JP2023154166A - 熱交換器用ヘッダ、熱交換器及び空気調和装置 - Google Patents

熱交換器用ヘッダ、熱交換器及び空気調和装置 Download PDF

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Abstract

Figure 2023154166000001
【課題】耐圧性能を容易に向上させることができる熱交換器用ヘッダを提供する。
【解決手段】熱交換器用ヘッダである分配器100は、筒状に形成され、伝熱管が差し込まれる差込孔が形成された差込部111と、差込部111に対向する対向部120とを有する本体部100aと、本体部100aの端部を塞ぎ、本体部100aとともに冷媒の流路を形成する蓋部と、本体部100aに接合され、本体部100aを補強する補強部140と、を備える。補強部140は、対向部120の外面部121b,124a,124bに接合されている。
【選択図】図6

Description

本開示は、熱交換器用ヘッダ、熱交換器及び空気調和装置に関する。
冷媒規制により、熱交換器に使用する冷媒量の削減が求められている。冷媒量を削減する1つの方法として、熱交換器に使用する熱交換器用ヘッダの内容積を減らすという方法がある。特許文献1は、軸方向に対する垂直断面が半円形状であり互いの内径が異なる2つのヘッダ部材を組み合わせた熱交換器用ヘッダを開示している。特許文献1に記載の技術のように、従来、円形状あるいは円形状に近い形状であった熱交換器用ヘッダの一部を、より内径の小さい半円形部に置き換えた構成とすることで、熱交換器用ヘッダの内容積を減らすことができる。
特許第6888686号公報
しかしながら、熱交換器用ヘッダの断面形状が円形状ではないと、熱交換器用ヘッダが不均一に変形したり、接合箇所に不均一な応力が作用したりする。このような問題に対し、特許文献1の熱交換器用ヘッダでは、内径が異なるヘッダ部材間に中間ヘッダ部材を介在させることで、熱交換器用ヘッダを補強するとともに、接合箇所を増やして接合部の強化を図っている。しかしながら、中間ヘッダ部材を介在させることにより、接合部の構造が複雑になり、接合不良が生じやすくなる。また、接合箇所が増えるにつれて、接合不良の発生リスクが高まる。その結果、熱交換機用ヘッダの耐圧性能が確保しにくく、冷媒の漏れが生じやすいという問題がある。
本開示は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、耐圧性能を容易に向上させることができる熱交換器用ヘッダ、熱交換器及び空気調和装置を提供することを目的としている。
本開示に係る熱交換器用ヘッダは、筒状に形成され、伝熱管が差し込まれる差込孔が形成された差込部と、差込部に対向する対向部とを有する本体部と、本体部の端部を塞ぎ、本体部とともに冷媒の流路を形成する蓋部と、本体部に接合され、本体部を補強する補強部と、を備えている。補強部は対向部の外面部に接合されている。
本開示によれば、熱交換器用ヘッダにおいて、対向部の外面部に補強部が接合されている。これにより、熱交換器用ヘッダの耐圧性能を容易に向上させることができる。
実施の形態1に係る空気調和装置の構成図 実施の形態1に係る熱交換器の斜視図 実施の形態1に係る熱交換器用ヘッダを示した斜視図 図3に示す熱交換器用ヘッダを反対側からみた斜視図 図3に示す熱交換器用ヘッダを切断線V-Vで切断した場合の切断端面図 図5に示す熱交換器用ヘッダを切断線VI-VIで切断した場合の切断端面図 図5に示す熱交換器用ヘッダを切断線VII-VIIで切断した場合の切断端面図 実施の形態2に係る熱交換器用ヘッダの軸方向に直交する切断端面図 実施の形態3に係る熱交換器用ヘッダを示した斜視図 実施の形態4に係る熱交換器用ヘッダを示した斜視図 実施の形態5に係る熱交換器用ヘッダを示した斜視図 実施の形態6に係る熱交換器用ヘッダを補強板側からみた斜視図 図12に示す熱交交換機用ヘッダを反対側からみた斜視図 図12に示す熱交換器用ヘッダをXIV-XIVで切断した場合の切断端面図 図14に示す熱交換器用ヘッダを切断線XV-XVで切断した場合の切断端面図 実施の形態7に係る熱交換器用ヘッダの軸方向に直交する切断端面図
以下、この開示の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。各実施の形態を説明するにあたり、図2に示すように、伝熱管30が延びる方向に平行な軸をX軸とし、分配器100及び熱交換器用ヘッダ150が延びる方向に平行な軸をZ軸とし、X軸及びZ軸に直交する方向に平行な軸をY軸とする右手座標系を適宜参照する。なお、X軸及びY軸は水平方向に延びる軸であり、Z軸は鉛直方向に延びる軸である。また、分配器100は熱交換器用ヘッダであるが、実施の形態の説明では煩瑣を避けるために、冷媒の流入管が接続される熱交換器用ヘッダを分配器100と称する。
(実施の形態1)
図1において、破線で示す矢印は、空気調和装置10の冷房運転時における冷媒の流れる方向を示している。一方、実線で示す矢印は、空気調和装置10の暖房運転時における冷媒の流れる方向を示している。空気調和装置10は、例えばオフィス用のパッケージエアコンである。
空気調和装置10は、圧縮機1と、流路切替装置2と、室内熱交換器3と、減圧装置4と、室外熱交換器5とを有し、これらが配管で接続されて冷媒が循環する冷媒回路を構成している。空気調和装置10はさらに、室内熱交換器3に送風する室内送風機7と、室外熱交換器5に送風する室外送風機6とを有している。
圧縮機1は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する流体機械である。流路切替装置2は、例えば四方弁であり、図示を省略した制御装置の制御により、空気調和装置10の冷房運転時と暖房運転時とにおいて冷媒の流路を切り替える装置である。室内熱交換器3は、内部を流通する冷媒と、室内送風機7により供給される室内空気との熱交換を行う熱交換器である。室内熱交換器3は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能する。
減圧装置4は、例えば膨張弁であり、冷媒を減圧させる装置である。減圧装置4は、図示を省略した制御装置の制御により開度が調節される電子膨張弁を用いることができる。室外熱交換器5は、内部を流通する冷媒と、室外送風機6により供給される空気との熱交換を行う熱交換器である。室外熱交換器5は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能する。
次に、実施の形態1に係る熱交換器20について説明する。図2に示す矢印は、流入管130から流入する冷媒の流れを示している。以下の説明において、熱交換器20は、暖房運転を行う図1に示す室外熱交換器5に使用された場合の構成として説明する。なお、熱交換器20は、空気調和装置10において、室外熱交換器5に使用されるものに限定されず、例えば室内熱交換器3に使用されることもできる。
図2に示すように、熱交換器20は、内部に冷媒を流通させる伝熱管30と、伝熱管30の一端が接続されて伝熱管30に冷媒を流入させる分配器100と、伝熱管30の他端が接続されて伝熱管30から冷媒を流出させる熱交換器用ヘッダ150と、伝熱管30に取り付けられた伝熱促進部材40とを備える。なお、分配器100は、熱交換器用ヘッダと称してもよい。
複数の伝熱管30のそれぞれは、互いに間隔をあけて配列され、分配器100の延伸方向であり、かつ長手方向でもある分配器100の軸方向に並列している。分配器100の軸方向は、Z軸方向と平行である。複数の伝熱管30は、互いにZ軸方向に間隔をあけて配置されている。複数の伝熱管30のうち隣り合う2つの伝熱管30の間には、空気の流路となる隙間が形成されている。伝熱管30は、押し出し加工、あるいは引き抜き加工といった公知の加工技術によって成形される。伝熱管30は、外面に亜鉛溶射して犠牲陽極層を形成したアルミニウム合金製である。伝熱管30は、例えば、断面形状が円形の円管、あるいは、楕円形状の管である。あるいは、伝熱管30は、内部に複数の流路が形成された扁平管であってもよい。
伝熱管30の一方の端部は、図4に示す分配器100に形成された差込孔101に差し込まれており、ろう付けにより分配器100に溶着固定されている。伝熱管30の他方の端部は、図2に示す熱交換器用ヘッダ150に形成された差込孔151に差し込まれており、ろう付けにより熱交換器用ヘッダ150に溶着固定されている。
伝熱促進部材40は、例えば、プレートフィンであり、アルミ板の表面にろう材が圧延接合されたブレージングシートから形成されている。あるいは、伝熱促進部材40をコルゲートフィンとしてもよい。伝熱促進部材40は、空気と冷媒との熱交換効率を向上させるためのものである。複数の伝熱促進部材40は、互いに間隔をあけて配列され、伝熱管30の延伸方向に並列に配されている。複数の伝熱促進部材40のそれぞれには、複数の伝熱管30が貫通している。
分配器100及び熱交換器用ヘッダ150は、熱交換器20に流体である冷媒を供給、排出するための一対の配管部材である。分配器100には、図4に示すように複数の差込孔101が形成されている。また、熱交換器用ヘッダ150には、図2に示すように複数の差込孔151が形成されている。それぞれの差込孔101、151に伝熱管30が差し込まれて、分配器100及び熱交換器用ヘッダ150と伝熱管30とが接続される。
分配器100は、図5に示すように、内部に冷媒が流通する空間が形成された本体部100aと、本体部100aの両端部を塞ぐ蓋部131,132と、本体部100aに接続された流入管130と、本体部100aに接合された補強部140とを有している。
本体部100aは、両端が開放された長尺の筒状に形成された部材である。本体部100aの軸方向は、冷媒が流通する空間が延びる方向に平行であり、かつ本体部100aの長手方向と平行である。分配器100は、本体部100aの長手方向を鉛直に向けて設置される。
本体部100aは、図4に示すように、第1ヘッダ部材110及び第2ヘッダ部材120を有している。第1ヘッダ部材110と第2ヘッダ部材120とは、伝熱管30の延びるX軸方向において、互いに対向する。本体部100aは、図6に示すように、第1ヘッダ部材110と第2ヘッダ部材120とが組み合わされることにより筒状に形成されている。
第1ヘッダ部材110は、長尺に形成された部材であり、長手方向に対して垂直に切断した断面がU字形状に形成されている。以下、第1ヘッダ部材110あるいは分配器100等の長手方向に対して垂直に切断した断面を軸垂直断面と称する場合がある。第1ヘッダ部材110は、湾曲した差込部111と、平板状の2つの側部112とを有する。第1ヘッダ部材110は、プレス加工により形成されたアルミニウム合金製の部材であり、差込部111と2つの側部112とは、全長にわたって一体に形成されている。
差込部111は、軸垂直断面において円弧状に形成されている。すなわち、差込部111は円管状部であり、軸垂直断面がU字形状である第1ヘッダ部材110の湾曲した部分を形成している。差込部111には、図4に示すように、伝熱管30が差し込まれる差込孔101が形成されている。第1ヘッダ部材110は、伝熱管30が差込孔101に差し込まれる際に伝熱管30を向く側、すなわち凸を+X側に向けて配置されている。差込孔101は、第1ヘッダ部材110の長手方向であるZ軸方向に沿って複数形成されている。
第1ヘッダ部材110の軸垂直断面において、図6に示すように、側部112は直線状に形成されている。すなわち、側部112は、差込部111の両縁に形成された2つの平板状部を形成しており、軸垂直断面がU字形状の第1ヘッダ部材110の直線部分を形成している。側部112は、差込部111の両縁部から延び、第2ヘッダ部材120と接合される。
第2ヘッダ部材120は、長尺に形成された部材であり、湾曲した湾曲部121と、湾曲部121の両縁に設けられた平板状の2つの接続部122とを有している。第2ヘッダ部材120の軸垂直断面は、Ω字状である。第2ヘッダ部材120は、X軸方向において差込部111に対向する対向部である。第2ヘッダ部材120は、プレス加工により形成されたアルミニウム合金製の部材であり、湾曲部121と2つの接続部122とは、全長にわたって一体に形成されている。
湾曲部121は、第2ヘッダ部材120の軸垂直断面において、円弧状に形成された部分である。第2ヘッダ部材120は、差込部111に向けて湾曲部121が凸となる向きで配置されている。U字状の第1ヘッダ部材110の内面110aと、湾曲部121の凸面である内面121aとにより、分配器100の内部空間100bの一部が区画されている。これにより、内部空間100bは、分配器100の軸方向から見ると、湾曲部121が内側に食い込んだ三日月状の軸垂直形状を有している。なお、湾曲部121の内面121aの反対側の面は、凹面である外面121bである。湾曲部121には、図5に示すように、-Z側の端部に、流入管130が挿入される流入口121cが形成されている。流入口121cは、貫通孔である。流入口121cに挿入された流入管130は、湾曲部121の壁を貫通し、分配器100の内部空間100bに通じている。
接続部122は、図6に示すように、第2ヘッダ部材120の軸垂直断面において、直線状に形成された部分である。図6の拡大図に示すように、接続部122の第1ヘッダ部材110側を向いた面は、差込部111の両縁部から延びる側部112が突き合わされて接合される突き合わせ面122aである。また、接続部122の表面において、突き合わせ面122aの反対側にある外面122bは、分配器100の外面の一部を形成している。
第2ヘッダ部材120には、湾曲部121と接続部122との境に、段差H1,H2が形成されている。段差H1は、接続部122の突き合わせ面122aと、突き合わせ面122aよりも+X側に位置する湾曲部121の内面121aとの間に形成されている。段差H1を生じさせる壁面123は、Y軸に垂直である。段差H2は、接続部122の外面122bと、外面122bよりも+X側に位置する湾曲部121の外面121bとの間に形成されている。段差H2を生じさせる壁面124aは、Y軸に垂直である。なお、このような段差H1,H2は、第2ヘッダ部材120の-Y側の端部だけではなく、第2ヘッダ部材120の+Y側の端部にも同様に形成されている。段差H1,H2は、例えば、第2ヘッダ部材120をプレス加工することにより形成することができる。
段差H1を生じさせる壁面123は、図6に示すように、接続部122に突き合わされた第1ヘッダ部材110の内縁部に当接する。これにより、分配器100の組み立て時に、第1ヘッダ部材110のY軸における位置決めを容易に行うことができる。また、段差H2を生じさせる壁面124a,124bは、図6の拡大図に示すように、外面122bから凹んだ補強部140を収容する凹部127を形成する。
また、第2ヘッダ部材120の湾曲部121には、図5に示すように、長手方向における中央部に、外側に向けて突出した凸状部125が形成されている。凸状部125は、図7に示すように、湾曲部121のY軸方向における両側の端部126を除いた中央部分が、例えばプレス加工されることにより外側に突出した部分である。図7の拡大図に示すように、凸状部125と端部126との境に、段差H3,H4が形成されている。段差H3は、端部126の内面126aと、内面126aよりも-X側に位置する凸状部125の内面125aとの間に形成されている。段差H4は、端部126の外面126bと凸状部125の外面125bとの間に形成されている。
補強部140は、図3に示すように、矩形状の平板から形成されている。補強部140は、例えば、アルミ板の表面にろう材が圧延接合されたブレージングシートから形成されている。補強部140のY軸方向における幅は、図6に示すように、第2ヘッダ部材120の両サイドに設けられた壁面124aと壁面124bとの間に収まる大きさを有している。補強部140の長手方向であるZ軸方向における長さは、図3に示すように、本体部100aのZ軸方向における長さと等しい。
補強部140の長手方向に延びる両縁には、凸状部125との干渉を避けるための開口としての切り欠き141が形成されている。切り欠き141は、長手方向に延びる両縁のそれぞれ中央に形成されている。切り欠き141は、例えば、半円状である。切り欠き141のZ軸における幅は、凸状部125を容易に差し込め、かつ組立時に凸状部125を差し込んだ補強部140がZ軸にぐらつかせない程度に、凸状部125のZ軸における幅よりも大きい。
また、補強部140の-Z側の縁部には、その中央に流入管130との干渉を防ぐための切り欠き142が形成されている。切り欠き142の形状は、半円と矩形とを組み合わせた形状である。
補強部140は、図6に示すように、湾曲部121の外面121bの一部と、壁面124aと、壁面124bとを含む接合箇所Aに接合されている。外面121b、壁面124a及び壁面124bは、第2ヘッダ部材120の外面部の一部を形成する。ここで、第2ヘッダ部材120の外面部とは、第2ヘッダ部材120の表面から、内部空間100bを区画する内面121aと、第1ヘッダ部材110との接合箇所とを除いた部分である。すなわち、第2ヘッダ部材120に補強部140が接合されていない場合に、外側に露出した第2ヘッダ部材120の表面部のことである。このように第2ヘッダ部材120の外面部に接合された補強部140には、2つの切り欠き141に凸状部125が差し込まれ、切り欠き142に流入管130が差し込まれている。
蓋部131,132は、図5に示すように、筒状に組み合わされた第1ヘッダ部材110及び第2ヘッダ部材120の両端を塞ぐ部材である。蓋部131,132は、例えば、アルミ板の表面にろう材が圧延接合されたブレージングシートから形成され、プレス加工によって成形されている。分配器100の内部空間100bは、第1ヘッダ部材110、第2ヘッダ部材120、及び蓋部131,132により形成されている。
蓋部131は、図3に示すように、本体部100aの-Z側の端部を塞ぐ部材である。蓋部131の形状は、本体部100aの端部の形状に合致する。蓋部131は、図3及び図4に示すように、外縁から突出し直角に折れ曲げられた部位であり、補強部140の外面に接合された2つの爪部131aと、第2ヘッダ部材120の外面に接合された爪部131bと、第1ヘッダ部材110の外面に接合された2つの爪部131cとを有している。これらの爪部131a,131b,131cは、分配器100を組み立てる際に折り曲げられて各部材を押さえ込み、ろう付け中に各部材が脱落するのを防止する。
蓋部132は、図3に示すように、本体部100aの+Z側の端部を塞ぐ部材である。蓋部132の構成は、蓋部131の構成と同様である。蓋部132は、蓋部131と同様に、補強部140と当接する爪部132aと、第1ヘッダ部材110に当接する爪部132cと、第2ヘッダ部材120に当接する図5に示す爪部132bとを有している。
流入管130は、図5に示すように、第2ヘッダ部材120に形成された流入口121cに挿通され、分配器100の内部空間100bと通じている。流入管130には、本体部100aの内部空間100bを流れる冷媒が流入する。流入管130から流入した冷媒は、分配器100の内部空間100bを流れ、各差込孔101に差し込まれた図2に示す伝熱管30に分配される。
熱交換器用ヘッダ150は、図2に示すように、複数の伝熱管30から流出する冷媒が合流する際の合流機構として機能する。熱交換器用ヘッダ150には、複数の伝熱管30から流出して合流した冷媒を熱交換器20から排出するための、図示しない配管を有している。
次に、分配器100の製造手順について説明する。まず、分配器100の各部品を、押し出し加工又はプレス加工により製造する。各部品を製造する際には、適宜、穴あけ、あるいは切断等の機械加工を用いてもよい。
続いて、図5に示す第2ヘッダ部材120に形成された流入口121cに、流入管130を挿入して、流入管130を第2ヘッダ部材120に仮固定する。第2ヘッダ部材120と流入管130との接合部には、ワイヤーろうを取り付け、あるいはペーストろうを塗布する。
続いて、図6に示す第2ヘッダ部材120の両サイドに設けられた壁面124aと壁面124bとの間に、補強部140を収容する。その際、補強部140に形成された2つの切り欠き141に凸状部125を差し込む。
続いて、図6の拡大図で示す第2ヘッダ部材120の突き合わせ面122aにペーストろうを塗布し、第1ヘッダ部材110と第2ヘッダ部材120とを組み合わせる。具体的には、図6に示すように、突き合わせ面122aに、差込部111の両縁部から延びる側部112を突き合わせる。その際、第2ヘッダ部材120に形成された段差H1により、Y軸方向における第1ヘッダ部材110の位置決めをすることができる。
続いて、組み合わせた第1ヘッダ部材110と第2ヘッダ部材120との両端部に蓋部131,132を組み付ける。その際、蓋部131の外縁に形成された図3及び図4に示す爪部131a,131b,131cを折り曲げる。同様に、蓋部132の外縁に形成された爪部132a,132b,132cを折り曲げる。
このようにして組み立てられた分配器100を、図示しない加熱炉で加熱し、ろうを融解させる。分配器100のろうを融解させた後、分配器100を冷却する。これにより、分配器100の各部材が接合し、分配器100を製造することができる。
本実施の形態1によれば、対向部である第2ヘッダ部材120の外面部に補強部140を接合することで、分配器100の剛性を高め、冷媒による内圧が作用した際の分配器100の変形を抑制することができる。このように、分配器の変形を抑制して耐圧性能を高めるために、補強部140を分配器100の外面部に接合するという簡単な作業を行えばよい。特に、軸垂直断面が円形状ではなく内容積を従来よりも減らした形状とした本体部100aに対して本開示の技術を適用することで、容易に耐圧性能を向上させることができるという効果がある。
また、補強部140の接合は、分配器100の外面部に対してであり、冷媒流路である内部空間100bを形成する主要部材間を接合するものではない。具体的には、図6の破線で示す、第2ヘッダ部材120と補強部140との接合箇所Aは、湾曲部121の外面121bの一部と、接続部122の壁面124aと、壁面124bとを含むもので、内部空間100bを保持する主要部材間の接合箇所ではない。補強部140の接合は、分配器100の耐圧性能のみを向上させるものである。そのため、補強部140の接合部が、内部空間100bを流れる冷媒の漏れの直接原因となったり、分配器100の疲労破壊の起点となったりすることはない。
また、補強部140を第2ヘッダ部材120の外面部に接合する構成であるため、接合する補強部140の厚みは、設計思想に応じて適宜変更することができる。例えば、厚い補強部140を接合して、補強部140の変形をできるだけ許容しないために剛性を高めるという設計思想と、薄い補強部140を接合して、分配器100の変形を許容し損壊を防止するという設計思想という、異なる設計思想に応じた対応が可能である。
また、補強部140を組み合わせる際、補強部140に形成された2つの切り欠き141に凸状部125を差し込む。これにより、YZ平面内において、補強部140の位置決めを容易に行うことができる。
また、蓋部131,132を組み付ける際、蓋部131の外縁に形成された爪部131a,131b,131cと、蓋部132の外縁に形成された爪部132a,132b,132cとを折り曲げる。これにより、接合前の各部材が押さえつけられ、ろう付け中に分配器100の各部材が脱落するのを防止することができる。
(実施の形態2)
次に、実施の形態2について図8を参照しながら説明する。実施の形態1では、第1ヘッダ部材110と第2ヘッダ部材120との2部材を接合して筒状の本体部100aを形成したが、本実施の形態では一体成形した1部材により本体部200aが形成されている。また、実施の形態1では、本体部100aに段差H2を設け、段差H2により形成された凹部127に補強部140を配置した。しかしながら、本実施の形態では、本体部200aの外面には、段差H2による凹部は設けられていない。その他の構成については、実施の形態1と共通する部分も多いため、共通する構成については重複する説明は省略する。
本体部200aは、軸垂直断面において円弧状に形成された差込部211と、差込部211の両縁から延びる平板状の2つの側部212と、2つの側部212を接続する湾曲した湾曲部221とを有している。本体部200aは、押し出し加工により形成されており、差込部211、2つの側部212及び湾曲部221は一体に形成されている。なお、本体部200aは、電縫管として形成してもよい。本体部200aの内部には、差込部211、2つの側部212及び湾曲部221により区画された、図6に示す内部空間100bと同形状の内部空間200bが形成されている。
差込部211に対向する対向部としての湾曲部221には、-X側を向いた凹面である外面221bと、外面221bの両サイドに設けられた平面状の2つの外面221cとを有している。
補強部240は、矩形状の平板から形成されている。補強部240のY軸方向における幅は、本体部200aのY軸方向における幅と等しい。補強部240は、2つの外面221cに架け渡され、本体部200aの外面221bを跨いで接合されている。このようにして、補強部240は、対向部としての湾曲部221の外面部に接合され、分配器200を補強する。なお、補強部240のY軸方向における幅は、2つの外面221cに架け渡し接合することができれば、本体部200aの幅と等しくなくてもよい。
実施の形態2の構成によれば、本体部200aを1部品から形成していることから、部品の組み立て作業を簡略化することができ、分配器200の製造コストを抑制することができる。その他については、実施の形態1の構成と同様の効果を得ることができる。
なお、本体部200aの湾曲部221に、図6に示す段差H2を設け、補強部240を配置するための凹部を形成してもよい。この場合、補強部240のY軸方向における幅は、本体部200aのY軸方向における幅よりも狭くなる。
また、本体部200aに-X方向に突出する突出部を設け、補強部240にこの突出部が通される開口としての切り欠きあるいは貫通孔を形成してもよい。これにより、組立時に補強部240の位置決めを容易に行える。
(実施の形態3)
次に、実施の形態3について、図9を参照しながら説明する。上記実施の形態1において、補強部140は、本体部100aの軸方向における長さと同等の長さを有する1枚の平板から形成されていると説明した。しかしながら、補強部140を複数枚に分割して接合することも可能である。本実施の形態の分配器300では、2枚の補強部341,342を本体部300aの外面部に接合している。また、分配器300には、図2に示す伝熱管の30の一部から冷媒を流入させている。そのため、分配器300において、図3に示す流入管130は省略されている。
本体部300aは、実施の形態2の本体部200aと同様、一体成形した1部材により形成されている。本体部300aには、-X方向に突出した対の突起部301aと対の突起部301bが形成されている。
補強部341,342は、矩形状の平板から形成されており、Y軸方向における幅は、本体部300aのY軸方向における幅と等しい。補強部341,342のZ軸方向におけるそれぞれの長さは、例えば本体部300aのZ軸方向における長さの0.3倍である。すんなち、補強部341,342のZ軸方向における合計の長さは、本体部300aのZ軸方向における長さの0.6倍である。
補強部341は、本体部300aの-Z側の端部と一致させた状態で本体部300aに接合されている。補強部341の+Z側の端部は、対の突起部301aと当接して接合された状態にある。対の突起部301aは、組立時に、補強部341をZ軸方向に位置決めするために用いられる。また補強部341の-Z側の外縁部は、折り曲げられた蓋部131の爪部131aによって押さえられ、ろう付け時の抜け落ちが防止される。
補強部342は、本体部300aの+Z側の端部と一致させた状態で本体部300aに接合されている。補強部342の-Z側の端部は、対の突起部301bと当接して接合された状態にある。対の突起部301bは、組立時に、補強部342をZ軸方向に位置決めするために用いられる。また補強部342の+Z側の外縁部は、折り曲げられた蓋部132の爪部132aによって押さえられ、ろう付け時の抜け落ちが防止される。
なお、補強部341及び補強部342は、Z軸方向に互いに同じ長さを有しており、本体部300aの長手方向における中央のラインに対して線対称に配置されている。これにより、分配器300をバランスよく補強することができる。また、補強部341と補強部342とのZ軸方向における長さの合計は、分配器300の長さの0.6倍である。分配器の大きさ、形状、あるいは長さ等の各種の条件にもよるが、補強部の合計の長さを分配器の長さの半分以上とすることにより、分配器に対する補強効果を得ることができる。
また、本体部300aは、1部品から形成されているものとして説明した。しかしながら、本体部300aを第1ヘッダ部材と第2ヘッダ部材とを組み合わせた2部材から形成されるものであったとしても、複数枚に分割した補強部を外面部に接合することにより、本体部300aを適切に補強して、耐圧性能を向上させることができる。
(実施の形態4)
次に、実施の形態4について、図10を参照しながら説明する。上記実施の形態3と異なる点は、補強部441,442の端部に屈曲部441a,442aが形成されており、この屈曲部441a,442aが、湾曲部421に形成された突出部421a,421bに当接して接合されている点にある。
本体部400aは、実施の形態3の本体部300aと同様、一体成形した1部材により形成されている。本体部400aには、-X方向に突出した対の突起部401a,401bが形成されている。また、本体部400aの湾曲部421には、-X方向に突出した突出部421a、421bが形成されている。突出部421a,421bは、Z軸方向において、対の突起部401a,401bと同じ位置に形成されている。
補強部441の+Z側の端部は、対の突起部401aと当接して接合された状態にある。対の突起部401aは、組立時に、補強部441をZ軸方向に位置決めするために用いられる。また、補強部441の+Z側の端部には、湾曲部421側に折れ曲がった屈曲部441aが形成されている。屈曲部441aは、-Z側の側面で突出部421aに当接して接合された状態にある。屈曲部441aは、補強部441の組立時に折り曲げられ、突出部421aに押し付けられる。
補強部442の-Z側の端部は、対の突起部401bと当接して接合された状態にある。対の突起部401bは、組立時に、補強部442をZ軸方向に位置決めするために用いられる。また、補強部442の-Z側の端部には、湾曲部421側に折れ曲がった屈曲部442aが形成されている。屈曲部442aは、+Z側の側面で突出部421bに当接して接合された状態にある。屈曲部442aは、補強部442の組立時に折り曲げられ、突出部421bに押し付けられる。
実施の形態4の構成によれば、補強部441,442の端部に形成された屈曲部441a,442aを折り曲げることにより、ろう付け時に補強部441,442の抜け落ちが防止される。これにより、補強部441,442を本体部400aの外面部に容易に接合することができる。
また、端部を折り曲げた屈曲部441a,442aによって、補強部441,442の剛性が高められる。このように剛性を高めた補強部441,442で補強することで、分配器400の剛性をさらに高めて耐圧性能を向上させることができる。その他の効果については、上記実施の形態と同様である。
なお、本体部400aは、1部品から形成されているものとして説明した。しかしながら、本体部400aを第1ヘッダ部材と第2ヘッダ部材とを組み合わせた2部材から形成されるものであっても、屈曲部441a,442aを有する2枚の補強部441,442により、分配器400の剛性を高めて耐圧性能を向上させることができる。
(実施の形態5)
次に、実施の形態5について、図11を参照しながら説明する。上記実施の形態3と異なる点は、補強部541,542の端部に屈曲部541a,542aが形成されており、この屈曲部541a,542aが、蓋部531,532に当接し接合されている点にある。
本体部500aは、実施の形態3の本体部300aと同様、一体成形した1部材により形成されている。本体部500aには、-X方向に突出した対の突起部501a,501bが形成されている。
補強部541の+Z側の端部は、対の突起部501aと当接して接合された状態にある。対の突起部501aは、組立時に、補強部541をZ軸方向に位置決めするために用いられる。また、補強部541の-Z側の端部には、+X方向に向けて折れ曲がった屈曲部541aが形成されている。屈曲部541aは、+Z側の側面で蓋部531の外面531aに当接して接合された状態にある。屈曲部541aは、補強部541の組立時に折り曲げられ、蓋部531に押し付けられる。これにより、ろう付け時に補強部541及び蓋部531の抜け落ちが防止される。なお、屈曲部541aを設けたことにより、図9に示す爪部131aを省略しているが、蓋部531に爪部131aに相当する構成を形成することもできる。
補強部542の-Z側の端部は、対の突起部501bと当接して接合された状態にある。対の突起部501bは、組立時に、補強部542をZ軸方向に位置決めするために用いられる。また、補強部542の+Z側の端部には、+X方向に向けて折れ曲がった屈曲部542aが形成されている。屈曲部542aは、-Z側の側面で蓋部532に当接して接合された状態にある。屈曲部542aは、補強部542の組立時に折り曲げられ、蓋部532に押し付けられる。これにより、ろう付け時に補強部542及び蓋部532の抜け落ちが防止される。なお、屈曲部542aを設けたことにより、図9に示す爪部132aを省略しているが、蓋部532に爪部132aに相当する構成を形成することもできる。
実施の形態5の構成によれば、補強部541,542の端部に形成された屈曲部541a,542aを折り曲げることにより、ろう付け時に補強部541,542の抜け落ちが防止される。これにより、補強部541,542を本体部500aの外面部に容易に接合することができる。その他の効果については、上記実施の形態と同様である。
なお、本体部500aは、1部品から形成されているものとして説明した。しかしながら、本体部500aを第1ヘッダ部材と第2ヘッダ部材とを組み合わせた2部材から形成されるものであっても、屈曲部541a,542aを有する2枚の補強部541,542により、分配器500の剛性を高めて耐圧性能を向上させることができる。
(実施の形態6)
次に、実施の形態6について説明する。本実施の形態における分配器600では、図8に示す湾曲部221に相当する箇所に、図15に示すように、湾曲していない平板状の平板部621が形成されている点が、上記の実施の形態と異なっている。
本体部600aは、図15に示すように、軸垂直断面において円弧状に形成された差込部611と、差込部611の両縁から延びる平板状の2つの側部612と、2つの側部612を接続する平板状の平板部621とを有している。差込部611には、図13に示すように、複数の差込孔601が長手方向に並んで形成されている。複数の差込孔601には、図2に示す伝熱管30が差し込まれる。本体部600aは、押し出し加工により形成されており、差込部611、2つの側部612及び平板部621は一体に形成されている。このように形成された本体部600aの軸垂直断面は、D字状である。なお、本体部600aは、電縫管として形成してもよい。本体部600aの内部には、図15に示すように、差込部611、2つの側部612及び平板部621により区画された内部空間600bが形成されている。
差込部611に対向する対向部としての平板部621は、-X側を向く外面として、平面状の外面621bを有している。
補強部640は、図12に示すように、矩形状の平板から形成されている。補強部640のY軸方向における幅は、本体部600aのY軸方向における幅と等しい。また、補強部640のZ軸方向における長さは、本体部600aのZ軸方向における長さと等しい。補強部640は、図14及び図15に示すように、平板部621の外面621bに当接し接合されている。
また、分配器600には、図2に示す伝熱管の30の一部から冷媒を流入させている。そのため、分配器600において、図3に示す流入管130は省略されている。例えば、図14に示すように、最も-Z側にある差込孔601に差し込まれた図示しない伝熱管から冷媒が流入する。流入した冷媒は、図14の矢印で示すように、分配器600の内部空間600bを通り、各差込孔601に挿通された図示しない伝熱管に分配される。
実施の形態6の構成によれば、本体部600aの軸垂直断面をD字状としたことにより、補強部640の一方の面のすべてで対向部である平板部621の外面621bと当接させ接合させることができる。これにより、補強部640を分配器600の外面部に容易に接合することができ、分配器600の剛性を高め耐圧性能を向上させることができる。その他の効果については、上記実施の形態と同様である。
なお、本体部600aの両端に設けられた図12、図13に示す蓋部631,632の外縁に、本体部600aあるいは補強部640に当接して押さえつけるための爪部を形成してもよい。
また、本体部600aに-X方向に突出する突出部を設け、補強部640にこの突出部が通される開口としての切り欠きあるいは貫通孔を形成してもよい。これにより、組立時に補強部640を容易に位置決めすることができる。
なお、本体部600aの平板部621に、図6に示す段差H2を設け、補強部640を配置するための凹部を形成してもよい。この場合、補強部640のY軸方向における幅は、本体部600aのY軸方向における幅よりも狭くなる。
(実施の形態7)
次に、実施の形態7について、図16を参照しながら説明する。上記実施の形態では、伝熱管が差し込まれる差込部は湾曲したものであると説明したが、差込部の形状は特に限定されるものではない。本実施の形態に係る分配器700は、平板状の差込部711を有し、軸垂直断面が矩形状の本体部700aを有している。
本体部700aは、平板状の差込部711と、差込部711の両縁から延びる平板状の2つの側部712と、2つの側部712を接続する平板状の平板部721とを有している。差込部711、2つの側部712及び平板部721により、内部空間700bが形成された軸垂直断面が矩形状の本体部700aが形成されている。差込部711には、図2に示す伝熱管30が差し込まれる図示しない複数の差込孔が形成されている。本体部700aは、押し出し加工により形成されており、差込部711、2つの側部712及び平板部721は一体に形成されている。なお、本体部700aは、電縫管として形成してもよい。
差込部711に対向する対向部としての平板部721は、-X側を向く平面状の外面721bを有している。
補強部740は、矩形状の平板から形成されている。補強部740のY軸方向における幅は、本体部700aのY軸方向における幅と等しい。補強部740は、平板部721の外面721bに当接し接合されている。
実施の形態7の構成によれば、軸垂直断面が矩形状の本体部700aの外面721bに、補強部740を当接させ接合させることができる。これにより、分配器700の剛性を高め耐圧性能を向上させることができる。
この開示は、上記実施の形態に限定されず、様々な変形及び応用が可能である。上記実施の形態では、図6に示す第2ヘッダ部材120は、外面121bを凹面としたΩ字状に形成されていると説明した。しかしながら、第2ヘッダ部材の軸垂直断面は、当該形状に限定されるものではない。例えば、第2ヘッダ部材120は、平面状の外面を有し、内側にむけて盛り上がり中央側が肉厚となる中実の軸垂直断面を有していてもよい。
また、図2に示すように、伝熱管30には伝熱促進部材40が取り付けられると説明したが、伝熱促進部材40を有さない構成としてもよい。
また、図2に示す分配器100は、分配器100の長手方向が鉛直方向に向けられていると説明した。しかしながら、分配器100の長手方向は、鉛直方向に限定されるものではなく、鉛直方向に対して傾いた方向であってもよい。
また、分配器の外面部には、1枚の補強部を接合する場合と、2枚の補強部を接合する場合とについて説明したが、接合する補強部の枚数は限定されない。例えば3枚以上の補強部を、間隔をあけて、あるいは間隔をあけずに分配器の外面部に接合してもよい。
また、図2に示すように、伝熱管30に冷媒を分配する熱交換器用ヘッダとしての分配器100に補強部140を接合する構成について説明したが、伝熱管30から冷媒が合流する熱交換器用ヘッダ150を補強するために補強部を接合してもよい。
以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
(付記1)
筒状に形成され、伝熱管が差し込まれる差込孔が形成された差込部と、前記差込部に対向する対向部とを有する本体部と、
前記本体部の端部を塞ぎ、前記本体部とともに冷媒の流路を形成する蓋部と、
前記本体部に接合され、前記本体部を補強する補強部と、を備え、
前記補強部は、前記対向部の外面部に接合されている、
熱交換器用ヘッダ。
(付記2)
前記本体部の軸方向に対して垂直に切断した場合の前記差込部の断面は、半円形状である、
付記1に記載の熱交換器用ヘッダ。
(付記3)
前記対向部は、前記差込部の内側に向けて凸となった湾曲部、を有する、
付記2に記載の熱交換器用ヘッダ。
(付記4)
前記本体部は、前記差込部の両縁から前記対向部に向けて延びる対の側部を有しており、
前記差込部と前記対の側部とを、前記本体部の軸方向に対して垂直に切断した場合の断面は、U字状である、
付記3に記載の熱交換器用ヘッダ。
(付記5)
前記対向部は、前記対の側部が接続された対の接続部を有し、
前記湾曲部は、前記対の接続部の間に形成されている、
付記4に記載の熱交換器用ヘッダ。
(付記6)
前記本体部の軸方向に対して垂直に切断した場合の前記対向部の断面は、Ω字状である、
付記5に記載の熱交換器用ヘッダ。
(付記7)
前記対向部の前記外面部において、前記対の接続部と前記湾曲部との境に段落ちした凹部が形成されており、
前記補強部は、前記凹部に収容されている、
付記5又は6に記載の熱交換器用ヘッダ。
(付記8)
前記補強部は平板状の部材である、
付記1から7のいずれか1つに記載の熱交換器用ヘッダ。
(付記9)
前記対向部の前記外面部には、凸状部が形成されており、
前記補強部には、前記凸状部が通される開口が形成されている、
付記8に記載の熱交換器用ヘッダ。
(付記10)
前記補強部には、外縁から延び前記蓋部に接合された屈曲部が形成されている、
付記8又は9に記載の熱交換器用ヘッダ。
(付記11)
前記補強部には、外縁から延び前記対向部に接合された屈曲部が形成されている、
付記8から10のいずれか1つに記載の熱交換器用ヘッダ。
(付記12)
前記補強部は、前記本体部の軸方向において、前記対向部の全長にわたって接合されている、
付記8から10のいずれか1つに記載の熱交換器用ヘッダ。
(付記13)
複数枚の前記補強部が、前記本体部の軸方向に並んで、前記対向部に接合されている、
付記8から11のいずれか1つに記載の熱交換器用ヘッダ。
(付記14)
前記対向部の前記外面部には、突起部が形成されており、
前記補強部は、外縁を前記突起部に当接した状態で接合されている、
付記13に記載の熱交換器用ヘッダ。
(付記15)
前記蓋部には、外縁から延び、屈曲して前記補強部に接合された爪部が形成されている、
付記8から14のいずれか1つに記載の熱交換器用ヘッダ。
(付記16)
前記差込部を有する第1ヘッダ部材と、前記対向部を有する第2ヘッダ部材とが接合されて前記本体部が形成されている、
付記1から15のいずれか1つに記載の熱交換器用ヘッダ。
(付記17)
付記1から16のいずれか1つに記載の熱交換器用ヘッダと、
前記差込孔に差し込まれ、冷媒の前記流路に接続された伝熱管と、備える、
熱交換器。
(付記18)
付記17に記載の熱交換器と、
前記熱交換器に空気を供給する送風機と、を備える、
空気調和装置。
1 圧縮機、2 流路切替装置、3 室内熱交換器、4 減圧装置、5 室外熱交換器、6 室外送風機、7 室内送風機、10 空気調和装置、30 伝熱管、20 熱交換器、40 伝熱促進部材、100 分配器、100a 本体部、100b 内部空間、101 差込孔、110 第1ヘッダ部材、110a 内面、111 差込部、112 側部、120 第2ヘッダ部材、121 湾曲部、121a 内面、121b 外面、121c 流入口、122 接続部、122a 突き合わせ面、122b 外面、123,124a,124b 壁面、125 凸状部、125a 内面、125b 外面、126 端部、126a 内面、126b 外面、127 凹部、130 流入管、131 蓋部、131a,131b,131c 爪部、132 蓋部、132a,132b,132c 爪部、140 補強部、141,142 切り欠き、150 熱交換器用ヘッダ、151 差込孔、200 分配器、200a 本体部、200b 内部空間、211 差込部、212 側部、221 湾曲部、221b,221c 外面、240 補強部、300 分配器、300a 本体部、301a,301b 突起部、341 補強部、342 補強部、400 分配器、400a 本体部、401a,401b 突起部、421 湾曲部、421a,421b 突出部、441 補強部、441a 屈曲部、442 補強部、442a 屈曲部、500 分配器、500a 本体部、501a,501b 突起部、531 蓋部、531a 外面、532 蓋部、541 補強部、541a 屈曲部、542 補強部、542a 屈曲部、600 分配器、600a 本体部、600b 内部空間、601 差込孔、611 差込部、612 側部、621 平板部、621b 外面、631 蓋部、632 蓋部、640 補強部、700 分配器、700a 本体部、700b 内部空間、711 差込部、712 側部、721 平板部、721b 外面、740 補強部、A 接合箇所、H1,H2,H3,H4 段差

Claims (18)

  1. 筒状に形成され、伝熱管が差し込まれる差込孔が形成された差込部と、前記差込部に対向する対向部とを有する本体部と、
    前記本体部の端部を塞ぎ、前記本体部とともに冷媒の流路を形成する蓋部と、
    前記本体部に接合され、前記本体部を補強する補強部と、を備え、
    前記補強部は、前記対向部の外面部に接合されている、
    熱交換器用ヘッダ。
  2. 前記本体部の軸方向に対して垂直に切断した場合の前記差込部の断面は、半円形状である、
    請求項1に記載の熱交換器用ヘッダ。
  3. 前記対向部は、前記差込部の内側に向けて凸となった湾曲部、を有する、
    請求項2に記載の熱交換器用ヘッダ。
  4. 前記本体部は、前記差込部の両縁から前記対向部に向けて延びる対の側部を有しており、
    前記差込部と前記対の側部とを、前記本体部の軸方向に対して垂直に切断した場合の断面は、U字状である、
    請求項3に記載の熱交換器用ヘッダ。
  5. 前記対向部は、前記対の側部が接続された対の接続部を有し、
    前記湾曲部は、前記対の接続部の間に形成されている、
    請求項4に記載の熱交換器用ヘッダ。
  6. 前記本体部の軸方向に対して垂直に切断した場合の前記対向部の断面は、Ω字状である、
    請求項5に記載の熱交換器用ヘッダ。
  7. 前記対向部の前記外面部において、前記対の接続部と前記湾曲部との境に段落ちした凹部が形成されており、
    前記補強部は、前記凹部に収容されている、
    請求項5に記載の熱交換器用ヘッダ。
  8. 前記補強部は平板状の部材である、
    請求項1に記載の熱交換器用ヘッダ。
  9. 前記対向部の前記外面部には、凸状部が形成されており、
    前記補強部には、前記凸状部が通される開口が形成されている、
    請求項8に記載の熱交換器用ヘッダ。
  10. 前記補強部には、外縁から延び前記蓋部に接合された屈曲部が形成されている、
    請求項8に記載の熱交換器用ヘッダ。
  11. 前記補強部には、外縁から延び前記対向部に接合された屈曲部が形成されている、
    請求項8に記載の熱交換器用ヘッダ。
  12. 前記補強部は、前記本体部の軸方向において、前記対向部の全長にわたって接合されている、
    請求項8に記載の熱交換器用ヘッダ。
  13. 複数枚の前記補強部が、前記本体部の軸方向に並んで、前記対向部に接合されている、
    請求項8に記載の熱交換器用ヘッダ。
  14. 前記対向部の前記外面部には、突起部が形成されており、
    前記補強部は、外縁を前記突起部に当接した状態で接合されている、
    請求項13に記載の熱交換器用ヘッダ。
  15. 前記蓋部には、外縁から延び、屈曲して前記補強部に接合された爪部が形成されている、
    請求項8に記載の熱交換器用ヘッダ。
  16. 前記差込部を有する第1ヘッダ部材と、前記対向部を有する第2ヘッダ部材とが接合されて前記本体部が形成されている、
    請求項1に記載の熱交換器用ヘッダ。
  17. 請求項1から16のいずれか1項に記載の熱交換器用ヘッダと、
    前記差込孔に差し込まれ、冷媒の前記流路に接続された伝熱管と、備える、
    熱交換器。
  18. 請求項17に記載の熱交換器と、
    前記熱交換器に空気を供給する送風機と、を備える、
    空気調和装置。
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