JP5490265B2 - 熱交換器、この熱交換器の製造方法、及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、第一の冷媒と第二の冷媒とが熱交換する熱交換器、この熱交換器の製造方法、及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。

従来より、第一の冷媒と第二の冷媒とが熱交換する熱交換器が提案されている。このような従来の熱交換器としては、例えば「この熱交換器１は、冷媒用入口側タンク１１と冷媒用出口側タンク１２との間に接続されたアルミ押出しチューブ２と、水道水用入口側ヘッダ１３と水道水用出口側ヘッダ１４との間に接続されたステンレス成形チューブ３とを備え、これらのアルミ押出しチューブ２とステンレス成形チューブ３とをノコロックろう付けまたは真空ろう付け等の接合手段を用いて熱的に密に接合している。」というものが提案されている（例えば特許文献１）。

特開２００１−１５３５７１号公報（段落００２６、図１）

従来の熱交換器は、冷媒（第一の冷媒に相当）が流れるアルミ押出しチューブと水道水（第二の冷媒に相当）が流れるステンレス成形チューブとをろう付け等によって接合している。このため、従来の熱交換器は、両チューブを接合するろう付け層にボイドが発生すると、両チューブの熱的接合度合いが悪化し、熱交換性能が低下するという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、接合面の熱的接合度合いによる伝熱性能低下を防止できる熱交換性能が良好な熱交換器、この熱交換器の製造方法、及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。

本発明に係る熱交換器は、第一の冷媒の流路となる複数の貫通孔が形成された複数の伝熱部材と、第二の冷媒の流路となる複数の伝熱管とを備え、伝熱部材は、その外周部に、第一の面部及び当該第一の面部の反対側に形成された第二の面部を備え、第一の面部及び第二の面部には、伝熱管を嵌合する嵌合溝が形成され、複数の前記伝熱部材は、第一の面部と第二の面部とが対向するように積層され、隣接する伝熱部材は、対向配置された第一の面部と第二の面部に形成された嵌合溝に伝熱管が嵌合されて接続されているものである。

また、本発明に係る熱交換器の製造方法は、上記の熱交換器の製造方法であって、第一の面部と第二の面部を対向させて配置された複数の伝熱部材の間に伝熱管を配置し、これらを伝熱部材の積層方向にプレスし、伝熱管を嵌合溝に嵌合させ、伝熱部材を接続するものである。

また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の熱交換器を備えたものである。

本発明においては、隣接する伝熱部材によってこれらの間に設けられた伝熱管の外周面（伝熱面）を密着して覆うことができるので、伝熱管の伝熱面を有効に利用することができる。また、隣接する伝熱部材は、接合面（互いの対向面）が熱交換に寄与しなくなる。このため、本発明においては、ろう付け等が必要なくなるので、従来の接合面の熱的接合度合いによる伝熱性能低下を防止できる高性能な熱交換器、この熱交換器の製造方法、及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置を提供できる。

本発明の実施の形態１に係る熱交換器の単位熱交換ユニットを示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器の単位熱交換ユニットを示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る熱交換器を示す斜視図である。 本発明の実施の形態４に係る熱交換器の単位熱交換ユニットを示す斜視図（要部拡大図）である。 本発明の実施の形態５に係る熱交換器の単位熱交換ユニットを示す斜視図（要部拡大図）である。 本発明の実施の形態６に係る熱交換器の伝熱部材を示す斜視図である。 本発明の実施の形態７に係る熱交換器の伝熱部材を示す斜視図である。 本発明の実施の形態８に係る熱交換器の伝熱部材を示す斜視図である。 本発明の実施の形態９に係る熱交換器を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１０に係る熱交換器の製造方法を示す説明図である。 本発明の実施の形態１１に係る冷凍サイクル装置の一例を示す冷媒回路図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器の単位熱交換ユニットを示す斜視図である。
本実施の形態１に係る熱交換器１００は、図１に示す単位熱交換ユニットＡを複数積層することにより形成されているものである（熱交換器１００の詳細については、図２で後述する）。なお、以下では、図１に示す方向に合わせて熱交換器１００の各構成を説明するが、この方向は熱交換器１００の設置方向を限定するものではない。また、図１では、伝熱部材１の構成を図示するため、一部の伝熱管２を切断して記載している。

単位熱交換ユニットＡは、第一の冷媒が流れる伝熱部材１、及び第二の冷媒が流れる伝熱管２を備えている。伝熱部材１は、例えば略長方形状をしており、内部には複数の冷媒流路３が貫通形成されている。この伝熱部材１の上面部には、伝熱管２を嵌合する複数の第一の嵌合溝４ａが、例えば冷媒流路３に沿って形成されている。また、伝熱部材１の下面部には、伝熱管２を嵌合する複数の第二の嵌合溝４ｂが、例えば冷媒流路３に沿って形成されている。ここで、冷媒流路３が本発明における貫通孔に相当する。また、伝熱部材１の上面部が本発明における第一の面部に相当し、伝熱部材１の下面部が本発明における第二の面部に相当する。なお、冷媒流路３は左右方向に沿って一列に配置されているが、冷媒流路の配置はこれに限定されるものではない。例えば、左右方向に沿って配置された冷媒流路３を上下方向に複数段形成してもよい。また例えば、冷媒流路３を千鳥状に配置してもよい。また、冷媒流路３の断面形状も、略円形状に限らず任意である。

伝熱管２は、断面略円形状をしており、伝熱部材１の第一の嵌合溝４ａ及び第二の嵌合溝４ｂに嵌合される。第一の嵌合溝４ａ及び第二の嵌合溝４ｂの内周面形状は伝熱管２の外周面形状に対応しており、伝熱管２を第一の嵌合溝４ａ及び第二の嵌合溝４ｂに嵌合した際、伝熱管２の外周面と第一の嵌合溝４ａ及び第二の嵌合溝４ｂの内周面とが密着するようになっている。なお、図１では、伝熱管２を伝熱部材１の第一の嵌合溝４ａに嵌合した状態を示している。

本実施の形態１では、伝熱部材１の冷媒流路３を流れる第一の冷媒として、ヒートポンプ等の冷凍サイクル装置に用いられる冷媒（例えば、フロン系冷媒、炭化水素系冷媒、及び二酸化炭素等の自然冷媒）を想定している。このため、本実施の形態１では、当該冷媒に対して腐食耐力のあるアルミニウムやアルミニウム合金を用いて伝熱部材１を形成している。アルミニウムやアルミニウム合金を用いて伝熱部材１を形成する場合、押し出し成型により安価に伝熱部材１を加工（形成）することができる。
また、本実施の形態１では、伝熱管２を流れる第二の冷媒として、水等を想定している。このため、本実施の形態１では、当該冷媒に対して腐食耐力のある銅や銅合金を用いて伝熱管２を形成している。

このように、本実施の形態１に係る熱交換器１００においては、第一の冷媒及び第二の冷媒の腐食特性に応じて、伝熱部材１及び伝熱管２の材質を適宜選定することができる。なお、上記の第一の冷媒（例えば、フロン系冷媒、炭化水素系冷媒、及び二酸化炭素等の自然冷媒）及び第二の冷媒（水）はあくまでも一例である。第一の冷媒や第二の冷媒は、熱交換器１００が用いられる冷凍サイクル装置に応じて種々の冷媒を選択することができる。

図２は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器を示す斜視図である。なお、図２においても、伝熱部材１の構成を図示するため、一部の伝熱管２を切断して記載している。
上述したように、本実施の形態１に係る熱交換器１００は、図１に示す単位熱交換ユニットＡを複数積層することにより形成することができる。より詳しくは、下方に配置された単位熱交換ユニットＡの伝熱管２（第一の嵌合溝４ａに嵌合された伝熱管２）を上方に配置された単位熱交換ユニットＡの第二の嵌合溝４ｂに嵌合する。これにより、隣接する単位熱交換ユニットＡを接続することができ、熱交換器１００を形成することができる。

なお、単位熱交換ユニットＡの積層数は、第一の冷媒と第二の冷媒の熱交換量が所望の熱交換量となるように、適宜決定すればよい。また、図２で示した熱交換器１００は、最上部に配置された単位熱交換ユニットＡの第一の嵌合溝４ａに伝熱管２が設けられた例を示しているが、最上部に配置された単位熱交換ユニットＡの第一の嵌合溝４ａに伝熱管２を設けなくてもよい。また、図２で示した熱交換器１００は、最下部に配置された単位熱交換ユニットＡの第二の嵌合溝４ｂに伝熱管２が設けられていない例を示しているが、最下部に配置された単位熱交換ユニットＡの第二の嵌合溝４ｂに伝熱管２を設けても勿論よい。また、本実施の形態１では、第一の嵌合溝４ａに伝熱管２が嵌合された単位熱交換ユニットＡを積層することにより熱交換器１００を形成したが、第二の嵌合溝４ｂに伝熱管２が嵌合された単位熱交換ユニットＡを積層することにより熱交換器１００を形成してもよい。

以上、このように構成された熱交換器１００においては、一方の単位熱交換ユニットＡに設けられた伝熱管２を他方の単位熱交換ユニットＡの嵌合溝（第一の嵌合溝４ａ又は第二の嵌合溝４ｂ）に嵌合させることにより形成することができる。これにより、隣接する伝熱部材１によってこれらの間に設けられた伝熱管２の外周面（伝熱面）を密着して覆うことができるので、伝熱管の伝熱面を有効に利用することができる。また、隣接する伝熱部材１は、接合面１１０（つまり、隣接する伝熱部材１同士の対向面、図２参照）において対称な配置となる。つまり、接合面１１０の上下に配置された伝熱部材１は略同一温度となるので、接合面１１０が熱交換に寄与しなくなる。このため、接合面１１０での熱交換性能の低下を防止することができ、ろう付け等の接合手段を用いる必要もなく接合面１１０の接触精度に尤度が確保できる。したがって、本実施の形態１に係る熱交換器１００は、従来よりも熱交換性能を向上することができる。

また、本実施の形態１に係る熱交換器１００は、一方の単位熱交換ユニットＡに設けられた伝熱管２を他方の単位熱交換ユニットＡの嵌合溝（第一の嵌合溝４ａ又は第二の嵌合溝４ｂ）に嵌合させることにより形成することができるので、容易に組立加工ができ、熱交換器１００の加工費を抑制することもできる。

実施の形態２．
実施の形態１に係る単位熱交換ユニットＡにおいては、伝熱部材１の第一の嵌合溝４ａ及び第二の嵌合溝４ｂが、冷媒流路３に沿って形成されていた。しかしながら、単位熱交換ユニットＡは、実施の形態１で示した構成に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図３は、本発明の実施の形態２に係る熱交換器の単位熱交換ユニットを示す斜視図である。
本実施の形態２に係る単位熱交換ユニットＡ（つまり熱交換器１００）は、伝熱部材１の上面部に形成された第一の嵌合溝４ａが冷媒流路３に略直交して形成されている。また、伝熱部材１の下面部に形成された第二の嵌合溝４ｂが第一の嵌合溝４ａに沿って形成されている。つまり、伝熱部材１の下面部に形成された第二の嵌合溝４ｂも、冷媒流路３に略直交して形成されている。したがって、本実施の形態２に係る単位熱交換ユニットＡ（つまり熱交換器１００）は、伝熱管２と冷媒流路３とが、略直交して配置された構成となっている。

このように単位熱交換ユニットＡを構成することにより、第一の冷媒の流れと第二の冷媒の流れを直交流にできる。直交流の場合、第一の冷媒の状態に応じた冷媒流路３の位置に伝熱管２を配置することができる。例えば、第一の冷媒の凝縮変化を利用して第二の冷媒を加熱する場合、第一の冷媒がサブクール状態になる冷媒流路３の位置に伝熱管２の径を小さくして密に配置する等の構成とすることにより、熱交換器１００の熱交換性能を向上することができる。これは、凝縮変化において温度勾配がある二酸化炭素冷媒等を冷媒流路３に流す場合に、特に有効である。なお、第一の嵌合溝４ａ及び第二の嵌合溝４ｂは、冷媒流路３のみを押し出し成型により伝熱部材１に加工（形成）した後、切削加工等で形成することができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、熱交換器１００を構成する際、隣接する伝熱部材１の接合面１１０（隣接する伝熱部材１同士の対向面）を接触させて構成していた。これに限らず、熱交換器１００を構成する際、隣接する伝熱部材１の接合面１１０に隙間を形成してもよい。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図４は、本発明の実施の形態３に係る熱交換器を示す斜視図である。
本実施の形態３に係る熱交換器１００は、図１に示す単位熱交換ユニットＡを複数積層する際に、隣接する伝熱部材１の接合面１１０に隙間１１１を形成したものである。接合面１１０は熱交換に寄与しないので、このように熱交換器１００を構成しても実施の形態１や実施の形態２と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態３に係る熱交換器１００のように接合面１１０に隙間１１１を形成することにより、伝熱部材１又は伝熱管２から例えば腐食等により冷媒が漏洩した場合、冷媒は隙間１１１を通って外部に流出するため漏洩が容易に検知できる。

実施の形態４．
伝熱部材１に形成された冷媒流路３の内周面や伝熱管２を以下のように形成することで、熱交換器１００の熱交換性能をさらに向上させることが可能である。なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態３と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図５は、本発明の実施の形態４に係る熱交換器の単位熱交換ユニットを示す斜視図（要部拡大図）である。なお、図５においても、伝熱部材１の構成を図示するため、伝熱管２を切断して記載している。
本実施の形態４に係る熱交換器１００の伝熱部材１には、内周面に複数の溝を形成した冷媒流路３１が形成されている。つまり、本実施の形態４の冷媒流路３１は、実施の形態１で示した冷媒流路３の内周面に溝が形成されたものである（換言すると、冷媒流路３の内周面に突条が形成されたものである）。例えば、アルミニウムやアルミニウム合金を用いて伝熱部材１を形成する場合、押し出し成型により安価に冷媒流路３１の内周面に溝を加工することができる。このように冷媒流路３１を形成することにより、第一の冷媒の流れが乱れ、第一の冷媒側の伝熱性能が向上する。

本実施の形態４に係る熱交換器１００の伝熱管２１には、その内周面に複数の溝が形成されている。つまり、本実施の形態４の伝熱管２１は、実施の形態１で示した伝熱管２の内周面に溝が形成されたものである（換言すると、伝熱管２の内周面に突条が形成されたものである）。このように伝熱管２１を形成することにより、第二の冷媒の流れが乱れ、第二の冷媒側の伝熱性能が向上する。なお、伝熱管２１の内周面に形成された溝は、例えば流路に沿ってまっすぐに形成されていてもよいし、例えば螺旋状に形成されていてもよい。

以上、このように構成された単位熱交換ユニットＡを用いた熱交換器１００においては、冷媒流路３１及び伝熱管２１の内周面に溝が形成されているので、熱交換器１００の熱交換性能をさらに向上させることができる。

なお、本実施の形態４では、冷媒流路３１及び伝熱管２１の双方の内周面に溝を形成したが、どちらか一方の内周面に溝を形成するだけでも熱交換器１００の熱交換性能を向上させることができる。

実施の形態５．
また、実施の形態４で示した伝熱管２１を以下のように形成することにより、熱交換器１００の熱交換性能をさらに向上させることが可能である。なお、本実施の形態５において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態４と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図６は、本発明の実施の形態５に係る熱交換器の単位熱交換ユニットを示す斜視図（要部拡大図）である。なお、図６においても、伝熱部材１の構成を図示するため、伝熱管２を切断して記載している。
本実施の形態５に係る熱交換器１００は、実施の形態４で示した熱交換器１００と比べ伝熱管の形状が異なっている。より詳しくは、本実施の形態５に係る伝熱管２２は、扁平管形状をしており、内周面に溝が形成されている。また、伝熱部材１に形成された第一の嵌合溝４２ａ及び第二の嵌合溝４２ｂ（実施の形態４における第一の嵌合溝４ａ及び第二の嵌合溝４ｂに相当）の内周面形状は、伝熱管２２の外周面形状に対応した形状となっている。つまり、第一の嵌合溝４２ａ及び第二の嵌合溝４２ｂの内周面形状は、伝熱管２２を第一の嵌合溝４２ａ及び第二の嵌合溝４２ｂに嵌合した際、伝熱管２２の外周面と第一の嵌合溝４２ａ及び第二の嵌合溝４２ｂの内周面とが密着するようになっている。

本実施の形態５では、例えば次のように単位熱交換ユニットＡを形成する。つまり、伝熱部材１に形成された第一の嵌合溝４２ａに断面略円形状の伝熱管（実施の形態４で示した伝熱管２１）を配置する。そして、伝熱部材１及び断面略円形状の伝熱管を例えばプレス加工する。これにより、断面略円形状の伝熱管は扁平形状の伝熱管２２となり、第一の嵌合溝４２ａに嵌合される。なお、初めから扁平形状となった伝熱管２２を用意し、第一の嵌合溝４２ａに嵌合しても勿論よい。

以上、このように構成された単位熱交換ユニットＡを用いた熱交換器１００においては、扁平形状の伝熱管２２を用いることにより、伝熱管２２の代表長さを実施の形態４で示した伝熱管２１よりも小さくできるので、実施の形態４に係る熱交換器１００よりもさらに伝熱性能を向上させることができる。

なお、本実施の形態５では内周面に溝が形成された扁平形状の伝熱管２２を用いたが、内周面に溝が形成されていない扁平形状の伝熱管を用いても勿論よい。このような伝熱管を用いることにより、実施の形態１に係る熱交換器１００よりもさらに伝熱性能を向上させることができる。

実施の形態６．
実施の形態１〜実施の形態５で示した熱交換器に以下のような接続配管を設けてもよい。なお、以下では、実施の形態１で示した伝熱部材１に当該接続配管を設けた例について説明する。また、本実施の形態６において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態５と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図７は、本発明の実施の形態６に係る熱交換器の伝熱部材を示す斜視図である。
本実施の形態６に係る伝熱部材１の前側端部（一方の端部）近傍には、一方の端部が伝熱部材１の右側面部に開口した連通孔５が形成されている。この連通孔５は、伝熱部材１に形成された冷媒流路３のそれぞれと連通している。そして、連通孔５の開口部には、接続配管６が、例えばろう付け等により接続されている。また、冷媒流路３のそれぞれは、連通孔５（接続配管６）が設けられた側の端部に略円柱状の栓９が例えば圧入されて閉塞されている。なお、冷媒流路３に栓９をろう付けする等により、冷媒流路３の端部を閉塞してもよい。

このように構成された伝熱部材１を用いた熱交換器１００においては、複数の冷媒流路３を流れる冷媒を１本の接続配管６から流出入させることができ、熱交換器１００の構造を簡素化できる。

なお、本実施の形態６では、栓９によって冷媒流路３の端部を閉塞したが、種々の方法で冷媒流路３を閉塞することができる。例えば、冷媒流路３の端部をろう材のみで閉塞してもよい。
また、図７では伝熱部材１の前側端部（一方の端部）近傍の構造について記載しているが、伝熱部材１の後ろ側端部（他方の端部）近傍に接続配管６を設けても勿論よい。つまり、冷媒流路３の双方の端部において、冷媒流路３を１つの流路にまとめてもよい。伝熱部材１の双方の端部近傍に接続配管６を設けることにより、熱交換器１００の構造をより簡素化できる。

また、本実施の形態６では、伝熱部材１に連通孔５を形成して接続配管６を設けたが、接続配管６は種々の方法で設けることが可能である。例えば、伝熱部材１の端部（例えば前側端部）に接続配管６を設けてもよい。接続配管６の側面（より詳しくは、各冷媒流路３の端部と対応する位置）に貫通孔が形成されていれば、各冷媒流路３と接続配管６を連通させることができる。このため、複数の冷媒流路３を流れる冷媒を１本の接続配管６から流出入させることができるので、熱交換器１００の構造を簡素化できる。

実施の形態７．
伝熱部材１に連通孔５を形成して接続配管６を設ける場合、例えば以下のように冷媒流路３の端部を閉塞してもよい。なお、以下では、実施の形態１で示した伝熱部材１に当該接続配管を設けた例について説明する。また、本実施の形態７において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態６と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図８は、本発明の実施の形態７に係る熱交換器の伝熱部材を示す斜視図である。
本実施の形態７に係る伝熱部材１の端部（前側端部及び後ろ側端部のうちの少なくとも一方）近傍には、実施の形態６と同様に、一方の端部が伝熱部材１の右側面部に開口した連通孔５が形成されている。この連通孔５は、伝熱部材１に形成された冷媒流路３のそれぞれと連通している。そして、連通孔５の開口部には、接続配管６が、例えばろう付け等により接続されている。

また、本実施の形態７に係る伝熱部材１は、伝熱部材１の端部（前側端部及び後ろ側端部）に対応した形状の遮断板１０を備えている。そして、この遮断板１０を伝熱部材１の端部にろう付け等することにより、冷媒流路３の端部を閉塞している。

このように構成された伝熱部材１を用いた熱交換器１００においても、複数の冷媒流路３を流れる冷媒を１本の接続配管６から流出入させることができ、熱交換器１００の構造を簡素化できる。

実施の形態８．
また、伝熱部材１に連通孔５を形成して接続配管６を設ける場合、例えば以下のように冷媒流路３の端部を閉塞してもよい。なお、以下では、実施の形態１で示した伝熱部材１に当該接続配管を設けた例について説明する。また、本実施の形態８において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態７と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図９は、本発明の実施の形態８に係る熱交換器の伝熱部材を示す斜視図である。
本実施の形態８に係る伝熱部材１の端部（前側端部及び後ろ側端部のうちの少なくとも一方）近傍には、実施の形態６及び実施の形態７と同様に、一方の端部が伝熱部材１の右側面部に開口した連通孔５が形成されている。この連通孔５は、伝熱部材１に形成された冷媒流路３のそれぞれと連通している。そして、連通孔５の開口部には、接続配管６が、例えばろう付け等により接続されている。また、本実施の形態８に係る伝熱部材１は、接続配管６が設けられた側の端部（前側端部及び後ろ側端部のうちの少なくとも一方）をピンチ加工することにより、各冷媒流路３の端部を閉塞している。

このように構成された伝熱部材１を用いた熱交換器１００においても、複数の冷媒流路３を流れる冷媒を１本の接続配管６から流出入させることができ、熱交換器１００の構造を簡素化できる。
また、伝熱部材１の端部をピンチ加工することにより各冷媒流路３の端部を閉塞できるので、各冷媒流路３の端部を閉塞する部材を追加する必要がなく、加工費を抑制することができる。なお、ピンチ加工後にさらにろう付け等を行っても勿論よい。

実施の形態９．
熱交換器１００にヘッダー管を設けることにより、熱交換器１００の周辺配管を簡素化してもよい。なお、以下では、実施の形態６で示した伝熱部材１を用いた熱交換器１００を例にして説明する。また、本実施の形態９において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態８と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図１０は、本発明の実施の形態９に係る熱交換器を示す斜視図である。なお、図１０においても、伝熱部材１の構成を図示するため、伝熱管２を切断して記載している。
図１０に示すように、本実施の形態９に係る熱交換器１００は、ヘッダー管７及びヘッダー管８を備えている。ヘッダー管７は、各単位熱交換ユニットＡに設けられた接続配管６のそれぞれと連通している。ヘッダー管７を設けることにより、複数の接続配管６を流れる冷媒を１本のヘッダー管７から流出入させることができ、熱交換器１００の周辺配管を簡素化できる。このため、熱交換器１００の配置スペースを削減することができる。ここで、ヘッダー管７が、本発明における第一の冷媒用ヘッダー管に相当する。

また、ヘッダー管８は、単位熱交換ユニットＡに設けられた伝熱管２のそれぞれと連通している。ヘッダー管８を設けることにより、複数の伝熱管２を流れる冷媒を１本のヘッダー管８から流出入させることができ、熱交換器１００の周辺配管を簡素化できる。このため、熱交換器１００の配置スペースを削減することができる。ここで、ヘッダー管８が、本発明における第二の冷媒用ヘッダー管に相当する。

なお、本実施の形態９では、ヘッダー管７及びヘッダー管８の双方を設けた例について説明したが、どちらか一方のヘッダー管を設けるのみでも熱交換器１００の周辺配管を簡素化でき、熱交換器１００の配置スペースを削減することができる。

実施の形態１０．
実施の形態１では、単位熱交換ユニットＡを形成した後、これら単位熱交換ユニットＡを積層して熱交換器１００を形成した。これに限らず、例えば以下のような製造方法で熱交換器１００を形成してもよい。なお、本実施の形態１０において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態９と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図１１は、本発明の実施の形態１０に係る熱交換器の製造方法を示す説明図である。なお、図１１においても、伝熱部材１の構成を図示するため、伝熱管２を切断して記載している。
本実施の形態１０に係る熱交換器１００は、以下の手順で製造される。

図１１（ａ）に示すように、伝熱部材１を設置する。

次に、図１１（ｂ）に示すように、図１１（ａ）で設置した伝熱部材１の第一の嵌合溝４ａ上に伝熱管２を設置する。

次に図１１（ｃ）に示すように、図１１（ｂ）で示した伝熱部材１及び伝熱管２を積層していく。より詳しくは、図１１（ｂ）で示した伝熱管２が第二の嵌合溝４ｂの下部に配置されるように、当該伝熱管２の上部に伝熱部材１を配置する。この伝熱部材１の第一の嵌合溝４ａ上に伝熱管２を設置する。この工程を繰り返し、伝熱部材１及び伝熱管２を所望の数だけ積層する。

次に図１１（ｄ）に示すように、図１１（ｃ）で積層した伝熱部材１及び伝熱管２を、プレス加工で伝熱部材１の積層方向に押さえる（プレスする）。プレス加工されることにより、伝熱管２は、当該伝熱管２の下部に配置された伝熱部材１の第一の嵌合溝４ａに嵌合され、当該伝熱管２の上部に配置された伝熱部材１の第二の嵌合溝４ｂに嵌合される。このように、本実施の形態１０で示した製造方法を用いることにより、１度の作業工程で熱交換器１００を製造できるので、熱交換器１００の加工コストを抑制できる。

なお、本実施の形態１０では、伝熱部材１及び伝熱管２を２段積層した例について説明したが、伝熱部材１及び伝熱管２を３段以上積層することも勿論可能である。また、本実施の形態１０に係る熱交換器１００は、最上部に配置された第一の嵌合溝４ａに伝熱管２が設けられているが、最上部に配置された第一の嵌合溝４ａに伝熱管２を設けなくてもよい。こうすることで、上下の両プレス面が伝熱部材１のみとなり対称形になるので、プレス冶具が簡素化できる。

また、実施の形態６〜実施の形態８で示したように伝熱部材１に接続配管６を設ける場合、予め接続配管６が設けられた伝熱部材１を用いて図１１（ａ）〜図１１（ｄ）の加工を行ってもよい。このように熱交換器１００を製造することにより、細部の加工となる伝熱部材１の端部加工（連通孔５の加工や冷媒流路３の端部閉塞加工等）を最初に行うことができるので、熱交換器１００の製造を容易にできる効果がある。

また、実施の形態９で示したようにヘッダー管８を設ける場合、複数の伝熱管２を予めヘッダー管８に接続し、これらを用いて図１１（ｂ）〜図１１（ｄ）の加工を行ってもよい。このように熱交換器１００を製造することにより、後加工が少なくなるので作業が容易にできる。

実施の形態１１．
実施の形態１〜実施の形態１０で示した熱交換器１００は、例えば以下のような冷凍サイクル装置に用いることができる。なお、本実施の形態１１において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態１０と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図１２は、本発明の実施の形態１１に係る冷凍サイクル装置の一例を示す冷媒回路図である。
本実施の形態１１に係る冷凍サイクル装置２００は、熱源側冷媒回路２１０及び利用側冷媒回路２２０を備えている。熱源側冷媒回路２１０は、第一の冷媒が流れるものである。この熱源側冷媒回路２１０は、圧縮機２０１、熱交換器１００の冷媒流路３、膨張弁等の減圧装置２０２、及び蒸発器２０３を順次配管接続して構成されている。また、利用側冷媒回路２２０は、第二の冷媒（例えば水等）が流れるものであり、熱交換器１００の伝熱管２及び利用側機器（図示せず）に接続されている。利用側機器とは、例えば冷凍サイクル装置２００を貯湯機に用いる場合、貯湯タンク等である。また例えば、利用側機器とは、冷凍サイクル装置２００を空気調和装置に用いる場合、室内熱交換器である。

図１２に示す冷凍サイクル装置２００のように熱交換器１００を用いる場合、熱交換器１００では、第一の冷媒によって第二の冷媒（例えば水等）を加熱する。この加熱された第二の冷媒（例えば水等）は、利用側機器に供給される。例えば、冷凍サイクル装置２００を貯湯機に用いる場合、貯湯タンク等にこの加熱された水が貯留される。また例えば、冷凍サイクル装置２００を空気調和装置に用いる場合、この加熱された水は室内熱交換器で室内空気を加熱し、室内を暖房する。

以上、このように構成された冷凍サイクル装置２００においては、実施の形態１〜実施の形態１０で示した熱交換器１００を用いることにより、省スペースで高性能な冷凍サイクル装置２００を得ることができる。

なお、本実施の形態１１では、熱交換器１００を熱源側冷媒回路２１０の放熱器（凝縮器）として用いたが、熱交換器１００を熱源側冷媒回路の蒸発器として用いてもよい。この場合、第一の冷媒で冷却された第二の冷媒を利用側機器に供給することができる。

１ 伝熱部材、２ 伝熱管、３ 冷媒流路、４ａ 第一の嵌合溝、４ｂ 第二の嵌合溝、５ 連通孔、６ 接続配管、７ ヘッダー管、８ ヘッダー管、９ 栓、１０ 遮断板、２１ 伝熱管（溝付）、２２ 伝熱管（扁平管）、３１ 冷媒流路（溝付）、４２ａ 第一の嵌合溝、４２ｂ 第二の嵌合溝、１００ 熱交換器、１１０ 接合面、１１１ 隙間、２００ 冷凍サイクル装置、２０１ 圧縮機、２０２ 減圧装置、２０３ 蒸発器、２１０ 熱源側冷媒回路、２２０ 利用側冷媒回路。

Claims (12)

1. 第一の冷媒と第二の冷媒とが熱交換する熱交換器において、
   前記第一の冷媒の流路となる複数の貫通孔が形成された複数の伝熱部材と、
   前記第二の冷媒の流路となる複数の伝熱管と、
   を備え、
   前記伝熱部材は、その外周部に、第一の面部及び当該第一の面部の反対側に形成された第二の面部を備え、
   前記第一の面部及び前記第二の面部には、前記伝熱管を嵌合する嵌合溝が形成され、
   複数の前記伝熱部材は、前記第一の面部と前記第二の面部とが対向するように積層され、
   隣接する前記伝熱部材は、対向配置された前記第一の面部と前記第二の面部に形成された前記嵌合溝に前記伝熱管が嵌合されて接続されていることを特徴とする熱交換器。
2. 隣接する前記伝熱部材は、対向配置された前記第一の面部と前記第二の面部との間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第一の冷媒の流路となる前記貫通孔と前記第二の流路となる前記伝熱管が略直交して配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記第一の冷媒の流路となる前記貫通孔及び前記第二の流路となる前記伝熱管のうちの少なくとも一方の内周面に、溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。
5. 前記伝熱管の断面形状が扁平形状となっていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の熱交換器。
6. 前記伝熱部材は、複数の前記貫通孔に連通する接続配管を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器。
7. 前記伝熱部材には、一方の端部が当該伝熱部材の外周部に開口し、複数の前記貫通孔に連通する連通孔が形成され、
   複数の前記貫通孔は、前記連通孔が形成された側の端部が遮断板により閉塞され、
   前記接続配管は、前記連通孔の開口部に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。
8. 前記伝熱部材には、一方の端部が当該伝熱部材の外周部に開口し、複数の前記貫通孔に連通する連通孔が形成され、
   複数の前記貫通孔は、前記連通孔が形成された側の端部がピンチ加工により閉塞され、
   前記接続配管は、前記連通孔の開口部に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。
9. 積層された複数の前記伝熱部材のそれぞれに設けられた前記接続配管と連通する第一の冷媒用ヘッダー管を備えたことを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の熱交換器。
10. 隣接する前記伝熱部材の間に設けられた前記伝熱管のそれぞれと連通する第二の冷媒用ヘッダー管を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の熱交換器。
11. 請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法であって、
    前記第一の面部と前記第二の面部を対向させて配置された複数の前記伝熱部材の間に前記伝熱管を配置し、
    これらを前記伝熱部材の積層方向にプレスし、前記伝熱管を前記嵌合溝に嵌合させ、
    前記伝熱部材を接続することを特徴とする熱交換器の製造方法。
12. 請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の熱交換器を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。

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