に一気にドリル加工により孔を形成することで、１つ１つのブロック部材に孔を形成する場合に比べて作業効率の向上が図れる。

本発明の第６観点に係る熱交換器は、第３観点のいずれかに係る熱交換器であって、第１外殻壁形成部材の第１側面部と第２側面部とによって形成される角部分、第１外殻壁形成部材の第２側面部と第３側面部とによって形成される角部分、ブロック部の第１側面部及び第２側面部に接する角部分、及び、ブロック部の第２側面部及び第３側面部に接する角部分には、Ｒ加工が施されている。

本発明の第６観点に係る熱交換器では、Ｒ加工を施すことにより、その部分には、平均的に力がかかるため、耐圧強度が向上する。

本発明の第７観点に係る熱交換器の製造方法は、第２観点に係る熱交換器の製造方法であって、第１外殻壁形成部材成形ステップと、一体成形ステップと、扁平管用穴形成ステップと、孔形成ステップと、装着ステップと、挿入ステップとを備える。第１外殻壁形成部材成形ステップでは、第１外殻壁形成部材を成形する。一体成形ステップでは、第２外殻壁形成部と複数のブロック部とを一体成形して一体成形部材を成形する。扁平管用穴形成ステップでは、第１外殻壁形成部材又は第２外殻壁形成部に、複数の扁平管を挿入するための扁平管用穴を形成する。孔形成ステップでは、一体成形ステップの後に、複数のブロック部に、ヘッダの長手方向に貫通する孔を形成する。装着ステップでは、孔形成ステップの後に、第１外殻壁形成部材を、一体成形部材に装着する。挿入ステップでは、扁平管用穴に、扁平管を挿入する。

本発明の第７観点に係る熱交換器の製造方法では、例えば、複数のブロック部に形成される孔を冷媒が通ることによって、ヘッダの横断面積を小さくしなくても、冷媒が通る流路の横断面積は小さくなる。すなわち、耐圧強度が向上する熱交換器を製造できる。また、ヘッダ自体の横断面積を小さくしなくてもすむので、性能も維持した熱交換器を製造できる。また、扁平管用穴に扁平管を挿入する際、ブロック部が動いて扁平管用穴を塞ぐことを防止できる。従って、施工者の作業効率を向上できる熱交換器を製造できる。

本発明の第１観点に係る熱交換器では、ヘッダの耐圧強度を向上しつつ、性能を維持できる。

本発明の第２観点に係る熱交換器では、扁平管用穴に扁平管を挿入する際、ブロック部が動いて扁平管用穴を塞ぐことを防止でき、施工者の作業効率を向上できる。

本発明の第３観点に係る熱交換器では、ヘッダの横断面積を小さくしなくても、耐圧強度を向上できる。

本発明の第４観点に係る熱交換器では、耐圧強度を向上できる。

本発明の第５観点に係る熱交換器では、作業効率の向上が図れる。

本発明の第６観点に係る熱交換器では、耐圧強度が向上する。

本発明の第７観点に係る熱交換器の製造方法では、耐圧強度を向上し、性能を維持でき、施工者の作業効率を向上できる熱交換器を製造できる。

熱交換器の概略構成図。 図１のII部の拡大図。 第１ヘッダ及び扁平管を示す概略斜視図（平置き状態）。 第１外殻壁形成部材を示す概略斜視図（平置き状態）。 一体成形部材を示す概略斜視図（平置き状態）。 第１外殻壁形成部材、第１部材及び第２部材を示す概略斜視図（平置き状態）。 第１外殻壁形成部材を一体成形部材に装着した状態の平面図。 変形例１Ｂに係る第１外殻壁形成部材を示す概略斜視図（平置き状態）。 変形例１Ｂに係る第１外殻壁形成部材及び扁平管を示す概略斜視図（平置き状態）。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る熱交換器１について説明する。

（１）熱交換器１の構成
図１は、熱交換器１の概略構成図である。図２は、図１のII部の拡大図である。

熱交換器１は、空気を冷却源又は加熱源として、冷媒の凝縮や蒸発を行う熱交換器であり、例えば、蒸気圧縮式の冷凍装置の冷媒回路を構成する熱交換器として採用されるものである。ここでは、冷媒回路を循環する冷媒として、二酸化炭素冷媒を使用するものとする。

熱交換器１は、図１や図２に示すように、主として、複数の扁平管１１ａ〜１１ｈと、伝熱フィン１２と、１対のヘッダ１３，１４とを有している。以下、これらについて説明する。

（１−１）扁平管１１ａ〜１１ｈ
各扁平管１１ａ〜１１ｈは、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属部材を、押し出し成形をすることによって形成される。各扁平管１１ａ〜１１ｈは、後述するヘッダ１３，１４の長手方向に直交する方向に長く延び、図２に示すように、長尺で幅広の平面部１１１が上下方向（ヘッダ１３，１４の長手方向）に向く状態で上下方向に所定の間隔を空けて配置されている。各扁平管１１ａ〜１１ｈには、内部に複数の流路穴１１２が形成されており、これらの流路穴１１２には冷媒が流れる。具体的には、複数の流路穴１１２は、各扁平管１１ａ〜１１ｈを、その長手方向に貫通するように、その短手方向に並んで形成されている。

なお、ここでは、扁平管１１ａ〜１１ｈは８本配置されているが、本数はこれに限られるものではない。

（１−２）伝熱フィン１２
伝熱フィン１２は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属部材から構成され、板状部材が長手方向に波形に折り曲げられることによって形成される波形フィンである。伝熱フィン１２は、各扁平管１１ａ〜１１ｈに挟まれた空間に配置されている。伝熱フィン１２は、その上端の山折りの部分が平面部１１１の下面にロウ付け等によって接合され、その下端の谷折りの部分が平面部１１１の上部にロウ付け等によって接合されている。また、伝熱フィン１２には、熱交換効率を向上させるための複数の切り起こし部１２ａがルーバー状に切り起こされている。切り起こし部１２ａは、空気流れ方向（各扁平管１１ａ〜１１ｈの短手方向（幅方向）に向かって流れる空気の流れ方向）の上流側部分と下流側部分とで、空気流れ方向に対する傾斜方向が逆になるように形成されている。

（１−３）ヘッダ１３，１４
ヘッダ１３，１４は、図１に示すように、互いに離間しており、それぞれが上下方向（具体的には、鉛直方向）に延びる角筒形状をした部材である。ヘッダ１３，１４の外面には、それぞれ、その長手方向に沿って異なる高さ位置で（具体的には、所定の間隔を空けて）、複数の扁平管用穴（ここには、後述する第１ヘッダ１３に形成される扁平管用穴１２１ａ〜１２１ｈ（図３を参照）が含まれる）が形成されている。そして、これらの扁平管用穴には、ヘッダ１３，１４の長手方向に交差する方向（具体的には、直交する方向）に延びる各扁平管１１ａ〜１１ｈの長手方向の両端部が挿入している。よって、ヘッダ１３，１４は、それぞれ、各扁平管１１ａ〜１１ｈを支持する機能と、冷媒を各扁平管１１ａ〜１１ｈ（具体的には、各扁平管１１ａ〜１１ｈに形成される複数の流路穴１１２）に流入させる機能と、各扁平管１１ａ〜１１ｈ（具体的には、各扁平管１１ａ〜１１ｈに形成される複数の流路穴１１２）から流出する冷媒を集合させる機能とを有している。なお、扁平管用穴は、プレス加工等によって形成される。

なお、以下の説明においては、説明の便宜上、図１における左側のヘッダを第１ヘッダ１３とし、図１における右側のヘッダを第２ヘッダ１４とする。なお、ヘッダ１３，１４の構成は図１に示すものに限られず、種々の構成を適用可能である。

第１ヘッダ１３は、その外周部に開口１３０が形成され、上端及び下端が閉じられた上下方向に延びる円筒状の部材である。開口１３０は、冷媒を、第１ヘッダ１３内に流入させる、又は、第１ヘッダ１３から外方に流出させる機能を有する。具体的には、開口１３０は、熱交換器１が冷媒の蒸発器として機能する場合は、冷媒の入口となり、熱交換器１が冷媒の凝縮器として機能する場合は、冷媒の出口となる。

第２ヘッダ１４は、外周部に開口１４０が形成され、上端及び下端が閉じられた上下方向に延びる筒状の部材である。開口１４０は、冷媒を、第２ヘッダ１４内に流入させる、又は、第２ヘッダ１４から外方に流出させる機能を有する。具体的には、開口１４０は、熱交換器１が冷媒の凝縮器として機能する場合は、冷媒の入口となり、熱交換器１が冷媒の蒸発器として機能する場合は、冷媒の出口となる。

なお、開口１３０及び開口１４０は、プレス加工等によって形成される。また、開口１３０及び開口１４０には、冷媒が流れる配管１５１，１５２が接続される。

（２）ヘッダ１３，１４の具体的な構成について
第１ヘッダ１３及び第２ヘッダ１４は、同様の構成を有する。よって、以下の説明においては、第１ヘッダ１３の構成についてのみ説明し、第２ヘッダ１４の構成については説明を省略する。なお、第１ヘッダ１３は、本来鉛直方向に延びるように立てられて使用されるものであるが、（２）では、第１ヘッダ１３を平置きにした状態で説明を行う。そして、ここでは、上下左右、前後といった方向を示す言葉を用いるが、特に断りのない限り、当該方向は、図３に示す方向を意味するものとする。

図３は、第１ヘッダ１３及び扁平管１１ａ〜１１ｈを示す概略斜視図である。図４は、第１外殻壁形成部材１３１を示す概略斜視図である。図５は、一体成形部材１３２を示す概略斜視図である。図６は、第１外殻壁形成部材１３１、第１部材１３５及び第２部材１３６を示す概略斜視図である。図７は、第１外殻壁形成部材１３１を一体成形部材１３２に装着した状態の平面図である。

第１ヘッダ１３は、図３等に示すように、その長手方向（左右方向）の両端（左右端）及び所定の内部空間が塞がれる角筒形状を有し、主として、第１ヘッダ１３の外殻壁の一部を形成する第１外殻壁形成部材１３１と、第１ヘッダ１３の残りの外殻壁を形成する第２外殻壁形成部１３３と複数のブロック部１３４ａ〜１３４ｉとが一体成形される一体成形部材１３２と、第１ヘッダ１３の外殻壁の長手方向の両端面に接続される第１部材１３５及び第２部材１３６とを有している。

（２−１）第１外殻壁形成部材１３１
第１外殻壁形成部材１３１は、図４に示すように、その長手方向に直交する方向（上下方向）に切断される断面がコの字形状（チャンネル形状）を有する。具体的には、第１外殻壁形成部材１３１は、直方体形状の、第１側面部１３１ａ、第２側面部１３１ｂ、及び、第３側面部１３１ｃを有している。そして、これらの第１側面部１３１ａ、第２側面部１３１ｂ、及び、第３側面部１３１ｃによって、所定方向（具体的には、下方）に開放された第１空間Ｓ１が形成されている。

また、第１外殻壁形成部材１３１には、第１側面部１３１ａ及び第３側面部１３１ｃに、それぞれ、その長手方向（左右方向）の一端から他端にかけて延び且つその短手方向（前後方向）に突出する凸部１３９ａ、１３９ｂが形成されている。

また、図７に示すように、第１外殻壁形成部材１３１の第１側面部１３１ａと第２側面部１３１ｂとによって形成される角Ｃ１部分と、第２側面部１３１ｂと第３側面部１３１ｃとによって形成される角Ｃ２部分とには、Ｒ加工が施されている。

（２−２）一体成形部材１３２
一体成形部材１３２は、図５に示すように、その上下方向に切断される断面形状が櫛歯形状を有する。

一体成形部材１３２は、アルミニウム等の金属部材が、押し出し成形等をされることによって一体成形される。具体的には、まずは、アルミニウム等の金属部材が押し出し成形されることによって、直方体形状の部材が形成される。次に、機械加工によって、所定の間隔で、扁平管１１ａ〜１１ｈに形成される複数の流路穴１１２と連通するために必要な隙間Ｓ２を形成する。そして、ブロック部１３４ａ〜１３４ｉに孔１３７ａ〜１３７ｉ（後述する）が形成されて、第２外殻壁形成部１３３と複数のブロック部１３４ａ〜１３４ｉとを有する一体成形部材１３２が成形される。

第２外殻壁形成部１３３は、平板形状を有し、その上面に、その長手方向に沿って所定の間隔を空けて複数のブロック部１３４ａ〜１３４ｉが位置している。

第２外殻壁形成部１３３には、その上下方向に貫通し、隙間Ｓ２に連通する扁平管用穴１２１ａ〜１２１ｈが形成されている。これにより、隙間Ｓ２と、扁平管１１ａ〜１１ｈに形成される複数の流路穴１１２との冷媒の流通のやり取りが可能になる。

また、第２外殻壁形成部１３３には、その前面に、第１外殻壁形成部材１３１に形成される凸部１３９ａに嵌められるキー溝１３３ａが形成されている。なお、第２外殻壁形成部１３３には、その後面に、第１外殻壁形成部材１３１に形成される凸部１３９ｂに嵌められるキー溝（図示せず）が形成されている。当該キー溝１３３ａは、溝加工を行うことによって形成される。

ブロック部１３４ａ〜１３４ｉは、角筒形状を有する。ブロック部１３４ａ〜１３４ｉは、内部に第１ヘッダ１３の長手方向（左右方向）に貫通する孔１３７ａ〜１３７ｉが形成されている。当該孔１３７ａ〜１３７ｉは、ドリル加工によって、一気に形成される。

一体成形部材１３２は、第１外殻壁形成部材１３１に嵌合し、第１外殻壁形成部材１３１に形成される第１空間Ｓ１を塞ぐように、第１外殻壁形成部材１３１に装着されて接合される。

具体的には、一体成形部材１３２に第１外殻壁形成部材１３１が装着された状態において、複数のブロック部１３４ａ〜１３４ｉの、第１ヘッダ１３の長手方向を軸方向とする外周側面のうち第２外殻壁形成部１３３に接していない３つの第４側面（すなわち、前面）、第５側面（すなわち、上面）及び第６側面（すなわち、後面）（ブロック部の外周部に相当）は、それぞれ、第１外殻壁形成部材１３１の第１側面部１３１ａ、第２側面部１３１ｂ、及び、第３側面部１３１ｃの内面に接する。また、一体成形部材１３２に第１外殻壁形成部材１３１が装着された状態において、一体成形部材１３２の第２外殻壁形成部１３３のその短手方向の両端面（前面及び後面）は、第１外殻壁形成部材１３１の第１側面部１３１ａ及び第３側面部１３１ｃの内面に接する。

図７に示すように、各ブロック部１３４ａ〜１３４ｉの、第４側面と第５側面とによって形成される角Ｃ３部分（第１外殻壁形成部材１３１の第１側面部１３１ａ及び第２側面部１３１ｂに接する角部分）と、第５側面と第６側面とによって形成される角Ｃ４部分（第１外殻壁形成部材１３１の第２側面部１３１ｂ及び第３側面部１３１ｃに接する角部分）とには、Ｒ加工が施されている。なお、これらのブロック部１３４ａ〜１３４ｉに形成されるＲは、第１外殻壁形成部材１３１に形成されるＲと同じである。

（２−３）第１部材１３５及び第２部材１３６
第１部材１３５及び第２部材１３６は、図６に示すように、前後方向、上下方向に視た形状が凸形状を有し、その一部が第１空間Ｓに嵌まるように接続される。

具体的には、第１部材１３５は、第１空間Ｓ１に嵌まる第１部１３５ａと、第１外殻壁形成部材１３１のその長手方向の一方の端面（右側面）に接する第２部１３５ｂとを有する。

第１部材１３５が、第１外殻壁形成部材１３１及び一体成形部材１３２に装着された状態においては、第１部１３５ａの、前面２３５ａ、上面２３５ｂ、前面２３５ａに対向する後面２３５ｃは、それぞれ、第１外殻壁形成部材１３１の第１側面部１３１ａ、第２側面部１３１ｂ、第３側面部１３１ｃに接する。また、第１部１３５ａの左面２３５ｄは、第２外殻壁形成部１３３の右側面に接する。

第２部材１３６も第１部材と同様に、第１空間Ｓ１に嵌まる第３部１３６ａと、第１外殻壁形成部材１３１のその長手方向の他方の端面（左側面）に接する第４部１３６ｂとを有する。

第２部材１３６が、第１外殻壁形成部材１３１及び一体成形部材１３２に装着された状態においては、第３部１３６ａの、前面２３６ａ、上面２３６ｂ、前面２３６ａに対向する後面２３６ｃは、それぞれ、第１外殻壁形成部材１３１の第１側面部１３１ａ、第２側面部１３１ｂ及び第３側面部１３１ｃに接する。また、第３部１３６ａの右面２３６ｄは、第２外殻壁形成部１３３の左側面に接する。

以上のように、第１ヘッダ１３の外殻壁は、第１外殻壁形成部材１３１及び第２外殻壁形成部１３３によって形成されている。また、第１ヘッダ１３が本来の組み立て状態である鉛直方向に延びるように立てられた状態において、第１ヘッダ１３内には、その鉛直方向に所定の間隔を空けてブロック部１３４ａ〜１３４ｉが位置している。そして、第１ヘッダ１３内においては、冷媒は、ブロック部１３４ａ〜１３４ｉに形成される孔１３７ａ〜１３７ｉ及び隙間Ｓ２を流れている。

（３）熱交換器１の製造方法について
以下の熱交換器１の製造方法の説明においても、ヘッダ１３，１４に関しては、第１ヘッダ１３についてのみ説明し、第２ヘッダ１４については説明を省略する。

まず、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属部材を押し出し成形することによって、第１外殻壁形成部材部材１３１を形成する（第１外殻壁形成部材成形ステップに相当）。なお、第１側面部１３１ａと第２側面部１３１ｂとによって形成される角Ｃ１部分と、第２側面部１３１ｂと第３側面部１３１ｃとによって形成される角Ｃ２部分とには、機械加工によって、Ｒを施す。

次に、第１外殻壁形成部材１３１に嵌合する一体成形部材１３２を形成する（一体成形ステップに相当）。具体的には、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属部材を押し出し成形することによって、直方体形状の部材を形成する。そして、扁平管用穴１２１ａ〜１２１ｈを確保するための隙間Ｓ２を、所定の間隔で、機械加工によって形成する。

そして、第２外殻壁形成部１３３に、扁平管１１ａ〜１１ｈを挿入するための扁平管用穴１２１ａ〜１２１ｈを、プレス加工によって形成する（扁平管用穴形成ステップに相当）。ここで、扁平管用穴１２１ａ〜１２１ｈは、第２外殻壁形成部材１３３のブロック部１３４ａ〜１３４ｉ位置していない箇所に形成される。また、扁平管用穴１２１ａ〜１２１ｈは、所定の間隔をもって、形成される。次に、第２外殻壁形成部１３３の前面に、溝加工によってキー溝１３３ａを形成し、第２外殻壁形成部１３３の後面にもキー溝を形成する。次に、複数のブロック部１３４ａ〜１３４ｉに、一体成形部材１３２（第１ヘッダ１３）の長手方向に貫通する孔１３７ａ〜１３７ｉを、ドリル加工によって形成する（孔形成ステップに相当）。次に、機械加工によって、ブロック部１３４ａ〜１３４ｉの、第４側面と第５側面とによって形成される角Ｃ３部分と、第５側面と第６側面とによって形成される角Ｃ４部分とに、Ｒを施す。

なお、扁平管用穴１２１ａ〜１２１ｈの形成と、キー溝の形成と、ブロック部１３４ａ〜１３４ｉへの孔１３７ａ〜１３７ｉの形成と、Ｒ加工は、いずれが先であってもよい。

次に、第１部材１３５及び第２部材１３６を鋳物成形等によって形成する。

なお、第１外殻壁形成部材１３１の形成と、一体成形部材１３２の形成と、第１部材１３５及び第２部材１３６の形成とは、いずれが先であってもよい。

次に、第１外殻壁形成部材１３１を、一体成形部材１３２に装着する。このとき、第１外殻壁形成部材１３１に形成された凸部１３９ａ，１３９ｂを、第２外殻壁形成部１３３に形成されたキー溝１３３ａに嵌めながら装着して、正規の取り付け状態に位置した後にこれらをロウ付け等によって接合する（装着ステップに相当）。

そして、第１外殻壁形成部材１３１を一体成形部材１３２に装着した後は、第１部材１３５及び第２部材１３６を、第１外殻壁形成部材１３１及び一体成形部材１３２に装着してロウ付け等によって接合する。

以上のようにして、第１ヘッダ１３は製作される。

なお、各扁平管１１ａ〜１１ｈは、第１外殻壁形成部材１３１に形成される扁平管用穴１２１ａ〜１２１ｈを介して隙間Ｓ２の一部の空間を占めるように挿入される（挿入ステップに相当）。そして、各扁平管１１ａ〜１１ｈは、第１外殻壁形成部材１３１にロウ付け等によって接合される。

以上のような工程を含みながら、熱交換器１は製造される。

（４）冷媒の流れ
以下、以上のような構成を有する熱交換器１における冷媒の一連の流れを簡単に説明する。

（４−１）熱交換器１が蒸発器として機能する場合の冷媒の流れ
まず、第１ヘッダ１３の外方から熱交換器１に向かって流れる冷媒は、開口１３０を介して第１ヘッダ１３内に流入する。第１ヘッダ１３内に流入した冷媒は、一体成形部材１３２のブロック部１３４ｉ〜１３４ａに形成される孔を通って、隙間Ｓ２において、各扁平管１１ｈ〜１１ａに分配されていき各扁平管１１ｈ〜１１ａに形成される流路穴１１２にほぼ均等に分流される。流路穴１１２に均等に分流される冷媒は、第２ヘッダ１４に向かって流れる。第２ヘッダ１４内で集合した冷媒は、開口１４０を介して熱交換器１の外方へと流出する。

以上のように、熱交換器１が蒸発器として機能する場合は、冷媒は、ヘッダ１３，１４内を下方空間から上方空間へと流れるようになっている。

（４−２）熱交換器１が凝縮器として機能する場合の冷媒の流れ
熱交換器１が凝縮器として機能する場合は、第２ヘッダ１４の外方から熱交換器１に向かって流れる冷媒が、開口１４０を介して第２ヘッダ１４に流入する。

そして、熱交換器１が蒸発器として機能する場合の冷媒の流れと同様にして、第１ヘッダ１３に向かって流れる。第１ヘッダ１３内で集合した冷媒は、開口１３０を介して熱交換器１の外方へと流出する。

以上のように、熱交換器１が凝縮器として機能する場合は、冷媒は、ヘッダ１３，１４内を上方空間から下方空間へと流れるようになっている。

（５）特徴
（５−１）
第１ヘッダ１３の外殻壁は、第１外殻壁形成部材１３１と、一体成形部材１３２の第２外殻壁形成部１３３とによって形成されている。そして、第２外殻壁形成部１３３と一体成形される複数のブロック部１３４ａ〜１３４ｉが、第１ヘッダ１３の外殻壁（すなわち、組み立てた後の第１外殻壁形成部材１３１及び第２外殻壁形成部１３３）の内部に、異なる高さ位置に（具体的には、その長手方向に沿って等間隔に）位置している。そして、複数のブロック部１３４ａ〜１３４ｉには、それぞれ、第１ヘッダ１３の長手方向に貫通する孔１３７ａ〜１３７ｉが形成されている。

本実施形態では、冷媒は、異なる高さ位置に位置する各ブロック部１３４ａ〜１３４ｉに形成される孔１３７ａ〜１３７ｉと、各ブロック部１３４ａ〜１３４ｉの隙間Ｓ２とを流れる。これにより、第１ヘッダ１３自体の横断面積を小さくしなくても、冷媒の流通する流路の、第１ヘッダ１３の長手方向に直交する断面積（横断面積）を小さくできる。すなわち、高圧のＣＯ２冷媒によるブロック部１３４ａ〜１３４ｉの内面に対してかかる力を、小さくすることができている。また、ブロック部１３４ａ〜１３４ｉに形成される孔１３７ａ〜１３７ｉに高圧の冷媒が流れてブロック部１３４ａ〜１３４ｉの内面に圧力がかかっても、ブロック部１３４ａ〜１３４ｉの厚み（すなわち、ブロック部１３４ａ〜１３４ｉの半径から孔１３７ａ〜１３７ｉの半径を差し引いた長さ）が、ブロック部１３４ａ〜１３４ｉの内面が外側に広がろうとする力を抑制している。これらにより、第１ヘッダ１３の耐圧強度を向上できる。

また、各ブロック部１３４ａ〜１３４ｉの隙間Ｓ２と、扁平管１１ａ〜１１ｈに形成される複数の流路穴１１２とが連通している。すなわち、第１ヘッダ１３自体の径を小さくしなくてもよく、扁平管１１ａ〜１１ｈを孔１３７ａ〜１３７ｉの径に合わせて幅を小さくしなくてもよい。これにより、熱交換器１の性能を維持できる。

（５−２）
例えば、ブロック部と第２外殻壁形成部とが一体成形されておらず、複数のブロック部がそれぞれ１つのブロック部材であった場合、第１ヘッダの外殻壁が組み立てられた状態において、各ブロック材をその内部に配置し、扁平管用穴に扁平管を挿入しようとすると、第１ヘッダ１３にかかる外力により、ブロック材が動くことが想定される。このため、扁平管を未だ挿入していない扁平管用穴を、ブロック材が塞いでしまうことが懸念される。

そこで、本実施形態では、第２外殻壁形成部１３３と複数のブロック部１３４ａ〜１３４ｉとを一体成形している。これにより、複数の扁平管１１ａ〜１１ｈを扁平管用穴１２１ａ〜１２１ｈに挿入する際、ブロック部１３４ａ〜１３４ｉが、扁平管用穴１２１ａ〜１２１ｈを塞ぐことを防止している。よって、施工者の作業効率の向上が図れる。

（５−３）
第１外殻壁形成部材１３１は、コの字状の、第１側面部１３１ａ、第２側面部１３１ｂ、及び、第３側面部１３１ｃを有している。また、第１外殻壁形成部材１３１には、これらの側面部に囲まれた第１空間Ｓ１が形成されている。

そして、一体成形部材１３２は、第１空間Ｓ１を塞ぐように装着される。具体的には、第１外殻壁形成部材１３１が一体成形部材１３２に装着された状態において、ブロック部１３４ａ〜１３４ｉの外周部（前面、上面、後面）は、それぞれ、第１外殻壁形成部材１３１の第１側面部１３１ａ、第２側面部１３１ｂ、及び、第３側面部１３１ｃの内面に接する。

本実施形態では、一体成形部材１３２が第１空間Ｓ１を塞ぐように装着されることにより、冷媒が流通できる流路は、扁平管１１ａ〜１１ｈに形成される複数の流路穴１１２を連通する隙間Ｓ２以外の部分は、ブロック部１３４ａ〜１３４ｉに形成される孔１３７ａ〜１３７ｉ部分となる。よって、第１ヘッダ１３自体の横断面積を小さくしなくても、結果として、冷媒が流通できる流路の、第１ヘッダ１３の長手方向に直交する断面積を小さくできる。従って、第１ヘッダ１３の耐圧強度を向上できる。

（５−４）
本実施形態では、金属部材を押し出し成形することによって、直方体形状の部材を形成し、次に、機械加工によって隙間Ｓ２部分を形成することによって、第２外殻壁形成部１３３と複数のブロック部１３４ａ〜１３４ｉを形成する。

これにより、上述したように、複数の扁平管１１ａ〜１１ｈを扁平管用穴１２１ａ〜１２１ｈに挿入する際、ブロック部１３４ａ〜１３４ｉが、扁平管用穴１２１ａ〜１２１ｈを塞ぐことを防止している。よって、施工者の作業効率の向上が図れる。

また、例えば、ブロック部と第２外殻壁形成部とが一体成形されておらず、複数のブロック部がそれぞれ１つのブロック部材であった場合、１つ１つのブロック部材に孔を形成するのは、施工者の作業の手間を考えると好ましくない。

そこで、本実施形態では、第２外殻壁形成部１３３に一体成形されるブロック部１３４ａ〜１３４ｉに一気にドリル加工によって孔１３７ａ〜１３７ｉを形成している。

よって、施工者の作業効率の向上が図れる。

（５−５）
本実施形態では、第１外殻壁形成部材１３１の第１側面部１３１ａと第２側面部１３１ｂとによって形成される角Ｃ１部分、第１外殻壁形成部材１３１の第２側面部１３１ｂと第３側面部１３１ｃとによって形成される角Ｃ２部分、ブロック部１３４ａ〜１３４ｉの第４側面と第５側面とによって形成される角Ｃ３部分（ブロック部１３４ａ〜１３４ｉの第１外殻壁形成部材１３１の第１側面部１３１ａ及び第２側面部１３１ｂに接する角部分）、及び、ブロック部１３４ａ〜１３４ｉの第５側面と第６側面とによって形成される角Ｃ４部分（ブロック部１３４ａ〜１３４ｉの第１外殻壁形成部材１３１の第２側面部１３１ｂ及び第３側面部１３１ｃに接する角部分）には、Ｒ加工が施されている。

ここでは、Ｒ加工を施すことにより、その部分には平均的に力がかかるので、耐圧強度が向上する。

（５−６）
上記実施形態では、第２外殻壁形成部１３３の前面にキー溝１３３ａが形成され、後面にもキー溝が形成されている。また、第１外殻壁形成部材１３１の第１側面部１３１ａ及び第３側面部１３１ｃの内面には、凸部１３９ａ，１３９ｂが形成されている。

これにより、第１外殻壁形成部材１３１を一体成形部材１３２に装着しやすく、作業効率の向上が図れる。

（６）変形例
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、上記の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（６−１）変形例１Ａ
上記実施形態では、第２外殻壁形成部１３３と複数のブロック部１３４ａ〜１３４ｉとは、押し出し成形を含んで一体成形されると説明したが、これに限られるものではない。

例えば、鋳物成形によって、第２外殻壁形成部１３３と、孔１３７ａ〜１３７ｉが形成されていない複数のブロック部１３４ａ〜１３４ｉとを一気に一体成形してもよい。そして、その後に、上述したように、ブロック部１３４ａ〜１３４ｉに孔１３７ａ〜１３７ｉをドリル加工によって形成したり、第２外殻壁形成部１３３に扁平管用穴１２１ａ〜１２１ｈを形成したりする。

また、上記実施形態では、第１外殻壁形成部材１３１を押し出し成形により形成すると説明したが、鋳物成形によって形成してもよい。

この場合であっても、上述と同様の効果を奏する。

なお、鋳物成形によれば、第１外殻壁形成部材１３１及び複数のブロック部１３４ａ〜１３４ｉのＲを、機械加工を行わなくても、容易に形成できる。

（６−２）変形例１Ｂ
図８は、本変形例１Ｂに係る第１外殻壁形成部材１３１を示す概略斜視図であり、図９は、本変形例１Ｂに係る第１外殻壁形成部材１３１及び扁平管１１ａ〜１１ｈを示す概略斜視図である。

上記実施形態では、第２外殻壁形成部１３３に扁平管用穴１２１ａ〜１２１ｈを形成しているが、これに限られるものではない。

例えば、図８に示すように、第１外殻壁形成部材１３１（具体的には、第２側面部１３１ｂ）に扁平管用穴１２１ａ〜１２１ｈを形成してもよい。この場合、図９に示すように、第１外殻壁形成部材１３１に形成される扁平管用穴１２１ａ〜１２１ｈに扁平管１１ａ〜１１ｈが挿入される。

（６−３）変形例１Ｃ
上記実施形態における各ブロック部１３４ａ〜１３４ｉの間隔は、扁平管１１ａ〜１１ｈの厚みと同じであってもよい。

この場合、第１ヘッダ１３が扁平管１１ａ〜１１ｈに形成される流路穴１１２と冷媒の流通のやり取りを可能にするために必要最低限の隙間Ｓ２のみが確保されることになる。よって、さらに耐圧強度を向上できる。

本発明では、鉛直方向に延びるヘッダと、そのヘッダの長手に直交する方向に延びヘッダに挿入される複数の扁平管とから構成される熱交換器及び熱交換器の製造方法に種々適用可能である。

１ 熱交換器
１１ａ〜１１ｈ 扁平管
１３，１４ ヘッダ
１２１ａ〜１２１ｈ 扁平管用穴
１３１ 第１外殻形成部材
１３２ 一体成形部材
１３３ 第２外殻壁形成部
１３４ａ〜１３４ｉ ブロック部
１３７ａ〜１３７ｉ ブロック部に形成される孔
１３１ａ 第１側面部
１３１ｂ 第２側面部
１３１ｃ 第３側面部
Ｓ１ 第１空間

特開２００６−２８４１３３号公報

Claims (7)

1. 上下方向に延び、内部を冷媒が流れるヘッダ（１３，１４）と、
   前記ヘッダ（１３，１４）の長手方向に交差する方向に延び、各々が異なる高さ位置で前記ヘッダ（１３，１４）に挿入され、内部を冷媒が流れる複数の扁平管（１１ａ〜１１ｈ）と、
   を備え、
   前記ヘッダ（１３，１４）は、
   外殻壁の一部を形成する第１外殻壁形成部材（１３１）と、
   外殻壁の残りを形成する第２外殻壁形成部（１３３）と、組み立てた後の前記第１外殻壁形成部材（１３１）及び前記第２外殻壁形成部（１３３）の内部に異なる高さで位置し各々に前記ヘッダ（１３，１４）の長手方向に貫通する孔（１３７ａ〜１３７ｉ）が形成される複数のブロック部（１３４ａ〜１３４ｉ）と、が一体成形される一体成形部材（１３２）と、
   を有する、
   熱交換器（１）。
2. 前記第１外殻壁形成部材（１３１）又は前記第２外殻壁形成部（１３３）には、複数の前記扁平管（１１ａ〜１１ｈ）を挿入するための複数の扁平管用穴が形成される、
   請求項１に記載の熱交換器（１）。
3. 前記第１外殻壁形成部材（１３１）は、コの字状の、第１側面部（１３１ａ）、第２側面部（１３２ａ）及び第３側面部（１３１ｃ）を有し、それらの側面部に囲まれた第１空間（Ｓ１）が形成され、
   前記一体成形部材（１３２）は、前記第１空間を塞ぐように装着されて、前記ブロック部（１３４ａ〜１３４ｉ）の外周部が、前記第１外殻壁形成部材（１３１）の、前記第１側面部（１３１ａ）、前記第２側面部（１３２ａ）及び前記第３側面部（１３１ｃ）の内面に接する、
   請求項１又は２に記載の熱交換器（１）。
4. 前記ブロック部（１３４ａ〜１３４ｉ）は、前記ヘッダ（１３，１４）の長手方向に所定の間隔を空けて位置し、
   前記所定の間隔は、前記扁平管（１１ａ〜１１ｈ）の厚みと同じである、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器（１）。
5. 前記第２外殻壁形成部（１３３）と複数の前記ブロック部（１３４ａ〜１３４ｉ）とは、押し出し成形を含んで一体成形され、
   前記ブロック部（１３４ａ〜１３４ｉ）に形成される孔（１３７ａ〜１３７ｉ）は、ドリル加工によって形成される、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器（１）。
6. 前記第１外殻壁形成部材（１３１）の前記第１側面部と前記第２側面部とによって形成される角部分（Ｃ１）、前記第１外殻壁形成部材（１３１）の前記第２側面部と前記第３側面部とによって形成される角部分（Ｃ２）、前記ブロック部（１３４ａ〜１３４ｉ）の前記第１側面部及び前記第２側面部に接する角部分（Ｃ３）、及び、前記ブロック部（１３４ａ〜１３４ｉ）の前記第２側面部及び前記第３側面部に接する角部分（Ｃ４）には、Ｒ加工が施されている、
   請求項３に記載の熱交換器（１）。
7. 請求項２に係る熱交換器（１）の製造方法であって、
   前記第１外殻壁形成部材（１３１）を成形する第１外殻壁形成部材成形ステップと、
   前記第２外殻壁形成部（１３３）と複数の前記ブロック部（１３４ａ〜１３４ｉ）とを一体成形して前記一体成形部材（１３２）を成形する一体成形ステップと、
   前記第１外殻壁形成部材（１３１）又は前記第２外殻壁形成部（１３３）に、複数の前記扁平管（１１ａ〜１１ｈ）を挿入するための扁平管用穴（１２１ａ〜１２１ｈ）を形成する扁平管用穴形成ステップと、
   前記一体成形ステップの後に、複数の前記ブロック部（１３４ａ〜１３４ｉ）に、前記ヘッダ（１３，１４）の長手方向に貫通する孔（１３７ａ〜１３７ｉ）を形成する孔形成ステップと、
   前記孔形成ステップの後に、前記第１外殻壁形成部材（１３１）を、前記一体成形部材（１３２）に装着する装着ステップと、
   前記扁平管用穴（１２１ａ〜１２１ｈ）に、前記扁平管（１１ａ〜１１ｈ）を挿入する挿入ステップと、
   を備える、熱交換器（１）の製造方法。

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