JP4243098B2 - 熱交換器の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば冷蔵庫や冷蔵ショーケースなどの冷却装置の蒸発器として用いられる熱交換器の製造方法に関する。
【０００２】
この明細書において、図３および図７に矢印Ｘで示す方向を前、これと反対側を後というものとする。なお、図１、図４および図５においても、この前後方向を基準にするものとする。さらに、各図面の上下を上下といい、図１、図３、図および図７の左右を左右というものとする。
【０００３】
【従来の技術】
冷蔵庫や冷蔵ショーケースなどの冷却装置の蒸発器としては、従来、図７に示すものが用いられていた。図７において、従来の蒸発器(30)は、左右方向に並列状に配された複数のプレートフィン(31)よりなりかつ上下方向に間隔をおいて設けられた２つのフィン群(32)と、前後方向に間隔をおいて配されかつ上下両フィン群(32)の全てのプレートフィン(31)をそれぞれ貫通した複数の直管(33)と、全ての直管(33)内を冷媒が順次流通しうるように隣り合う直管(33)どうしを接続する複数のＵベンド(34)とを備えている。
【０００４】
この蒸発器(30)は次の方法によって製造されていた。すなわち、まず複数本の直管(33)と、複数の貫通穴が間隔をおいて形成されたプレートフィン(31)とを用意するとともに、ワイヤの一端に拡管用ボールが取り付けられてなる拡管具を用意する。そして、全ての直管(33)をそれぞれ全てのプレートフィン(31)の貫通穴に通した後、拡管具のワイヤを一端側から直管に通すとともに、ワイヤを他端側から引張って拡管用ボールを直管(33)内に通すことにより、直管(33)を拡管させて全てのプレートフィン(31)を直管の周囲に固定する。ついで、直管(33)の端部とＵベンド(34)の端部とを溶接することにより全ての直管(33)をＵベンド(34)により接続する。こうして、蒸発器(30)が製造されていた。
【０００５】
ところで、最近では、冷蔵庫や冷蔵ショーケースなどの冷却装置では、従来のフロン系冷媒に代えて、オゾン層破壊や地球温暖化への影響の少ない炭化水素系冷媒を使用することが検討されているが、炭化水素系冷媒は可燃性を有するために冷媒のリークを極力抑える必要がある。
【０００６】
しかしながら、上述した従来の蒸発器(30)では、直管(33)とＵベンド(34)とが溶接されているので、その溶接継ぎ目部分から冷媒がリークするおそれがある。
【０００７】
そこで、このような問題を解決した蒸発器として、ヘアピン状管と、ヘアピン状管の長さ方向に間隔をおいて複数設けられ、かつヘアピン状管の２つの直管部にまたがって両直管部に固定された複数の並列状プレートフィンからなるフィン群とにより構成されたフィン付きヘアピン状管を、フィン群の設けられていない複数箇所で曲げることにより全体として蛇行状に形成されたものが考えられている。
【０００８】
この蒸発器の製造方法は次の通りである。すなわち、まずヘアピン状管と、２つの貫通穴が間隔をおいて形成された多数のプレートフィンとを用意するとともに、押圧ロッドの先端に拡管用マンドレルが取り付けられた拡管具を用意する。そして、ヘアピン状管の両直管部をそれぞれ全てのプレートフィンの両貫通穴に通すことにより、複数の並列状プレートフィンからなる非固定フィン群を、直管部の長さ方向に間隔をおいて複数設ける。ついで、ヘアピン状管の両端開口から直管部内に拡管具の拡管用マンドレルを押し込んで直管部を拡管させ、各フィン群のプレートフィンをヘアピン状管の直管部の周囲に固定することによりフィン付きヘアピン状管を製造する。その後、フィン付きヘアピン状管をフィン群の設けられていない複数箇所で曲げることにより全体として蛇行状に形成する。こうして、蒸発器が製造されていた。（たとえば、特許文献１、段落０００６参照）
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１２４４８５号公報（段落０００６）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この方法により製造された蒸発器では、フィン付きヘアピン状管のヘアピン状管には継ぎ目は存在しないので、図７に示す蒸発器(30)のような冷媒のリークは発生しないが、プレートフィンは２つの直管部にまたがる大きさを有しているだけであるので、伝熱面積の増大による冷却効率向上効果が少ない。
【００１１】
この発明の目的は、上記問題を解決し、冷却装置の蒸発器に使用した場合に、冷媒のリークを防止することができるとともに冷却性能を向上させることができる熱交換器の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
1)溶接継ぎ目のない１本のパイプを曲げることにより形成されかつ前後方向に間隔をおいて互いに平行に設けられた３以上の直管部を有する蛇行状管と、蛇行状管の隣り合う２つの直管部にまたがって両直管部に並列状に固定された複数のプレートフィンからなりかつ直管部の長さ方向に間隔をおいて複数設けられた第１フィン群と、蛇行状管の残りの各直管部に並列状に固定された複数のプレートフィンからなりかつ直管部の長さ方向に関して第１フィン群と同一位置にくるように直管部の長さ方向に間隔をおいて複数設けられた第２フィン群とを備えたフィン付き蛇行状管からなり、フィン付き蛇行状管が、全ての直管部における隣り合う第１フィン群間および第２フィン群間において、第１フィン群どうしおよび第２フィン群どうしが上下に重なるように曲げられることにより形成されており、隣接する第１フィン群間および第２フィン群間の上記間隔が、フィン付き蛇行状管の直管部を曲げうるような長さとなされている熱交換器を製造する方法であって、
溶接継ぎ目のない１本のパイプを曲げることにより形成されたヘアピン状管と、２つの貫通穴が前後方向に間隔をおいて形成された多数のプレートフィンとを用意し、ヘアピン状管の両直管部をそれぞれ全てのプレートフィンの貫通穴に通すことにより、複数の並列状プレートフィンからなる非固定フィン群を直管部の長さ方向に直管部を曲げうる長さの間隔をおいて所定数設けること、該所定数を、ヘアピン状管の屈曲部側に設けられかつ第１フィン群を形成する２以上の非固定フィン群の数のｎ倍（ｎは２以上の整数）にしておくこと、ヘアピン状管を拡管して各プレートフィンを両直管部にまたがるように固定し、第２フィン群を形成する被分割フィン群と第１フィン群とを有するフィン付きヘアピン状管を得ること、全ての被分割フィン群を構成するプレートフィンを、一方の直管部に固定された部分と他方の直管部に固定された部分とに分割して第２フィン群を形成し、フィン付きヘアピン状管の両直管部を前後方向外方に曲げることによりフィン付き蛇行状管を形成することを含む熱交換器の製造方法。
【００１３】
2) ヘアピン状管の内周面に、その長さ方向に伸びるインナーフィンが周方向に間隔をおいて一体に形成されている上記 1) 記載の熱交換器の製造方法。
【００１４】
3)ヘアピン状管の内周面からの突出高さの異なる高低２種類のインナーフィンが周方向に交互に設けられており、高いインナーフィンの突出高さが０．７〜１．７ｍｍ、低いイ ンナーフィンの突出高さが０．４〜１．２ｍｍである上記 2) 記載の熱交換器の製造方法。
【００１５】
4)全てのインナーフィンの高さが等しく、ヘアピン状管の内周面からのインナーフィンの突出高さが０．７〜１．２ｍｍである上記 2) 記載の熱交換器の製造方法。
【００１６】
5)インナーフィンのピッチが０．４〜１．６ｍｍである上記 3) または 4) 記載の熱交換器の製造方法。
【００１７】
6)ヘアピン状管の外径が６〜１０ｍｍ、同じく周壁の肉厚が０．４〜０．８ｍｍである上記 3) 〜 5) のうちのいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
【００１８】
7)ヘアピン状管の拡管を流体を用いて行う上記 2) 〜 6) のうちのいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
【００１９】
8)第２フィン群を形成する被分割フィン群を構成するプレートフィンが、２つのフィン形成部および両フィン形成部を分割可能に一体に連結する連結部よりなる上記 1) 〜 7) のうちのいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
【００２０】
9)第１フィン群を構成するプレートフィンと、第２フィン群を形成する被分割フィン群を構成するプレートフィンとを同一形状にしておき、被分割フィン群を構成するプレートフィンにおける上下両側縁のうちの少なくともいずれか一方の前後方向の中央部にＶ字状切り込みを形成するとともに、前後方向に関して切り込みと合致した位置に、切り込みと干渉しない上下方向に伸びるスリットを形成しておく上記 1) 〜 8) のうちのいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
【００２１】
10)被分割フィン群を分割して第２フィン群を形成した後、フィン付きヘアピン状管における所定数の第２フィン群を有する直管部を切断する上記 1) 〜 9) のうちのいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
【００２２】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明による熱交換器を冷却装置の蒸発器に適用したものである。なお、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【００２３】
図１および図２は蒸発器を形成するのに用いられるフィン付き蛇行状管を示し、図３は蒸発器を示す。また、図４はフィン付き蛇行状管を形成するのに用いられるフィン付きヘアピン状管を示し、図５はプレートフィンを示す。
【００２４】
図１および図２において、フィン付き蛇行状管(1)は、前後方向に間隔をおいて設けられた３以上、ここでは４つの直管部(2a)を有するアルミニウム製蛇行状管(2)と、蛇行状管(2)における中央部の隣り合う２つの直管部(2a)の長さ方向に間隔をおいて設けられた複数、ここでは２つの第１フィン群(3)と、蛇行状管(2)の前後両端の直管部(2a)にそれぞれ長さ方向に間隔をおいて設けられた複数、ここでは２つの第２フィン群(4)とを備えている。両第１フィン群(3)間および両第２フィン群(4)間の間隔は、直管部(2a)を、第１フィン群(3)どうしおよび第２フィン群(4)どうしが上下に重なるように折り返し状に曲げうるような長さとなされている。
【００２５】
蛇行状管(2)は溶接継ぎ目のない１本のパイプを曲げることにより形成されたものであり、その内周面には、その長さ方向に伸びかつ突出高さの異なる高低２種類のインナーフィン(20)(21)が周方向に間隔をおいて交互に一体に形成されている。インナーフィン(20)(21)は蛇行状管(2)の中心に向かって突出している。高いインナーフィン(20)の蛇行状管(2)内周面からの突出高さ(h1)は、０．７〜１．７ｍｍ、低いインナーフィン(21)の蛇行状管(2)内周面からの突出高さ(h2)は０．４〜１．２ｍｍである。また、インナーフィン(20)(21)のピッチ(P)は０．４〜１．６ｍｍである。ここでインナーフィン(20)(21)のピッチ(P)とは、横断面において、蛇行状管(2)の中心線と、隣り合う２つのインナーフィン(20)(21)の厚みの中心とを結ぶ２つの直線(L1)(L2)間の蛇行状管(2)の外周面上での周方向の距離である。また、蛇行状管(2)の外径は６〜１０ｍｍ、同じく周壁の肉厚は０．４〜０．８ｍｍである。
【００２６】
第１フィン群(3)は、２つの直管部(2a)にまたがって両直管部(2a)に固定された複数の並列状アルミニウム製プレートフィン(5)からなる。プレートフィン(5)は前後方向に長い長方形状である。以下、第１フィン群(3)を構成するプレートフィン(5)を第１プレートフィンと称する。第２フィン群(4)は、各直管部(2a)に固定された複数のアルミニウム製プレートフィン(6)からなり、直管部(2a)の長さ方向に関して第１フィン群(3)と同一位置にくるように設けられている。第２フィン群(4)のプレートフィン(6)の前後方向の長さは第１プレートフィン(5)の前後方向の長さの１／２と等しいか、あるいは後述する切り込み(12)およびスリット(13)の分だけ短くなっている。以下、第２フィン群(4)を構成するプレートフィン(6)を第２プレートフィンと称する。第１フィン群(3)と第２フィン群(4)のフィンピッチは異なっている場合があり、第２フィン群(4)のフィンピッチが、第１フィン群(3)のフィンピッチよりも大きいことが好ましい。
【００２７】
第１プレートフィン(5)には前後方向に間隔をおいて２つの貫通穴(5a)が形成されており、蛇行状管(2)の中央部の２つの直管部(2a)がそれぞれ全ての第１プレートフィン(5)の貫通穴(5a)に通され、両直管部(2a)を拡管することにより第１プレートフィン(5)が両直管部(2a)の周囲に固定されている。第２プレートフィン(6)には１つの貫通穴が形成されており、蛇行状管(2)の前後両端の直管部(2a)がそれぞれ全て第２プレートフィン(6)の貫通穴に通され、直管部(2a)を拡管することにより第２プレートフィン(6)が直管部(2a)の周囲に固定されている。なお、フィン付き蛇行状管(1)のままでも蒸発器として用いることができる。
【００２８】
そして、図３に示すように、フィン付き蛇行状管(1)が、蛇行状管(2)の全ての直管部(2a)が隣り合う第１フィン群(3)間および第２フィン群(4)間において、第１フィン群(3)どうしおよび第２フィン群(4)どうしが上下に重なるように曲げられることにより、蒸発器(E)が形成されている。すなわち、この蒸発器(E)においては、２つの第１フィン群(3)が上下方向に積層状に配されるとともに、これらの第１フィン群(3)の前後両側においてそれぞれ２つの第２フィン群(4)が上下方向に積層状に配され、各第１フィン群(3)の第１プレートフィン(5)に前後２本の直管部(2b)が貫通させられ、各第２フィン群(4)の第２プレートフィン(6)に１本の直管部(2b)が貫通させられている。そして、フィン群(3)(4)よりも左方において、前後方向に関して同一位置にある上下の直管部(2b)がこれと一体をなす屈曲部(2c)により接続されている。また、フィン群(3)(4)の右方において、上側の直管部(2b)における前後両側の２本ずつがそれぞれこれと一体をなす屈曲部(2d)により接続されるとともに、下側の直管部(2b)における中央の２本がこれと一体をなす屈曲部(2e)により接続されている。
【００２９】
次に、蒸発器の製造方法について説明する。
【００３０】
まず、図４に示すフィン付きヘアピン状管(H)を製造する。
【００３１】
すなわち、溶接継ぎ目のない１本のアルミニウム製パイプを曲げることにより形成されたヘアピン状管(10)と、前後方向に間隔をおいて２つの貫通穴(5a)が形成された複数のアルミニウム製第１プレートフィン(5)と、同じく前後方向に間隔をおいて２つの貫通穴(11a)が形成された複数のアルミニウム製プレートフィン(11)とを用意する（図５参照）。
【００３２】
ヘアピン状管(10)の内周面には、その長さ方向に伸びかつ突出高さの異なる高低２種類のインナーフィン(20)(21)が周方向に間隔をおいて交互に一体に形成されている。インナーフィン(20)(21)は、図２を参照して先に述べた通りのものである。
【００３３】
図５に示すように、これらのプレートフィン(5)(11)は前後方向に長い長方形状であり、一方のプレートフィン(11)の上下両側縁部の前後方向の中央部には、それぞれＶ字状切り込み(12)が形成されているとともに、両切り込み(12)間にプレートフィン(11)の幅方向（上下方向）に伸びるスリット(13)が形成されている。貫通穴(11a)はスリット(13)の前後両側に形成されている。両切り込み(12)とスリット(13)の両端との間隔は０．１〜０．４mm程度としておくことが好ましい。以下、切り込み(12)およびスリット(13)を有するプレートフィン(11)をスリット付きプレートフィンと称する。スリット付きプレートフィン(11)は、第１プレートフィン(5)を打ち抜き成形するのに用いる打ち抜き金型に、切り込み形成部およびスリット形成部を着脱自在に取り付けたものにより打ち抜き成形される。ここで、切り込み(12)およびスリット(13)が形成されていることにより、スリット付きプレートフィン(11)は、前後２つのフィン形成部(15)、および切り込み(12)とスリット(13)との間に設けられかつ両フィン形成部(15)を分割可能に一体に連結する連結部(16)よりなることになる。
【００３４】
そして、ヘアピン状管(10)の両直管部(10a)を全てのプレートフィン(5)(11)の両貫通穴(5a)(11a)に通すことにより、複数のプレートフィン(5)(11)からなる非固定フィン群を直管部(2a)の長さ方向に間隔をおいて複数、ここでは４つ設けておく。このとき、ヘアピン状管(10)の屈曲部(10b)側の２つの非固定フィン群は第１プレートフィン(5)からなるものであって、フィン付き蛇行状管(1)の第１フィン群(3)を形成するものである。また、ヘアピン状管(10)の両端開口側の２つの非固定フィン群はスリット付きプレートフィン(11)からなるものであって、フィン付き蛇行状管(1)の第２フィン群(4)を形成するものである。第１フィン群(3)を形成する非固定フィン群間の間隔は、第１フィン群(3)どうしが上下に重なるように両直管部(10a)を曲げうるような長さであり、かつ第２フィン群(4)を形成する非固定フィン群間の間隔と等しくなっている。なお、非固定フィン群の総数は、第１フィン群(4)を形成する非固定フィン群の数のｎ倍（ｎは２以上の整数）となる。
【００３５】
ついで、この状態でヘアピン状管(10)内に水、油、空気等の圧力流体を導入して拡管させ、各非固定フィン群の第１プレートフィン(5)およびスリット付きプレートフィン(11)をヘアピン状管(10)の両直管部(10a)の周囲に固定することにより、第２フィン群(4)を形成する２つの被分割フィン群(14)と、２つの第１フィン群(3)とを有するフィン付きヘアピン状管(H)を製造する（図４参照）。なお、ヘアピン状管(10)の拡管は、押圧ロッドの先端に拡管用マンドレルが取り付けられた拡管具を用意し、ヘアピン状管(10)の両端開口から直管部(2a)内に拡管具の拡管用マンドレルを押し込むことにより行ってもよい。
【００３６】
その後、フィン付きヘアピン状管(H)を用いてフィン付き蛇行状管(1)を製造する。すなわち、まずヘアピン状管(10)の２つの被分割フィン群(14)を構成するスリット付きプレートフィン(11)を、切り込み(12)とスリット(13)との間の連結部(16)において一方の直管部(10a)に固定された部分と他方の直管部(10a)に固定された部分とに分割して第２フィン群(4)を形成する。スリット付きプレートフィン(11)の分割は、両切り込み(12)にくさびを押し当てながら前後方向に引っ張ることにより行う。ついで、フィン付きヘアピン状管(H)のヘアピン状管(10)の両直管部(10a)を、ヘアピン状管(10)の屈曲部側から２番目の第１フィン群(3)と３番目の第２フィン群(4)との間でそれぞれ前後方向外方に曲げる（図１鎖線参照）。こうして、蛇行状管(2)における中央部の隣り合う２つの直管部(2a)の長さ方向に間隔をおいて設けられた複数の第１フィン群(3)と、蛇行状管(2)の前後両端の直管部(2a)の長さ方向に間隔をおいて設けられた複数の第２フィン群(4)とを備えたフィン付き蛇行状管(1)が製造される。
【００３７】
最後に、フィン付き蛇行状管(1)を、全ての直管部(2a)における隣り合う第１フィン群(3)間および隣り合う第２フィン群(4)の間の部分において、第１フィン群(3)どうしおよび第２フィン群(4)どうしが上下に重なるように曲げることによって、蒸発器(E)が製造される（図３鎖線参照）。
【００３８】
蒸発器(E)は、圧縮機、凝縮器および蒸発器を有する冷凍サイクルを備えており、冷媒として炭化水素系冷媒が用いられる冷蔵庫や、冷蔵ショーケースなどの冷却装置の蒸発器として使用される。この冷却装置において、冷媒循環量は１〜９ｋｇ／ｈという低循環量である。
【００３９】
上記実施形態においては、蒸発器(E)を形成するためのフィン付き蛇行状管(1)における蛇行状管(2)の直管部(2a)の数は４であり、そのためフィン付きヘアピン状管(H)におけるスリット付きプレートフィン(11)からなる被分割フィン群(14)の数が第１フィン群(3)の数と等しいが、これに限るものではなく、直管部(2a)の数は２ｎ（ｎは２以上の整数）の任意の数にすることができる。この場合、フィン付きヘアピン状管(H)におけるスリット付きプレートフィン(11)からなる被分割フィン群(14)の数を第１フィン群(3)の数の（ｎ−１）倍とする。そして、フィン付きヘアピン状管(H)におけるヘアピン状管(10)の両直管部(10a)を前後方向外方に蛇行状に曲げることによって、フィン付き蛇行状管を形成する。また、フィン付き蛇行状管(1)における蛇行状管(2)の直管部(2a)の数が３以上の奇数、すなわち２ｎ−１（ｎは２以上の整数）になる場合もあるが、この場合には被分割フィン群(14)のスリット付きプレートフィン(11)を分割した後、ヘアピン状管(10)の一方の直管部(10a)を、その開口端から第１フィン群(3)と同数の第２フィン群(4)を有するまでの長さ部分を切断すればよい。
【００４０】
また、上記実施形態においては、蒸発器の第１フィン群(3)および第２フィン群(4)がそれぞれ上下２段に設けられているが、これに限るものではなく、上下３段以上設けられていてもよい。この場合、フィン付き蛇行状管(1)における第１フィン群(3)および第２フィン群(4)の数を３以上にする。また、第１フィン群(3)および第２フィン群(4)は、１段だけ設けられていてもよい。この場合、第１フィン群(3)および第２フィン群(4)の数は１でもよい。
【００４１】
さらに、上記実施形態および他の形態において、分割すべきプレートフィンには必ずしもスリット(13)および切り込み(12)を形成しておく必要はない。
【００４２】
また、この発明による熱交換器は、冷却装置の蒸発器以外にも適用可能である。
【００４３】
図６は蒸発器を形成するのに用いられるフィン付き蛇行状管(1)の蛇行状管(2)の変形例を示す。
【００４４】
図６において、蛇行状管(2)の内周面に、その長さ方向に伸びかつ突出高さの等しい複数のインナーフィン(22)が、周方向に間隔をおいて一体に形成されている。インナーフィン(22)の蛇行状管(2)内周面からの突出高さ(h3)は０．７〜１．２ｍｍである。また、インナーフィン(22)のピッチ(P)は０．４〜１．６ｍｍである。ここでインナーフィン(22)のピッチ(P)とは、上述したのと同様である。また、蛇行状管(2)の外径は６〜１０ｍｍ、同じく周壁の肉厚は０．４〜０．８ｍｍである。
【００４５】
【発明の効果】
上記1)の熱交換器の製造方法によれば、溶接継ぎ目のない１本のパイプを曲げることにより形成されかつ前後方向に間隔をおいて互いに平行に設けられた３以上の直管部を有する蛇行状管と、蛇行状管の隣り合う２つの直管部にまたがって両直管部に並列状に固定された複数のプレートフィンからなりかつ直管部の長さ方向に間隔をおいて複数設けられた第１フィン群と、蛇行状管の残りの各直管部に並列状に固定された複数のプレートフィンからなりかつ直管部の長さ方向に関して第１フィン群と同一位置にくるように直管部の長さ方向に間隔をおいて複数設けられた第２フィン群とを備えたフィン付き蛇行状管からなり、フィン付き蛇行状管が、全ての直管部における隣り合う第１フィン群間および第２フィン群間において、第１フィン群どうしおよび第２フィン群どうしが上下に重なるように曲げられることにより形成されており、隣接する第１フィン群間および第２フィン群間の上記間隔が、フィン付き蛇行状管の直管部を曲げうるような長さとなされている熱交換器を比較的簡単に製造することができる。
【００４６】
そして、上記 1) の方法により製造された熱交換器によれば、蛇行状管が溶接継ぎ目のない１本のパイプを曲げることにより形成されているので、この熱交換器を冷却装置の蒸発器に用いた場合の冷媒のリークを防止することができる。したがって、オゾン層破壊や地球温暖化への影響の少ない炭化水素系冷媒を使用することができる。また、蛇行状管の隣り合う２つの直管部にまたがって両直管部に並列状に固定された複数のプレートフィンからなる第１フィン群と、蛇行状管の残りの各直管部に並列状に固定された複数のプレートフィンからなる第２フィン群とを備えているので、プレートフィンの数を多くすることができ、伝熱面積が増大して熱交換効率、たとえば冷却装置の蒸発器に用いた場合には冷却効率が向上する。特に、第１フィン群および第２フィン群が上下に２段以上設けられているので、伝熱面積の増大による熱交換効率、たとえば冷却装置の蒸発器に用いた場合の冷却効率が一層向上する。
【００４７】
上記2) の熱交換器の製造方法によれば、蛇行状管の伝熱面積が増大し、熱交換器の熱交換性能が向上する。
【００４８】
上記3) 〜 6) の熱交換器の製造方法によれば、上記 2) の方法で製造された熱交換器の熱交換性能向上効果が、一層顕著になる。
【００４９】
上記7) の熱交換器の製造方法によれば、蛇行状管の内周面に伝熱面積を増大させる目的で、比較的突出高さの高いインナーフィンが形成されていたとしても、拡管時にインナーフィンが潰れることはなく、製造された熱交換器に所望の冷却性能（熱交換性能）を付与することができる。
【００５０】
上記 8) の熱交換器の製造方法によれば、ヘアピン状管をプレートフィンの貫通穴に通す際の取り扱いを容易にすることができるとともに、後工程でのプレートフィンの分割を簡単に行うことができる。
【００５１】
上記9) の熱交換器の製造方法によれば、スリット付きプレートフィンを打ち抜き成形する際には、他方のプレートフィンを打ち抜き成形するのに用いる打ち抜き金型に、切り込み形成部およびスリット形成部を着脱自在に取り付けたものを使用すればよく、１種類の打ち抜き金型を使用して２種類のプレートフィンを成形することができる。その結果、プレートフィンの製造コストが安くなる。また、被分割フィン群を構成するプレートフィンにおける上下両側縁のうちの少なくともいずれか一方の前後方向の中央部にＶ字状切り込みを形成するとともに、前後方向に関して切り込みと合致した位置に、切り込みと干渉しない上下方向に伸びるスリットを形成しているので、このプレートフィンの分割を簡単に 行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明を適用した蒸発器を形成するためのフィン付き蛇行状管を示す斜視図である。
【図２】 図１のII−II線拡大断面図である。
【図３】 この発明を適用した蒸発器を示す斜視図である。
【図４】 フィン付き蛇行状管を形成するためのフィン付きヘアピン状管を示す斜視図である。
【図５】 ２種類のプレートフィンを示す正面図である。
【図６】 フィン付き蛇行状管の他の具体例を示す図２相当の断面図である。
【図７】 従来の蒸発器を示す斜視図である。
【符号の説明】
(1)：フィン付き蛇行状管
(2)：蛇行状管
(2a)：直管部
(3)：第１フィン群
(4)：第２フィン群
(5)：第１プレートフィン
(5a)：貫通穴
(6)：第２プレートフィン
(10)：ヘアピン状管
(10a)：直管部
(11)：スリット付きプレートフィン
(11a)：貫通穴
(12)：切り込み
(13)：スリット
(14)：被分割フィン群
(E)：蒸発器
(H)：フィン付きヘアピン状管
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば冷蔵庫や冷蔵ショーケースなどの冷却装置の蒸発器として用いられる熱交換器の製造方法に関する。
【０００２】
この明細書において、図３および図７に矢印Ｘで示す方向を前、これと反対側を後というものとする。なお、図１、図４および図５においても、この前後方向を基準にするものとする。さらに、各図面の上下を上下といい、図１、図３、図および図７の左右を左右というものとする。
【０００３】
【従来の技術】
冷蔵庫や冷蔵ショーケースなどの冷却装置の蒸発器としては、従来、図７に示すものが用いられていた。図７において、従来の蒸発器(30)は、左右方向に並列状に配された複数のプレートフィン(31)よりなりかつ上下方向に間隔をおいて設けられた２つのフィン群(32)と、前後方向に間隔をおいて配されかつ上下両フィン群(32)の全てのプレートフィン(31)をそれぞれ貫通した複数の直管(33)と、全ての直管(33)内を冷媒が順次流通しうるように隣り合う直管(33)どうしを接続する複数のＵベンド(34)とを備えている。
【０００４】
この蒸発器(30)は次の方法によって製造されていた。すなわち、まず複数本の直管(33)と、複数の貫通穴が間隔をおいて形成されたプレートフィン(31)とを用意するとともに、ワイヤの一端に拡管用ボールが取り付けられてなる拡管具を用意する。そして、全ての直管(33)をそれぞれ全てのプレートフィン(31)の貫通穴に通した後、拡管具のワイヤを一端側から直管に通すとともに、ワイヤを他端側から引張って拡管用ボールを直管(33)内に通すことにより、直管(33)を拡管させて全てのプレートフィン(31)を直管の周囲に固定する。ついで、直管(33)の端部とＵベンド(34)の端部とを溶接することにより全ての直管(33)をＵベンド(34)により接続する。こうして、蒸発器(30)が製造されていた。
【０００５】
ところで、最近では、冷蔵庫や冷蔵ショーケースなどの冷却装置では、従来のフロン系冷媒に代えて、オゾン層破壊や地球温暖化への影響の少ない炭化水素系冷媒を使用することが検討されているが、炭化水素系冷媒は可燃性を有するために冷媒のリークを極力抑える必要がある。
【０００６】
しかしながら、上述した従来の蒸発器(30)では、直管(33)とＵベンド(34)とが溶接されているので、その溶接継ぎ目部分から冷媒がリークするおそれがある。
【０００７】
そこで、このような問題を解決した蒸発器として、ヘアピン状管と、ヘアピン状管の長さ方向に間隔をおいて複数設けられ、かつヘアピン状管の２つの直管部にまたがって両直管部に固定された複数の並列状プレートフィンからなるフィン群とにより構成されたフィン付きヘアピン状管を、フィン群の設けられていない複数箇所で曲げることにより全体として蛇行状に形成されたものが考えられている。
【０００８】
この蒸発器の製造方法は次の通りである。すなわち、まずヘアピン状管と、２つの貫通穴が間隔をおいて形成された多数のプレートフィンとを用意するとともに、押圧ロッドの先端に拡管用マンドレルが取り付けられた拡管具を用意する。そして、ヘアピン状管の両直管部をそれぞれ全てのプレートフィンの両貫通穴に通すことにより、複数の並列状プレートフィンからなる非固定フィン群を、直管部の長さ方向に間隔をおいて複数設ける。ついで、ヘアピン状管の両端開口から直管部内に拡管具の拡管用マンドレルを押し込んで直管部を拡管させ、各フィン群のプレートフィンをヘアピン状管の直管部の周囲に固定することによりフィン付きヘアピン状管を製造する。その後、フィン付きヘアピン状管をフィン群の設けられていない複数箇所で曲げることにより全体として蛇行状に形成する。こうして、蒸発器が製造されていた。（たとえば、特許文献１、段落０００６参照）
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１２４４８５号公報（段落０００６）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この方法により製造された蒸発器では、フィン付きヘアピン状管のヘアピン状管には継ぎ目は存在しないので、図７に示す蒸発器(30)のような冷媒のリークは発生しないが、プレートフィンは２つの直管部にまたがる大きさを有しているだけであるので、伝熱面積の増大による冷却効率向上効果が少ない。
【００１１】
この発明の目的は、上記問題を解決し、冷却装置の蒸発器に使用した場合に、冷媒のリークを防止することができるとともに冷却性能を向上させることができる熱交換器の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
1)溶接継ぎ目のない１本のパイプを曲げることにより形成されかつ前後方向に間隔をおいて互いに平行に設けられた３以上の直管部を有する蛇行状管と、蛇行状管の隣り合う２つの直管部にまたがって両直管部に並列状に固定された複数のプレートフィンからなりかつ直管部の長さ方向に間隔をおいて複数設けられた第１フィン群と、蛇行状管の残りの各直管部に並列状に固定された複数のプレートフィンからなりかつ直管部の長さ方向に関して第１フィン群と同一位置にくるように直管部の長さ方向に間隔をおいて複数設けられた第２フィン群とを備えたフィン付き蛇行状管からなり、フィン付き蛇行状管が、全ての直管部における隣り合う第１フィン群間および第２フィン群間において、第１フィン群どうしおよび第２フィン群どうしが上下に重なるように曲げられることにより形成されており、隣接する第１フィン群間および第２フィン群間の上記間隔が、フィン付き蛇行状管の直管部を曲げうるような長さとなされている熱交換器を製造する方法であって、
溶接継ぎ目のない１本のパイプを曲げることにより形成されたヘアピン状管と、２つの貫通穴が前後方向に間隔をおいて形成された多数のプレートフィンとを用意し、ヘアピン状管の両直管部をそれぞれ全てのプレートフィンの貫通穴に通すことにより、複数の並列状プレートフィンからなる非固定フィン群を直管部の長さ方向に直管部を曲げうる長さの間隔をおいて所定数設けること、該所定数を、ヘアピン状管の屈曲部側に設けられかつ第１フィン群を形成する２以上の非固定フィン群の数のｎ倍（ｎは２以上の整数）にしておくこと、ヘアピン状管を拡管して各プレートフィンを両直管部にまたがるように固定し、第２フィン群を形成する被分割フィン群と第１フィン群とを有するフィン付きヘアピン状管を得ること、全ての被分割フィン群を構成するプレートフィンを、一方の直管部に固定された部分と他方の直管部に固定された部分とに分割して第２フィン群を形成し、フィン付きヘアピン状管の両直管部を前後方向外方に曲げることによりフィン付き蛇行状管を形成することを含む熱交換器の製造方法。
【００１３】
2) ヘアピン状管の内周面に、その長さ方向に伸びるインナーフィンが周方向に間隔をおいて一体に形成されている上記 1) 記載の熱交換器の製造方法。
【００１４】
3)ヘアピン状管の内周面からの突出高さの異なる高低２種類のインナーフィンが周方向に交互に設けられており、高いインナーフィンの突出高さが０．７〜１．７ｍｍ、低いイ ンナーフィンの突出高さが０．４〜１．２ｍｍである上記 2) 記載の熱交換器の製造方法。
【００１５】
4)全てのインナーフィンの高さが等しく、ヘアピン状管の内周面からのインナーフィンの突出高さが０．７〜１．２ｍｍである上記 2) 記載の熱交換器の製造方法。
【００１６】
5)インナーフィンのピッチが０．４〜１．６ｍｍである上記 3) または 4) 記載の熱交換器の製造方法。
【００１７】
6)ヘアピン状管の外径が６〜１０ｍｍ、同じく周壁の肉厚が０．４〜０．８ｍｍである上記 3) 〜 5) のうちのいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
【００１８】
7)ヘアピン状管の拡管を流体を用いて行う上記 2) 〜 6) のうちのいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
【００１９】
8)第２フィン群を形成する被分割フィン群を構成するプレートフィンが、２つのフィン形成部および両フィン形成部を分割可能に一体に連結する連結部よりなる上記 1) 〜 7) のうちのいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
【００２０】
9)第１フィン群を構成するプレートフィンと、第２フィン群を形成する被分割フィン群を構成するプレートフィンとを同一形状にしておき、被分割フィン群を構成するプレートフィンにおける上下両側縁のうちの少なくともいずれか一方の前後方向の中央部にＶ字状切り込みを形成するとともに、前後方向に関して切り込みと合致した位置に、切り込みと干渉しない上下方向に伸びるスリットを形成しておく上記 1) 〜 8) のうちのいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
【００２１】
10)被分割フィン群を分割して第２フィン群を形成した後、フィン付きヘアピン状管における所定数の第２フィン群を有する直管部を切断する上記 1) 〜 9) のうちのいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
【００２２】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明による熱交換器を冷却装置の蒸発器に適用したものである。なお、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【００２３】
図１および図２は蒸発器を形成するのに用いられるフィン付き蛇行状管を示し、図３は蒸発器を示す。また、図４はフィン付き蛇行状管を形成するのに用いられるフィン付きヘアピン状管を示し、図５はプレートフィンを示す。
【００２４】
図１および図２において、フィン付き蛇行状管(1)は、前後方向に間隔をおいて設けられた３以上、ここでは４つの直管部(2a)を有するアルミニウム製蛇行状管(2)と、蛇行状管(2)における中央部の隣り合う２つの直管部(2a)の長さ方向に間隔をおいて設けられた複数、ここでは２つの第１フィン群(3)と、蛇行状管(2)の前後両端の直管部(2a)にそれぞれ長さ方向に間隔をおいて設けられた複数、ここでは２つの第２フィン群(4)とを備えている。両第１フィン群(3)間および両第２フィン群(4)間の間隔は、直管部(2a)を、第１フィン群(3)どうしおよび第２フィン群(4)どうしが上下に重なるように折り返し状に曲げうるような長さとなされている。
【００２５】
蛇行状管(2)は溶接継ぎ目のない１本のパイプを曲げることにより形成されたものであり、その内周面には、その長さ方向に伸びかつ突出高さの異なる高低２種類のインナーフィン(20)(21)が周方向に間隔をおいて交互に一体に形成されている。インナーフィン(20)(21)は蛇行状管(2)の中心に向かって突出している。高いインナーフィン(20)の蛇行状管(2)内周面からの突出高さ(h1)は、０．７〜１．７ｍｍ、低いインナーフィン(21)の蛇行状管(2)内周面からの突出高さ(h2)は０．４〜１．２ｍｍである。また、インナーフィン(20)(21)のピッチ(P)は０．４〜１．６ｍｍである。ここでインナーフィン(20)(21)のピッチ(P)とは、横断面において、蛇行状管(2)の中心線と、隣り合う２つのインナーフィン(20)(21)の厚みの中心とを結ぶ２つの直線(L1)(L2)間の蛇行状管(2)の外周面上での周方向の距離である。また、蛇行状管(2)の外径は６〜１０ｍｍ、同じく周壁の肉厚は０．４〜０．８ｍｍである。
【００２６】
第１フィン群(3)は、２つの直管部(2a)にまたがって両直管部(2a)に固定された複数の並列状アルミニウム製プレートフィン(5)からなる。プレートフィン(5)は前後方向に長い長方形状である。以下、第１フィン群(3)を構成するプレートフィン(5)を第１プレートフィンと称する。第２フィン群(4)は、各直管部(2a)に固定された複数のアルミニウム製プレートフィン(6)からなり、直管部(2a)の長さ方向に関して第１フィン群(3)と同一位置にくるように設けられている。第２フィン群(4)のプレートフィン(6)の前後方向の長さは第１プレートフィン(5)の前後方向の長さの１／２と等しいか、あるいは後述する切り込み(12)およびスリット(13)の分だけ短くなっている。以下、第２フィン群(4)を構成するプレートフィン(6)を第２プレートフィンと称する。第１フィン群(3)と第２フィン群(4)のフィンピッチは異なっている場合があり、第２フィン群(4)のフィンピッチが、第１フィン群(3)のフィンピッチよりも大きいことが好ましい。
【００２７】
第１プレートフィン(5)には前後方向に間隔をおいて２つの貫通穴(5a)が形成されており、蛇行状管(2)の中央部の２つの直管部(2a)がそれぞれ全ての第１プレートフィン(5)の貫通穴(5a)に通され、両直管部(2a)を拡管することにより第１プレートフィン(5)が両直管部(2a)の周囲に固定されている。第２プレートフィン(6)には１つの貫通穴が形成されており、蛇行状管(2)の前後両端の直管部(2a)がそれぞれ全て第２プレートフィン(6)の貫通穴に通され、直管部(2a)を拡管することにより第２プレートフィン(6)が直管部(2a)の周囲に固定されている。なお、フィン付き蛇行状管(1)のままでも蒸発器として用いることができる。
【００２８】
そして、図３に示すように、フィン付き蛇行状管(1)が、蛇行状管(2)の全ての直管部(2a)が隣り合う第１フィン群(3)間および第２フィン群(4)間において、第１フィン群(3)どうしおよび第２フィン群(4)どうしが上下に重なるように曲げられることにより、蒸発器(E)が形成されている。すなわち、この蒸発器(E)においては、２つの第１フィン群(3)が上下方向に積層状に配されるとともに、これらの第１フィン群(3)の前後両側においてそれぞれ２つの第２フィン群(4)が上下方向に積層状に配され、各第１フィン群(3)の第１プレートフィン(5)に前後２本の直管部(2b)が貫通させられ、各第２フィン群(4)の第２プレートフィン(6)に１本の直管部(2b)が貫通させられている。そして、フィン群(3)(4)よりも左方において、前後方向に関して同一位置にある上下の直管部(2b)がこれと一体をなす屈曲部(2c)により接続されている。また、フィン群(3)(4)の右方において、上側の直管部(2b)における前後両側の２本ずつがそれぞれこれと一体をなす屈曲部(2d)により接続されるとともに、下側の直管部(2b)における中央の２本がこれと一体をなす屈曲部(2e)により接続されている。
【００２９】
次に、蒸発器の製造方法について説明する。
【００３０】
まず、図４に示すフィン付きヘアピン状管(H)を製造する。
【００３１】
すなわち、溶接継ぎ目のない１本のアルミニウム製パイプを曲げることにより形成されたヘアピン状管(10)と、前後方向に間隔をおいて２つの貫通穴(5a)が形成された複数のアルミニウム製第１プレートフィン(5)と、同じく前後方向に間隔をおいて２つの貫通穴(11a)が形成された複数のアルミニウム製プレートフィン(11)とを用意する（図５参照）。
【００３２】
ヘアピン状管(10)の内周面には、その長さ方向に伸びかつ突出高さの異なる高低２種類のインナーフィン(20)(21)が周方向に間隔をおいて交互に一体に形成されている。インナーフィン(20)(21)は、図２を参照して先に述べた通りのものである。
【００３３】
図５に示すように、これらのプレートフィン(5)(11)は前後方向に長い長方形状であり、一方のプレートフィン(11)の上下両側縁部の前後方向の中央部には、それぞれＶ字状切り込み(12)が形成されているとともに、両切り込み(12)間にプレートフィン(11)の幅方向（上下方向）に伸びるスリット(13)が形成されている。貫通穴(11a)はスリット(13)の前後両側に形成されている。両切り込み(12)とスリット(13)の両端との間隔は０．１〜０．４mm程度としておくことが好ましい。以下、切り込み(12)およびスリット(13)を有するプレートフィン(11)をスリット付きプレートフィンと称する。スリット付きプレートフィン(11)は、第１プレートフィン(5)を打ち抜き成形するのに用いる打ち抜き金型に、切り込み形成部およびスリット形成部を着脱自在に取り付けたものにより打ち抜き成形される。ここで、切り込み(12)およびスリット(13)が形成されていることにより、スリット付きプレートフィン(11)は、前後２つのフィン形成部(15)、および切り込み(12)とスリット(13)との間に設けられかつ両フィン形成部(15)を分割可能に一体に連結する連結部(16)よりなることになる。
【００３４】
そして、ヘアピン状管(10)の両直管部(10a)を全てのプレートフィン(5)(11)の両貫通穴(5a)(11a)に通すことにより、複数のプレートフィン(5)(11)からなる非固定フィン群を直管部(2a)の長さ方向に間隔をおいて複数、ここでは４つ設けておく。このとき、ヘアピン状管(10)の屈曲部(10b)側の２つの非固定フィン群は第１プレートフィン(5)からなるものであって、フィン付き蛇行状管(1)の第１フィン群(3)を形成するものである。また、ヘアピン状管(10)の両端開口側の２つの非固定フィン群はスリット付きプレートフィン(11)からなるものであって、フィン付き蛇行状管(1)の第２フィン群(4)を形成するものである。第１フィン群(3)を形成する非固定フィン群間の間隔は、第１フィン群(3)どうしが上下に重なるように両直管部(10a)を曲げうるような長さであり、かつ第２フィン群(4)を形成する非固定フィン群間の間隔と等しくなっている。なお、非固定フィン群の総数は、第１フィン群(4)を形成する非固定フィン群の数のｎ倍（ｎは２以上の整数）となる。
【００３５】
ついで、この状態でヘアピン状管(10)内に水、油、空気等の圧力流体を導入して拡管させ、各非固定フィン群の第１プレートフィン(5)およびスリット付きプレートフィン(11)をヘアピン状管(10)の両直管部(10a)の周囲に固定することにより、第２フィン群(4)を形成する２つの被分割フィン群(14)と、２つの第１フィン群(3)とを有するフィン付きヘアピン状管(H)を製造する（図４参照）。なお、ヘアピン状管(10)の拡管は、押圧ロッドの先端に拡管用マンドレルが取り付けられた拡管具を用意し、ヘアピン状管(10)の両端開口から直管部(2a)内に拡管具の拡管用マンドレルを押し込むことにより行ってもよい。
【００３６】
その後、フィン付きヘアピン状管(H)を用いてフィン付き蛇行状管(1)を製造する。すなわち、まずヘアピン状管(10)の２つの被分割フィン群(14)を構成するスリット付きプレートフィン(11)を、切り込み(12)とスリット(13)との間の連結部(16)において一方の直管部(10a)に固定された部分と他方の直管部(10a)に固定された部分とに分割して第２フィン群(4)を形成する。スリット付きプレートフィン(11)の分割は、両切り込み(12)にくさびを押し当てながら前後方向に引っ張ることにより行う。ついで、フィン付きヘアピン状管(H)のヘアピン状管(10)の両直管部(10a)を、ヘアピン状管(10)の屈曲部側から２番目の第１フィン群(3)と３番目の第２フィン群(4)との間でそれぞれ前後方向外方に曲げる（図１鎖線参照）。こうして、蛇行状管(2)における中央部の隣り合う２つの直管部(2a)の長さ方向に間隔をおいて設けられた複数の第１フィン群(3)と、蛇行状管(2)の前後両端の直管部(2a)の長さ方向に間隔をおいて設けられた複数の第２フィン群(4)とを備えたフィン付き蛇行状管(1)が製造される。
【００３７】
最後に、フィン付き蛇行状管(1)を、全ての直管部(2a)における隣り合う第１フィン群(3)間および隣り合う第２フィン群(4)の間の部分において、第１フィン群(3)どうしおよび第２フィン群(4)どうしが上下に重なるように曲げることによって、蒸発器(E)が製造される（図３鎖線参照）。
【００３８】
蒸発器(E)は、圧縮機、凝縮器および蒸発器を有する冷凍サイクルを備えており、冷媒として炭化水素系冷媒が用いられる冷蔵庫や、冷蔵ショーケースなどの冷却装置の蒸発器として使用される。この冷却装置において、冷媒循環量は１〜９ｋｇ／ｈという低循環量である。
【００３９】
上記実施形態においては、蒸発器(E)を形成するためのフィン付き蛇行状管(1)における蛇行状管(2)の直管部(2a)の数は４であり、そのためフィン付きヘアピン状管(H)におけるスリット付きプレートフィン(11)からなる被分割フィン群(14)の数が第１フィン群(3)の数と等しいが、これに限るものではなく、直管部(2a)の数は２ｎ（ｎは２以上の整数）の任意の数にすることができる。この場合、フィン付きヘアピン状管(H)におけるスリット付きプレートフィン(11)からなる被分割フィン群(14)の数を第１フィン群(3)の数の（ｎ−１）倍とする。そして、フィン付きヘアピン状管(H)におけるヘアピン状管(10)の両直管部(10a)を前後方向外方に蛇行状に曲げることによって、フィン付き蛇行状管を形成する。また、フィン付き蛇行状管(1)における蛇行状管(2)の直管部(2a)の数が３以上の奇数、すなわち２ｎ−１（ｎは２以上の整数）になる場合もあるが、この場合には被分割フィン群(14)のスリット付きプレートフィン(11)を分割した後、ヘアピン状管(10)の一方の直管部(10a)を、その開口端から第１フィン群(3)と同数の第２フィン群(4)を有するまでの長さ部分を切断すればよい。
【００４０】
また、上記実施形態においては、蒸発器の第１フィン群(3)および第２フィン群(4)がそれぞれ上下２段に設けられているが、これに限るものではなく、上下３段以上設けられていてもよい。この場合、フィン付き蛇行状管(1)における第１フィン群(3)および第２フィン群(4)の数を３以上にする。また、第１フィン群(3)および第２フィン群(4)は、１段だけ設けられていてもよい。この場合、第１フィン群(3)および第２フィン群(4)の数は１でもよい。
【００４１】
さらに、上記実施形態および他の形態において、分割すべきプレートフィンには必ずしもスリット(13)および切り込み(12)を形成しておく必要はない。
【００４２】
また、この発明による熱交換器は、冷却装置の蒸発器以外にも適用可能である。
【００４３】
図６は蒸発器を形成するのに用いられるフィン付き蛇行状管(1)の蛇行状管(2)の変形例を示す。
【００４４】
図６において、蛇行状管(2)の内周面に、その長さ方向に伸びかつ突出高さの等しい複数のインナーフィン(22)が、周方向に間隔をおいて一体に形成されている。インナーフィン(22)の蛇行状管(2)内周面からの突出高さ(h3)は０．７〜１．２ｍｍである。また、インナーフィン(22)のピッチ(P)は０．４〜１．６ｍｍである。ここでインナーフィン(22)のピッチ(P)とは、上述したのと同様である。また、蛇行状管(2)の外径は６〜１０ｍｍ、同じく周壁の肉厚は０．４〜０．８ｍｍである。
【００４５】
【発明の効果】
上記1)の熱交換器の製造方法によれば、溶接継ぎ目のない１本のパイプを曲げることにより形成されかつ前後方向に間隔をおいて互いに平行に設けられた３以上の直管部を有する蛇行状管と、蛇行状管の隣り合う２つの直管部にまたがって両直管部に並列状に固定された複数のプレートフィンからなりかつ直管部の長さ方向に間隔をおいて複数設けられた第１フィン群と、蛇行状管の残りの各直管部に並列状に固定された複数のプレートフィンからなりかつ直管部の長さ方向に関して第１フィン群と同一位置にくるように直管部の長さ方向に間隔をおいて複数設けられた第２フィン群とを備えたフィン付き蛇行状管からなり、フィン付き蛇行状管が、全ての直管部における隣り合う第１フィン群間および第２フィン群間において、第１フィン群どうしおよび第２フィン群どうしが上下に重なるように曲げられることにより形成されており、隣接する第１フィン群間および第２フィン群間の上記間隔が、フィン付き蛇行状管の直管部を曲げうるような長さとなされている熱交換器を比較的簡単に製造することができる。
【００４６】
そして、上記 1) の方法により製造された熱交換器によれば、蛇行状管が溶接継ぎ目のない１本のパイプを曲げることにより形成されているので、この熱交換器を冷却装置の蒸発器に用いた場合の冷媒のリークを防止することができる。したがって、オゾン層破壊や地球温暖化への影響の少ない炭化水素系冷媒を使用することができる。また、蛇行状管の隣り合う２つの直管部にまたがって両直管部に並列状に固定された複数のプレートフィンからなる第１フィン群と、蛇行状管の残りの各直管部に並列状に固定された複数のプレートフィンからなる第２フィン群とを備えているので、プレートフィンの数を多くすることができ、伝熱面積が増大して熱交換効率、たとえば冷却装置の蒸発器に用いた場合には冷却効率が向上する。特に、第１フィン群および第２フィン群が上下に２段以上設けられているので、伝熱面積の増大による熱交換効率、たとえば冷却装置の蒸発器に用いた場合の冷却効率が一層向上する。
【００４７】
上記2) の熱交換器の製造方法によれば、蛇行状管の伝熱面積が増大し、熱交換器の熱交換性能が向上する。
【００４８】
上記3) 〜 6) の熱交換器の製造方法によれば、上記 2) の方法で製造された熱交換器の熱交換性能向上効果が、一層顕著になる。
【００４９】
上記7) の熱交換器の製造方法によれば、蛇行状管の内周面に伝熱面積を増大させる目的で、比較的突出高さの高いインナーフィンが形成されていたとしても、拡管時にインナーフィンが潰れることはなく、製造された熱交換器に所望の冷却性能（熱交換性能）を付与することができる。
【００５０】
上記 8) の熱交換器の製造方法によれば、ヘアピン状管をプレートフィンの貫通穴に通す際の取り扱いを容易にすることができるとともに、後工程でのプレートフィンの分割を簡単に行うことができる。
【００５１】
上記9) の熱交換器の製造方法によれば、スリット付きプレートフィンを打ち抜き成形する際には、他方のプレートフィンを打ち抜き成形するのに用いる打ち抜き金型に、切り込み形成部およびスリット形成部を着脱自在に取り付けたものを使用すればよく、１種類の打ち抜き金型を使用して２種類のプレートフィンを成形することができる。その結果、プレートフィンの製造コストが安くなる。また、被分割フィン群を構成するプレートフィンにおける上下両側縁のうちの少なくともいずれか一方の前後方向の中央部にＶ字状切り込みを形成するとともに、前後方向に関して切り込みと合致した位置に、切り込みと干渉しない上下方向に伸びるスリットを形成しているので、このプレートフィンの分割を簡単に 行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明を適用した蒸発器を形成するためのフィン付き蛇行状管を示す斜視図である。
【図２】 図１のII−II線拡大断面図である。
【図３】 この発明を適用した蒸発器を示す斜視図である。
【図４】 フィン付き蛇行状管を形成するためのフィン付きヘアピン状管を示す斜視図である。
【図５】 ２種類のプレートフィンを示す正面図である。
【図６】 フィン付き蛇行状管の他の具体例を示す図２相当の断面図である。
【図７】 従来の蒸発器を示す斜視図である。
【符号の説明】
(1)：フィン付き蛇行状管
(2)：蛇行状管
(2a)：直管部
(3)：第１フィン群
(4)：第２フィン群
(5)：第１プレートフィン
(5a)：貫通穴
(6)：第２プレートフィン
(10)：ヘアピン状管
(10a)：直管部
(11)：スリット付きプレートフィン
(11a)：貫通穴
(12)：切り込み
(13)：スリット
(14)：被分割フィン群
(E)：蒸発器
(H)：フィン付きヘアピン状管
Claims (10)
- 溶接継ぎ目のない１本のパイプを曲げることにより形成されかつ前後方向に間隔をおいて互いに平行に設けられた３以上の直管部を有する蛇行状管と、蛇行状管の隣り合う２つの直管部にまたがって両直管部に並列状に固定された複数のプレートフィンからなりかつ直管部の長さ方向に間隔をおいて複数設けられた第１フィン群と、蛇行状管の残りの各直管部に並列状に固定された複数のプレートフィンからなりかつ直管部の長さ方向に関して第１フィン群と同一位置にくるように直管部の長さ方向に間隔をおいて複数設けられた第２フィン群とを備えたフィン付き蛇行状管からなり、フィン付き蛇行状管が、全ての直管部における隣り合う第１フィン群間および第２フィン群間において、第１フィン群どうしおよび第２フィン群どうしが上下に重なるように曲げられることにより形成されており、隣接する第１フィン群間および第２フィン群間の上記間隔が、フィン付き蛇行状管の直管部を曲げうるような長さとなされている熱交換器を製造する方法であって、
溶接継ぎ目のない１本のパイプを曲げることにより形成されたヘアピン状管と、２つの貫通穴が前後方向に間隔をおいて形成された多数のプレートフィンとを用意し、ヘアピン状管の両直管部をそれぞれ全てのプレートフィンの貫通穴に通すことにより、複数の並列状プレートフィンからなる非固定フィン群を直管部の長さ方向に直管部を曲げうる長さの間隔をおいて所定数設けること、該所定数を、ヘアピン状管の屈曲部側に設けられかつ第１フィン群を形成する２以上の非固定フィン群の数のｎ倍（ｎは２以上の整数）にしておくこと、ヘアピン状管を拡管して各プレートフィンを両直管部にまたがるように固定し、第２フィン群を形成する被分割フィン群と第１フィン群とを有するフィン付きヘアピン状管を得ること、全ての被分割フィン群を構成するプレートフィンを、一方の直管部に固定された部分と他方の直管部に固定された部分とに分割して第２フィン群を形成し、フィン付きヘアピン状管の両直管部を前後方向外方に曲げることによりフィン付き蛇行状管を形成することを含む熱交換器の製造方法。 - ヘアピン状管の内周面に、その長さ方向に伸びるインナーフィンが周方向に間隔をおいて一体に形成されている請求項１記載の熱交換器の製造方法。
- ヘアピン状管の内周面からの突出高さの異なる高低２種類のインナーフィンが周方向に交互に設けられており、高いインナーフィンの突出高さが０．７〜１．７ｍｍ、低いインナーフィンの突出高さが０．４〜１．２ｍｍである請求項２記載の熱交換器の製造方法。
- 全てのインナーフィンの高さが等しく、ヘアピン状管の内周面からのインナーフィンの突出高さが０．７〜１．２ｍｍである請求項２記載の熱交換器の製造方法。
- インナーフィンのピッチが０．４〜１．６ｍｍである請求項３または４記載の熱交換器の製造方法。
- ヘアピン状管の外径が６〜１０ｍｍ、同じく周壁の肉厚が０．４〜０．８ｍｍである請求項３〜５のうちのいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
- ヘアピン状管の拡管を流体を用いて行う請求項２〜６のうちのいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
- 第２フィン群を形成する被分割フィン群を構成するプレートフィンが、２つのフィン形成部および両フィン形成部を分割可能に一体に連結する連結部よりなる請求項１〜７のうちのいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
- 第１フィン群を構成するプレートフィンと、第２フィン群を形成する被分割フィン群を構成するプレートフィンとを同一形状にしておき、被分割フィン群を構成するプレートフィンにおける上下両側縁のうちの少なくともいずれか一方の前後方向の中央部にＶ字状切り込みを形成するとともに、前後方向に関して切り込みと合致した位置に、切り込みと干渉しない上下方向に伸びるスリットを形成しておく請求項１〜８のうち のいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
- 被分割フィン群を分割して第２フィン群を形成した後、フィン付きヘアピン状管における所定数の第２フィン群を有する直管部を切断する請求項１〜９のうちのいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
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