JP3215039B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば空気調
和機に用いられるような熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の熱交換器としては、図２
(Ａ),(Ｂ)に示すものがある。図２(Ａ)に示すように、
この熱交換器は、所定の間隔を隔てて積み重ねられてい
る複数のフィン板３１,３１…と、この複数のフィン板
３１を貫いている前列側の貫通伝熱管３２,３３,３４,
３５と後列側の貫通伝熱管３６,３７,３８,３９…を有
している。図２(Ａ)に示した伝熱管３２〜３９は、それ
ぞれ、ヘアピン形状伝熱管の開放端をなしている。伝熱
管３２〜３９は図２(Ａ)において左方に延在してからヘ
アピン形状に湾曲している。

【０００３】上記前列側の伝熱管３２,３３,３４,３５
は、上記後列側の伝熱管３６,３７,３８,３９に比較し
て、フィン板３１からの突き出し寸法が短い。そして、
上記貫通伝熱管３２,３３にはＵ字管４０が接続されて
おり、上記貫通伝熱管３４,３５にはＵ字管４２が接続
されている。また、上記貫通伝熱管３６,３７にはＵ字
管４１が接続されており、上記貫通伝熱管３８,３９に
はＵ字管４３が接続されている。また、上記接続はロウ
付けによってなされている。

【０００４】図２(Ｂ)を参照すれば分かるように、上記
複数のフィン板３１は気流通過方向Ｘの一端側の縁３１
Ａから逆Ｘ方向に向かって切れ込んでいるスリット４５
と４６が形成されている。そして、上記フィン板３１は
上記スリット４５および４６の端に隣接している切れ残
し部４７および４８を中心Ｔ１およびＴ２にして、スリ
ット４５および４６を挟む部分３１Ｂ,３１Ｃおよび３
１Ｄ,３１Ｅを上記Ｘ方向に屈曲するように折り曲げら
れたものである。

【０００５】したがって、上記中心Ｔ１およびＴ２から
離れている後列側の伝熱管３６,３７および３８,３９の
方が、上記中心Ｔ１およびＴ２に近い前列側の伝熱管３
２,３３および３４,３５に比べて、上記折り曲げ時の移
動量が大きくて、管間ピッチの縮小量が大きい。

【０００６】そして、この従来例は、フィン板３１が折
り曲げられる前にＵ字管４１と４３がロウ付け接続され
たものである。

【０００７】したがって、この従来例では、上記管間ピ
ッチの縮小量が大きい後列側の伝熱管３６〜３９の突き
出し寸法を大きくすることによって、後列側の伝熱管３
６〜３９自体のたわみで管間ピッチの縮小を吸収するよ
うにしている。これにより、Ｕ字管４１,４３とのロウ
付け部分が破損したり、Ｕ字管４１,４３自体が変形す
ることを防ぐようにしている。尚、上述のように上記熱
交換器を曲げ形状にするのは、上記熱交換器の組み付け
スペースを削減するためである。

【０００８】また、今一つの従来例を、図３(Ａ),(Ｂ)
に示す。この従来例は、フィン板３１の構造が前述の図
２に示した従来例と同一である。一方、この従来例は、
前述の従来例とは異なり、ヘアピン形状伝熱管の開放端
をなしている伝熱管５１の突き出し寸法を全て等しく
し、かつ、上記折り曲げ時の管間ピッチの縮小量が大き
な後列側の伝熱管５１‐１〜５１‐４に接続されている
Ｕ字管５２と５３の直線部の寸法を、管間ピッチの縮小
量が小さな前列側の伝熱管５１‐５〜５１‐８に接続さ
れているＵ字管５４と５５の直線部の寸法よりも長くし
た。すなわち、この従来例は、Ｕ字管５２と５３の直線
部を長くすることによって、Ｕ字管５２，５３自体のた
わみで管間ピッチの縮小を吸収するようにしている。こ
れにより、フィン板３１の折り曲げ時に管間ピッチが縮
小しても、Ｕ字管５２,５３が破損することを防止して
いる。また、Ｕ字管５２，５３と伝熱管５１ー１〜５１
ー４とのロウ付け部の破損も防止している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者の従来例では、Ｕ字管４１,４３の変形防止のため
に、後列側の伝熱管３６,３７,３８,３９を長くしなけ
ればならないし、後者の従来例では、Ｕ字管５２,５３
の変形防止のためにＵ字管５２,５３自身を長くしなけ
ればならない。したがって、上記従来例では、部品の種
類が増加してコストアップする上に、熱交換器が大型化
するという問題がある。

【００１０】ところで、フィン板を折り曲げた後にＵ字
管を伝熱管に取り付けるようにした場合には、折り曲げ
に起因するＵ字管の変形や破損が起こらないことはもち
ろんであるが、この場合には、上記折り曲げ後の伝熱管
間ピッチに合ったＵ字管を上記折り曲げ角度に応じて新
作する必要があるから、部品の種類が増加してコストア
ップを招くという問題がある。

【００１１】そこで、この発明の目的は、コストアップ
や大型化を招くことなく、曲げ形状を実現することがで
きる熱交換器を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、所定の間隔を隔てて積み重ねら
れている複数のフィン板と、上記複数のフィン板を貫通
して端のフィン板から突出している端部を有する複数の
前列側ヘアピン形状伝熱管と、隣接する上記前列側のヘ
アピン形状伝熱管の上記端部を連結している第１Ｕ字管
と、上記複数のフィン板を貫通して端のフィン板から突
出している端部を有する複数の後列側ヘアピン形状伝熱
管と、隣接する上記後列側のヘアピン形状伝熱管の上記
端部を連結している第２Ｕ字管とを備え、上記複数のフ
ィン板は、前後の両縁から内方に向かって切れ込んでい
て、対をなしている前列側スリットと後列側スリットを
有し、上記前列側スリットと後列側スリットの間の折り
曲げ部分を中心にして、上記曲げ中心部分の両側の部分
が前後方向に折り曲げられており、上記第１Ｕ字管は上
記曲げ中心部分よりも前列側に配置し、上記第２Ｕ字管
は上記曲げ中心部分よりも後列側に配置し、上記第１Ｕ
字管は前列側スリットを跨ぎ、上記第２Ｕ字管は後列側
スリットを跨いでいることを特徴としている。

【００１３】この請求項１の発明によれば、第１Ｕ字管
と第２Ｕ字管とを、前列側スリットと後列側スリットと
に振り分けて配置している。したがって、上記２つのス
リット間の部分を中心にして上記フィン板を折り曲げた
ときに、一方のＵ字管は拡張し、他方のＵ字管は縮小す
る。

【００１４】ここで、上記第１Ｕ字管と上記第２Ｕ字管
は、上記スリット間部分を挟んで対峙している。つま
り、上記スリット間部分は、前列側と後列側のＵ字管お
よびこの前列側と後列側のＵ字管が接続される前列側と
後列側の伝熱管によって取り囲まれた中心部分をなして
いる。したがって、上記前列側と後列側のＵ字管および
この前列側と後列側のＵ字管が接続される前列側と後列
側の伝熱管は、互いに相手方に邪魔されることなく、上
記折り曲げの中心部分にいくらでも接近させて配置する
ことができる。したがって、前列側もしくは後列側のＵ
字管を折り曲げ中心から離さなくてはならない従来例に
比べて、上記折り曲げに伴うＵ字管の両端の相対移動量
を少なくすることができる。したがって、上記前列側と
後列側のＵ字管は、損傷防止のための直線部を最小限度
の寸法に抑えることができ、しかも、上記直線部の寸法
を実質的に同じにすることができる。したがって、この
発明によれば、Ｕ字管や伝熱管の種類を増加させること
なく、かつ、Ｕ字管の大型化を招くことなく、Ｕ字管を
伝熱管に接続した後で熱交換器を折り曲げて熱交換器の
曲げ形状を実現することができる。

【００１５】また、請求項１の発明の熱交換器では、上
記第１Ｕ字管は前列側スリットを跨ぎ、上記第２Ｕ字管
は後列側スリットを跨いでいる。

【００１６】したがって、請求項１の発明によれば、第
１および第２Ｕ字管を横切るような前および後列側スリ
ットを形成できるから、フィン板のより大きな折り曲げ
角度を実現することができる。

【００１７】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の熱交換器において、上記第１Ｕ字管と上記第２Ｕ字管
とは、上記複数のフィン板の上記折り曲げ前に上記貫通
伝熱管の端部に接続されており、上記折り曲げに起因す
る一方のＵ字管の縮小量と他方のＵ字管の拡張量とが所
定の大きさよりも小さくなるように上記貫通伝熱管の端
部に接続されていることを特徴としている。上記所定の
大きさとは、つまり、前列側Ｕ字管と後列側Ｕ字管に同
じものを使用できる許容量内の変形量である

【００１８】したがって、請求項２の発明によれば、上
記フィン板の折り曲げに起因して上記２つのＵ字管に加
わる応力をほぼ均等にしているから、２つのＵ字管の直
線部のサイズを同一に設定することができて、コストダ
ウンと小型化を図ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。

【００２０】図１に、この発明の熱交換器の実施の形態
を示す。この実施の形態は、所定の間隔を隔てて積み重
ねられている複数のフィン板１,１,１…と、上記複数の
フィン板１,１,１…を上記積み重ね方向に貫いている前
列側の貫通伝熱管２,４,６,８,１０および後列側の貫通
伝熱管３,５,７,９,１１を有している。上記複数の貫通
伝熱管２〜１１は、上記積み重ね方向の端に配置された
管板２０から突き出している端部２Ａ〜１１Ａを含んで
いる。管板２０は、この熱交換器の補強材である。な
お、図１(Ａ)に示した伝熱管２〜１１は、それぞれ、ヘ
アピン形状伝熱管の開放端をなしている。伝熱管２〜１
１は図１(Ａ)において左方に延在してからヘアピン形状
に湾曲している。

【００２１】そして、第１Ｕ字管１２は上記前列側伝熱
管２の端部２Ａと前列側伝熱管４の端部４Ａとを連結し
ている。また、第２Ｕ字管１３は上記後列側伝熱管３の
端部３Ａと後列側伝熱管５の端部５Ａとを連結してい
る。また、第１Ｕ字管１４は上記前列側伝熱管６の端部
６Ａと前列側伝熱管８の端部８Ａとを連結している。ま
た、第２Ｕ字管１５は上記後列側伝熱管７の端部７Ａと
後列側伝熱管９の端部９Ａとを連結している。また、Ｕ
字管１６は上記前列側伝熱管１０の端部１０Ａと後列側
伝熱管１１の端部１１Ａとを連結している。

【００２２】図１(Ｂ)に示すように、上記複数のフィン
板１，１，１…には、所定の間隔を隔てて対向して対を
なしている前列側スリット２１，後列側２２と前列側ス
リット２３，後列側２４が形成されている。上記前列側
スリット２１と２３は気流通過方向Ｘの流入端縁部１Ａ
から内方に向かって切れ込んでいる。また、上記スリッ
ト２２と２４は気流通過方向Ｘの流出端縁部１Ｂから内
方に向かって切れ込んでいる。尚、図１（Ｂ）に示すよ
うに、管板２０の前列側のスリットの切れ込み寸法は、
管板２０の後列側のスリットの切れ込み寸法の約３分の
１の寸法である。そして、上記前列側スリット２１と２
３の切れ込み寸法は、後列側スリット２２と２４の切れ
込み寸法よりも小さい。そして、前列側スリット２１と
後列側スリット２２は、フィン板１の折り曲げ中心Ａを
含む折り曲げ中心部２５を挟んでいる。また、上記前列
側スリット２３と後列側スリット２４は、フィン板１の
折り曲げ中心Ｂを含む折り曲げ中心部２６を挟んでい
る。そして、上記フィン板１は、上記折り曲げ中心Ａを
中心にして後列側スリット２２が狭まるような方向に折
り曲げられている。また、フィン板１は、折り曲げ中心
Ｂを中心にして後列側スリット２４が狭まるような方向
に折り曲げられている。

【００２３】また、前列側の伝熱管２と４は、前列側ス
リット２１を挟む位置でフィン板１を貫通している。ま
た、後列側の伝熱管３と５は、後列側スリット２２を挟
む位置でフィン板１を貫通している。また、前列側の伝
熱管６と８は、前列側スリット２３を挟む位置でフィン
板１を貫通している。また、後列側の伝熱管７と９は、
後列側スリット２４を挟む位置でフィン板１を貫通して
いる。

【００２４】上記構成の熱交換器は、第１Ｕ字管１２と
第２Ｕ字管１３とを、フィン板１の対向する前,後のス
リット２１,２２のうちの前列側のスリット２１と後列
側のスリット２２とに振り分けて配置している。したが
って、上記前後のスリット２１,２２間の部分２５を中
心にしてフィン板１を折り曲げたときに、第１Ｕ字管１
２は拡張し、第２Ｕ字管１３は縮小する。

【００２５】ここで、上記第１,第２のＵ字管１２,１３
およびこの第１,第２のＵ字管１２と１３が接続される
前列側の伝熱管２,４と後列側の伝熱管３,５は、折り曲
げの中心部分２５を取り囲んでいて、かつ、部分２５に
近接している。したがって、一方のＵ字管を折り曲げ中
心に近接させた場合には他方を中心から離さなくてはな
らない従来例に比べて、上記折り曲げに伴う第１Ｕ字管
１２,第２Ｕ字管１３の両端の相対移動量を少なくする
ことができる。したがって、上記第１,第２のＵ字管１
２,１３は、変形による損傷防止のための直線部１２ａ,
１２ｂ,１３ａ,１３ｂを最小限度の寸法に抑えることが
でき、しかも、上記直線部１２ａ,ｂの寸法と直線部１
３ａ,ｂの寸法を実質的に同じにすることができる。

【００２６】上述と同様に、前列側のＵ字管１４と後列
側のＵ字管１５についても、上記折り曲げの中心部分２
６を取り囲んでいて、かつ、部分２６に近接している。
したがって、上記折り曲げに伴うＵ字管１４，１５の両
端の相対移動量を少なくすることができる。したがっ
て、上記前,後のＵ字管１４,１５は、変形による損傷防
止のための直線部１４ａ,１４ｂ,１５ａ,１５ｂを最小
限度の寸法に抑えることができ、しかも上記直線部１４
ａ,ｂの寸法と直線部１５ａ,ｂの寸法を実質的に同じに
することができる。

【００２７】したがって、この実施の形態によれば、Ｕ
字管や伝熱管の種類を増加させることなく、かつ、Ｕ字
管の大型化を招くことなく、Ｕ字管１２〜１５を伝熱管
２〜９にロウ付けした後で熱交換器を折り曲げて熱交換
器の曲げ形状を実現することができる。

【００２８】また、この実施の形態によれば、フィン板
１の折り曲げに起因して上記前列側のＵ字管１２と後列
側のＵ字管１３とに加わる応力がほぼ均等になるような
位置で、前列側伝熱管２,４と後列側伝熱管３,５がフィ
ン板１を貫通している。また、前列側伝熱管６,８と後
列側伝熱管７,９は、フィン板１の折り曲げに起因して
前列側のＵ字管１４と後列側のＵ字管１５とに加わる応
力がほぼ均等になるような位置で、フィン板１を貫通し
ている。

【００２９】したがって、前列側のＵ字管１４の拡張量
と後列側のＵ字管１５の縮小量とを実質的に同じにする
ことができる。したがって、Ｕ字管１２〜１５の直線部
の寸法をより完全に同一に設定することができて、コス
トダウンと小型化を図ることができる。もっとも、上記
前列側のＵ字管１４の拡張量と後列側のＵ字管１５の縮
小量とは、所定の許容量内の変形量であれば良く、必ず
しも実質的に同じである必要はない。この所定の許容量
とは、前列側のＵ字管１４と後列側のＵ字管１５とを同
じものにしても、応力による損傷が発生しない範囲内の
変形量を言う。

【００３０】尚、この実施の形態では、空気調和機の熱
交換器について説明したが、この発明は、空気調和機の
熱交換器だけに限るものではなく、折り曲げ形状になさ
れるような熱交換器であればどのようなものにも適用す
ることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明は、所定の間隔を隔てて積み重ねられている複数のフ
ィン板と、上記複数のフィン板を貫通して端のフィン板
から突出している端部を有する複数の前列側ヘアピン形
状伝熱管と、隣接する上記前列側のヘアピン形状伝熱管
の上記端部を連結している第１Ｕ字管と、上記複数のフ
ィン板を貫通して端のフィン板から突出している端部を
有する複数の後列側ヘアピン形状伝熱管と、隣接する上
記後列側のヘアピン形状伝熱管の上記端部を連結してい
る第２Ｕ字管とを備え、上記複数のフィン板は、前後の
両縁から内方に向かって切れ込んでいて、対をなしてい
る前列側スリットと後列側スリットを有し、上記前列側
スリットと後列側スリットの間の折り曲げ部分を中心に
して、上記曲げ中心部分の両側の部分が前後方向に折り
曲げられており、上記第１Ｕ字管は上記曲げ中心部分よ
りも前列側に配置し、上記第２Ｕ字管は上記曲げ中心部
分よりも後列側に配置している。

【００３２】この請求項１の発明によれば、上記スリッ
ト間部分は、前列側と後列側のＵ字管およびこの前列側
と後列側のＵ字管が接続される前列側と後列側の伝熱管
によって取り囲まれた中心部分をなしている。したがっ
て、上記前列側と後列側のＵ字管およびこの前列側と後
列側のＵ字管が接続される前列側と後列側の伝熱管は、
互いに相手方に邪魔されることなく、上記折り曲げの中
心部分にいくらでも接近させて配置することができる。
したがって、前列側もしくは後列側のＵ字管を折り曲げ
中心から離さなくてはならない従来例に比べて、上記折
り曲げに伴うＵ字管の両端の相対移動量を少なくするこ
とができる。したがって、上記前列側と後列側のＵ字管
は、損傷防止のための直線部を最小限度の寸法に抑える
ことができ、しかも、上記直線部の寸法を実質的に同じ
にすることができる。したがって、この発明によれば、
Ｕ字管や伝熱管の種類を増加させることなく、かつ、Ｕ
字管の大型化を招くことなく、Ｕ字管を伝熱管に接続し
た後で熱交換器を折り曲げて熱交換器の曲げ形状を実現
することができる。

【００３３】また、請求項１に記載の熱交換器では、上
記第１Ｕ字管は前列側スリットを跨ぎ、上記第２Ｕ字管
は後列側スリットを跨いでいる。

【００３４】したがって、請求項１の発明によれば、第
１および第２Ｕ字管を横切るような前および後列側スリ
ットを形成できるから、フィン板のより大きな折り曲げ
角度を実現することができる。

【００３５】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の熱交換器において、上記第１Ｕ字管と上記第２Ｕ字管
とは、上記複数のフィン板の上記折り曲げ前に上記貫通
伝熱管の端部に接続されており、上記折り曲げに起因す
る一方のＵ字管の縮小量と他方のＵ字管の拡張量とが所
定の大きさよりも小さくなるように上記貫通伝熱管の端
部に接続されている。

【００３６】したがって、請求項２の発明によれば、上
記フィン板の折り曲げに起因して上記２つのＵ字管に加
わる応力をほぼ均等にしているから、２つのＵ字管の直
線部のサイズを同一に設定することができて、コストダ
ウンと小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１(Ａ)はこの発明の熱交換器の実施の形態
を気流通過方向から見た様子を部分的に示す図であり、
図１(Ｂ)は上記実施の形態を積み重ね方向から見た様子
を部分的に示す図である。

【図２】 図２(Ａ)は従来の熱交換器を気流通過方向か
ら見た様子を部分的に示す図であり、図２(Ｂ)は上記従
来例を積み重ね方向に見た様子を部分的に示す図であ
る。

【図３】 図３(Ａ)はいま１つの従来例を気流通過方向
に見た様子を部分的に示す図であり、図３(Ｂ)は上記い
ま１つの従来例を積み重ね方向から見た様子を部分的に
示す図である。

【符号の説明】

１…フィン板、２,４,６,８,１０…前列側伝熱管、３,
５,７,９,１１…後列側伝熱管、１２,１４,１６…第１
Ｕ字管、１３,１５…第２Ｕ字管、２０…管板、２１,２
３…前列側スリット、２２,２３…後列側スリット、２
５,２６…曲げ中心部分。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺田 祐一 滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の２ ダイキン工業株式会社滋賀製作所内 (56)参考文献 特開 平４−316931（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−324883（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−177092（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−5282（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−57073（ＪＰ，Ｕ) 特公 平７−30926（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28F 1/32 F24F 1/00 391

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の間隔を隔てて積み重ねられている
   複数のフィン板と、上記複数のフィン板を貫通して端の
   フィン板から突出している端部を有する複数の前列側ヘ
   アピン形状伝熱管と、隣接する上記前列側のヘアピン形
   状伝熱管の上記端部を連結している第１Ｕ字管と、上記
   複数のフィン板を貫通して端のフィン板から突出してい
   る端部を有する複数の後列側ヘアピン形状伝熱管と、隣
   接する上記後列側のヘアピン形状伝熱管の上記端部を連
   結している第２Ｕ字管とを備え、 上記複数のフィン板は、 前後の両縁から内方に向かって切れ込んでいて、対をな
   している前列側スリットと後列側スリットを有し、上記
   前列側スリットと後列側スリットの間の折り曲げ部分を
   中心にして、上記曲げ中心部分の両側の部分が前後方向
   に折り曲げられており、 上記第１Ｕ字管は上記曲げ中心部分よりも前列側に配置
   し、上記第２Ｕ字管は上記曲げ中心部分よりも後列側に
   配置し、 上記第１Ｕ字管は前列側スリットを跨ぎ、上記第２Ｕ字
   管は後列側スリットを跨いでいることを特徴とする熱交
   換器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の熱交換器において、 上記第１Ｕ字管と上記第２Ｕ字管とは、上記複数のフィ
   ン板の上記折り曲げ前に上記貫通伝熱管の端部に接続さ
   れており、上記折り曲げに起因する一方のＵ字管の縮小
   量と他方のＵ字管の拡張量とが所定の大きさよりも小さ
   くなるように上記貫通伝熱管の端部に接続されているこ
   とを特徴とする熱交換器。