JP2016085019A

JP2016085019A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2016085019A
Application number: JP2014219939A
Authority: JP
Inventors: 和弘角口; Kazuhiro Tsunoguchi; 泰昭広川; Yasuaki Hirokawa; 敬剛立木; Yukitake Tachiki; 亮長島; Ryo Nagashima; 和博川▲崎▼; Kazuhiro Kawasaki
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2016-05-19

Abstract

【課題】
互いに所定の間隔を置いて平行に積層された複数のフィンと、同フィンを積層方向に貫通する複数の冷媒管と、を有するＦＴ型熱交換器において、冷媒管とフィンとの間に充填剤を塗布する事無く、フレアー部と折り曲げ部と冷媒管との間に生じた三角形状の隙間を減らして、熱交換効率を改善することを目的とする。
【解決手段】
円筒状に形成されたカラーの先端には、同先端の一部に形成された切起片を、カラーの円筒の外側に向かって折り曲げたフレアー部が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、家庭用エアコンやパッケージエアコン等の空調用機器や冷蔵庫等に用いられるフィンアンドチューブ型熱交換器（以下、ＦＴ型熱交換器と記載）に関するものである。

ＦＴ型熱交換器は、複数の板状のフィンを互いに所定の間隔をおいて平行に積層し、積層した夫々のフィンの板面に設けられた冷媒管挿入用の挿入孔に、冷媒が流れる冷媒管を挿入した後、冷媒管を拡管し、フィンと冷媒管を接触させて固定するようにしている。

また、フィンには、フィンとフィンとの間隔を揃え、冷媒管とフィンが接触する面積を増やし、冷媒管からフィンへ効率良く熱を伝達するためのカラーを設けている。このカラーについて、金型を用いた成形手順を示した図６の（ａ）を基に説明する。図６の（ａ）に示すように、フィンを半球状の金型４５１で下方から上方向に向かって押し上げることで、丸み部４０１を成形する（Ｓ２０１）。成形された丸み部４０１を、先端が凸状に形成された半球状の金型４５２で下方から上方向に向かって押し上げることで、丸み部の中央に孔部４０２を成形する（Ｓ２０２）。成形された孔部４０２を、円柱状の金型４５３で下方から上方向に向かって押し上げることで、丸み部４０１を立ち上げて円筒状のカラー４０３を成形する（Ｓ２０３）。成形されたカラー４０３を中央に凸部を備えた円柱状の金型４５４で上方から下方向に向かって押し下げることで、カラーの先端が円筒の外側に向かって広がるラッパ状のフレアー部４０４を成形する（Ｓ２０４）。

このカラー４０３について、図７と図８を基に説明する。図７は、フィン４０６と冷媒管４０７の側面方向からの断面を示した断面図であり、図８はフィン４０６と冷媒管４０７の上面方向からの断面を示した断面図である。このカラー４０３のフレアー部４０４のある先端が上端であり、下端には図７および図８に示すように、フィンの本体部４０６ａからカラーの本体部４０３ａに向かって所定の曲率半径Ｒをもって滑らかに接続する折り曲げ部４０５も成形される。フレアー部４０４が、隣接するフィン４０６の折り曲げ部４０５の周辺に接触することで、フィン４０６とフィン４０６との間隔を揃えることが出来る。

しかし、フレアー部４０４と折り曲げ部４０５と冷媒管４０７との間には、三角形状の隙間４０８が生じる。この隙間４０８の部分では、冷媒管４０７とフィン４０６との間で熱伝達が出来ないため、ＦＴ型熱交換器の熱交換効率を悪くする問題があった。

この問題を解決する方法として、特許文献１に開示されているように、冷媒管４０７とフィン４０６との間に樹脂製の充填剤を塗布する方法がある。この方法では、冷媒管４０７を挿入する前にフィン４０６のカラー４０３のフレアー部４０４と折り曲げ部４０５の間を埋める様に充填剤を予め塗布することで、冷媒管４０７を挿入した後に、充填剤がフレアー部４０４と折り曲げ部４０５と冷媒管４０７との間に生じた隙間４０８を埋めることができる。そのため、隙間４０８では充填剤を介して冷媒管４０７とフィン４０６との間で熱伝達が出来る。

特開２０１０−１６９３４４号公報

しかし、特許文献１の方法では、冷媒管４０７とフィン４０６との間に充填剤を隙間なく塗布する必要があるため、作業工程が煩雑になる。また、充填剤のコストが掛かる問題もあった。

そこで、本発明は、冷媒管とフィンとの間に充填剤を塗布する事無く、フレアー部と折り曲げ部と冷媒管との間に生じた隙間を減らして、熱交換効率を改善することを目的としたものである。

上述した問題を解決するために、本発明は、互いに所定の間隔を置いて平行に積層された複数のフィンと、同フィンを積層方向に貫通する複数の冷媒管と、を有する熱交換器において、フィンには、冷媒管が貫通する挿入孔と、挿入孔の周縁に所定の高さに立ち上げて形成した円筒状のカラーと、が複数設けられ、カラーの下端の外周には、フィンからカラーの先端に向かって所定の曲率半径Ｒをもって滑らかに接続する折り曲げ部が形成され、カラーの先端には、同先端の一部に形成された切起片を、カラーの円筒の外側に向かって折り曲げたフレアー部が形成される。

本発明の熱交換器によれば、カラーの先端の一部の切起片を折り曲げてフレアー部を形成したため、カラーと冷媒管とが接触する面積を増やすことができる。そのため、冷媒管とフィンとの間に充填剤を塗布する事無くフレアー部と折り曲げ部と冷媒管との間に生じた隙間を減らして、熱交換効率を改善することが出来る。

本発明にかかる熱交換器の全体を示した斜視図である。本発明にかかるフィンのカラー部を示した斜視図である。本発明にかかるフィンと冷媒管の側面方向からの断面を示した（図２のＡ−Ａに沿った）断面図である。本発明にかかるフィンと冷媒管の上面方向からの断面を示した（図２のＢ−Ｂに沿った）断面図である。本発明にかかるフレアーを正面方向から示した正面図である。熱交換器のカラーを成形する手順の本発明と従来の両方を示した図である。従来の熱交換器のフィンと冷媒管について、図３と同じ側面方向からの断面を示した断面図である。従来の熱交換器のフィンと冷媒管について、図４と同じ上面方向からの断面を示した断面図である。

以下に、図面に基づいて、本発明にかかる熱交換器の実施例を詳細に説明する。

本発明に関する熱交換器は、図１と図２に示すように、ＦＴ型熱交換器である。
本発明の熱交換器１００は、互いに所定の間隔（以下、フィンピッチと記載）を置いて平行に配置された複数の板形状のフィン１１０に設けた複数の挿入孔１１１の夫々に、冷媒管１２０が挿入されている構造をしている。冷媒管１２０は、要求される伝熱性能等に応じて、銅や銅合金等の金属材料により形成される内面溝付管である。また、冷媒管１２０はＵ字型に曲げ加工され、ヘアピン状に形成され、挿入孔１１１に挿入される。また、冷媒管１２０に冷媒が出入りするための流入口および流出口にはＵ字管１５０により隣接する冷媒管１２０の対応する流出口および流入口を接続している。

一方、フィン１１０は、アルミニウム若しくはその合金等の金属材料にて形成される。フィン１１０の板状で平坦なフィン本体部１１０ａには、冷媒管１２０が貫く挿入孔１１１が所定の間隔を隔てて複数設けられる。この挿入孔１１１の周囲には後述するカラー１１２が形成される。なお、フィン１１０の挿入孔１１１の内径とカラー１１２の内径は、冷媒管１２０が挿入可能な大きさであり、冷媒管１２０の外径よりも０．１〜０．５ｍｍ大きい事が望ましい。カラー１１２の先端の上下２箇所には、カラー１１２の長手方向に切り込みを入れて形成された２対の切起片をカラー１１２の円筒の外側に向かって折り曲げて形成されたフレアー部１１２ｂが設けられる。このカラー１１２に冷媒管１２０を挿入した後、冷媒管１２０を拡管し、フィン１１０と冷媒管１２０を接触させて固定するようにしている。

また、フィン１１０が冷媒管１２０と接触する箇所であるカラー１１２について、図３と図４を基に説明する。図３はフィン１１０と冷媒管１２０の図２のＡ−Ａに沿った断面を示した断面図であり、図４はフィン１１０と冷媒管１２０の図２のＢ−Ｂに沿った断面を示した断面図である。カラー１１２は図３に示すように、冷媒管１２０に接触している所定の高さの円筒形状のカラー本体部１１２ａと、カラー本体部１１２ａの先端の一部を円筒の外側に向かって曲げて形成され隣接するフィン１１０に当接してフィンピッチを等間隔に保つ効果を発揮するフレアー部１１２ｂと、カラー本体部１１２ａとフィン１１０のフィン本体部１１０ａの間を所定の曲率半径Ｒをもって滑らかに接続する折り曲げ部１１２ｃとから、構成されている。図４に示すように、フレアー部１１２ｂが形成されていないカラー本体部１１２ａの先端１１２ｄは、隣接するフィン１１０の折り曲げ部１１２ｃと当接するように、フレアー部１１２ｂの曲り度合いが設定されている。なお、本実施例ではフレアー部１１２ｂはカラー１１２の先端の上下２箇所に設けられているが、本発明はこれに限定したものではなく、図５に示すように、上下左右の４カ所にフレアー部１１２ｂを設けるなど適宜フレアー部１１２ｂの数を調整しても良い。

フレアー部１１２ｂは、フィン１１０にカラー１１２を成形する際に用いられるプレス機械で加工可能であり、図６の（ａ）に示した従来のカラーを成形する工程に若干の工程を追加するだけで容易に成形することが出来る。次にカラー１１２およびフレアー部１１２ｂの成形手順について、図６の（ｂ）を基に説明する。

初めに、フィン１１０を上下方向から波状の金型３５１で挟み込むことで、フィン１１０に２対の切り込み３１０を入れる（Ｓ１０１）。この工程が、本発明で追加する工程である。切り込み３１０を入れた箇所を、半球状の金型３５２で下方から上方向に向かって押し上げる。これにより、半球状に形成された丸み部３１１を成形する（Ｓ１０２）。成形された丸み部３１１を、先端が凸状に形成された半球状の金型３５３で下方から上方向に向かって押し上げる。これにより、丸み部３１１の中央に孔部３１２を成形する（Ｓ１０３）。成形された孔部３１２を、円柱状の金型３５４で下方から上方向に向かって押し上げる。これにより、丸み部３１１を上方向に立ち上げてカラー１１２を成形することが出来る（Ｓ１０４）。

次に、成形したカラー１１２の先端に切り込みによって形成された切起片３１３を、孔部３１２に挿入される円柱状の金型３５５ａの側部に設けられた２箇所の直方体状の金型３５５ｂで上方から下方向に向かって押し下げる（Ｓ１０５）。これにより、切起片３１３が円筒の外側に向かって折り曲げられ（Ｓ１０６）、フレアー部１１２ｂが成形される（Ｓ１０７）。以上の工程により、フィン１１０に本発明のカラー１１２およびフレアー部１１２ｂを成形することが出来る。

以上のように、本発明の熱交換器によれば、従来通り、フレアー部が隣接するフィンに当接することで、フィンピッチを等間隔に保つことができる。また、フレアー部をカラーの先端の一部だけに形成し、カラーの他の部分を円筒形状のままとすることでカラーが冷媒管と接触する面積が増えるため、冷媒管とフィンとの間に充填剤を塗布する事無くフレアー部と折り曲げ部と冷媒管との間に生じた隙間を減らして、熱交換効率を改善することが出来る。また、従来のカラーを成形する工程に、フィン上に２対の切り込みを入れる工程を追加し、この切り込みによって形成された切起片に合った金型でフレアー部をプレスして、曲げるだけであるため、本発明の成形作業が従来の成形作業と比較してもほぼ同程度の作業量で成形出来る。

１００熱交換器
１１０フィン
１１０ａフィン本体部
１１１挿入孔
１１２カラー
１１２ａカラー本体部
１１２ｂフレアー部
１２０冷媒管
１５０Ｕ字管

Claims

互いに所定の間隔を置いて平行に積層された複数のフィンと、同フィンを積層方向に貫通する複数の冷媒管と、を有する熱交換器において、
前記フィンには、前記冷媒管が貫通する挿入孔と、前記挿入孔の周縁に所定の高さに立ち上げて形成した円筒状のカラーと、が複数設けられ、
前記カラーの下端の外周には、前記フィンから前記カラーの先端に向かって所定の曲率半径Ｒをもって滑らかに接続する折り曲げ部が形成され、
前記カラーの先端には、同先端の一部に形成された切起片を、前記カラーの円筒の外側に向かって折り曲げたフレアー部が形成されることを特徴とする熱交換器。