JP5809706B2 - 熱交換器、熱交換器用の冷媒導流管及び熱交換器用の冷媒導流管の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、冷却技術分野に関し、特に、熱交換器用の冷媒導流管を加工する方法に関する。また、本発明は、さらに、前記方法によって加工された冷媒導流管、及び、前記冷媒導流管を含む熱交換器に関する。

熱交換器は、温度の高い流体から温度の低い流体へ一部の熱を伝達する機器であって、換熱器とも称されており、ＨＶＡＣ（ｈｅａｔｉｎｇ,ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ,ａｎｄ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）などの分野に広く適用されている。

図１を参照すると、図１は先行技術としての熱交換器の構造を示す模式図である。

現在、比較的典型的な熱交換器１０は、一般に、平行に設置されている２本の合流管１０１（図１には一側の合流管１０１のみが示されている）を含む。合流管１０１の間には略平行に設置されている複数本の熱交換管１０２を有する。熱交換管１０２の間には間隔を置いてフィンが設置されている。熱交換管１０２の両端は両側の合流管１０１と連通している。冷媒は一側の合流管１０１から熱交換管１０２内に入り込むことによって、熱交換の過程が実現される。

熱交換器１０の冷媒が各熱交換管１０２内に均一に配分されるよう確保するために、一本の冷媒導流管１０３を合流管１０１内に挿し込むことが一般である。当該導流管１０３が合流管１０１の底部まで挿し込まれるとともに、冷媒導流管１０３に沿って一定の距離を空けて開孔１０３１が設けられている。導流管１０３の端部は密閉され、導流管１０３上の開孔１０３１のそれぞれが、対応する領域における熱交換管１０２の冷媒の配分や収集を担当する。よって、冷媒は、これらの開孔１０３１を介して熱交換管１０２内に均一に配分されて流通されるか、または、熱交換管１０２内から流出した冷媒を導流管１０３内に均一に収集して熱交換器から流出される。即ち、開孔１０３１は、冷媒が導流管に流入するか、または導流管から流出するための通路である。

開孔１０３１を冷媒通路とする導流管１０３を加工する際には、通常、導流管１０３の管体の表面を直接にパンチ加工する。微小通路熱交換器においては、導流管１０３は、内側直径が小さく、分配管とする場合には、導流管１０３の直径がさらに小さく、１０ｍｍ程である。したがって、導流管１０３の管体の弧面上で直接開孔１０３１を加工するのは、技術面で困難であり、加工効率が低下し、コストが高い。しかも、管体上の開孔１０３１の内側に金属ばりや金属屑などが残留することがあり、管径が細いため、これらの内部の金属ばりや金属屑が除去され難くて、システム運転の最中において開孔１０３１が閉塞されて、冷媒が不均一に配分される恐れがあり、ひいては、スロットル機構が浮遊の金属屑によって閉塞されて、システム故障を招致してしまう恐れがある。

したがって、どのように冷媒導流管上の開孔の加工を便利にして、管体上の開孔の内側のばりや金属屑を除去するかは、現在、当業者にとって急を要する技術的問題である。

本発明の目的は、熱交換器用の冷媒導流管の加工方法を提供することにある。当該方法で導流管を加工する際は、導流管での冷媒の通路の加工工程がより簡単になる。本発明の他の目的は、前記方法で加工された冷媒導流管を提供することにある。本発明の別の目的は、前記冷媒導流管を含む熱交換器を提供することにある。

上記の技術的問題を解決するために、本発明は熱交換器用の冷媒導流管を加工する方法を提供し、管体と前記管体の管壁を貫通する通路とを含む熱交換器用の冷媒導流管の加工方法であって、前記管体は、１枚以上の長尺状の板材の長手方向の辺である接合辺を接合することによって形成され、前記通路は、前記接合辺に、前記管体内部と導通する通孔を設けることによって形成されることを特徴とする。
また、上記の技術的問題を解決するために、本発明は熱交換器用の冷媒導流管を加工する方法を提供し、管体と前記管体の管壁を貫通する通路とを含む熱交換器用の冷媒導流管の加工方法であって、前記管体は、１枚以上の長尺状の板材の長手方向の辺である接合辺を接合することによって形成され、前記通路は、接合する２つの前記接合辺の間に形成されることを特徴とする。

好ましくは、前記管体は、１枚以上の前記板材の前記接合辺を突合せ接合することによって形成され、突合せ接合する前に、前記板材に通孔を加工する。

好ましくは、突合せ接合する際に、２つの前記接合辺を表面に沿って寄せ合わせて、２つの前記接合辺の縁を固着接合する。

好ましくは、前記管体は、１枚以上の前記板材の前記接合辺を貼り合わせることによって形成され、貼り合わせ前に、少なくとも１つの前記接合辺に前記接合辺の厚さ方向に沿って延在する凹溝を加工し、貼り合わせる際に、前記凹溝を有する前記接合辺を、他方の前記接合辺に前記板材の表面に沿って貼り合わせ、前記凹溝の溝口が、それを貼り合わせる他方の前記接合辺に向くようにされ、前記凹溝と他方の前記接合辺とで前記通路が形成される。

好ましくは、少なくとも２つの前記接合辺の間に隙間を残しつつ、前記隙間が前記通路を形成する。

好ましくは、少なくとも２つの前記接合辺の表面を対向させることによって前記隙間を形成するとともに、２つの前記接合辺を同じ方向に屈折させる。
好ましくは、前記通路は、前記板材における接合部分以外の場所に通孔を設けることによって形成される他の通路を更に有する。
好ましくは、前記板材における接合部分以外の場所に通孔を複数設け、複数の通孔を、前記管体の周方向に沿って分布させる。

本発明の別の目的を達成するために、本発明は、熱交換器用の冷媒導流管をさらに提供し、当該冷媒導流管は、管体と前記管体の管壁を貫通する通路とを含み、前記管体は、１枚以上の長尺状の板材の長手方向の辺である接合辺を接合することによって形成される管体であり、前記通路は、前記接合辺に、前記管体内部と導通する通孔を設けることによって形成される通路である。
また、本発明の別の目的を達成するために、本発明は、熱交換器用の冷媒導流管をさらに提供し、当該冷媒導流管は、管体と前記管体の管壁を貫通する通路とを含み、前記管体は、１枚以上の長尺状の板材の長手方向の辺である接合辺を接合することによって形成される管体であり、前記通路は、接合する２つの前記接合辺の間に形成される通路である。

好ましくは、前記管体の接合する２つの前記接合辺の表面が対向して隙間を有する。

好ましくは、前記管体は、前記板材の前記接合辺と他方の前記接合辺とを前記板材の表面に沿って貼りあわせることによって形成される管体であり、前記管体の少なくとも１つの前記接合辺に前記接合辺の厚さ方向に沿って延在する凹溝を有し、前記凹溝の溝口が他方の前記接合辺に向くようにされ、前記凹溝と他方の前記接合辺とで前記通路が形成される。

好ましくは、前記管体における接合する２つの接合辺の間に隙間を残し、前記隙間が前記通路を形成する。

好ましくは、前記隙間を形成する２つの前記接合辺の表面が対向するとともに、２つの前記接合辺が同じ方向に屈折する。
好ましくは、前記管体は、前記管体における接合部分以外の場所に位置する通孔を更に有し、前記通路は、この通孔によって形成される他の通路を更に有する。
好ましくは、前記管体は、前記管体における接合部分以外の場所に位置する前記通孔を複数有し、複数の通孔は、前記管体の周方向に沿って分布されている。

好ましくは、前記管体は、少なくとも２つの管腔を有する。

本発明の他の目的を達成するために、本発明は、熱交換器をさらに提供し、当該熱交換器は熱交換管、合流管及び前記合流管に挿し込まれる冷媒導流管を含み、前記冷媒導流管は、上記いずれかの導流管である。

本発明による冷媒導流管の加工方法は、少なくとも１枚の長尺状の板材の長手方向の辺を接合することによって管体を形成するため、当該方法で導流管を加工する際に、管体形成前に、または形成の最中に導流管に冷媒通路を加工することができ、直接管体に通路を加工することが避けられ、工程を簡単にする。

具体的な実施形態において、前記管体は、１枚以上の長尺状の板材の長手方向の辺を突合せ接合することによって形成され、突合せ接合前に、前記長尺状の板材上に通孔を加工する。板材に直接通孔を加工するプロセスは簡単であり、多様化した加工方式を採用してもよい。また、多種の通孔形状を加工することができる。次に、通孔加工の後に、板材に対して、ばりや金属屑などを除去する工程を実施することができ、通孔の縁に対する処理が容易に実施される。処理の後に板材を突合せ接合し、接続によって管体を形成する。
他の具体的な実施形態において、前記管体は、１枚以上の長尺状の板材の長手方向の辺を貼り合わせることによって形成され、貼り合わせ前に、少なくとも一つの接合辺においてその厚み方向に沿って延在する凹溝を加工し、突合せ接合する際に、２つの前記接合辺を前記長尺状の板材の表面に沿って貼り合わせ、前記凹溝の溝口は、それを貼り合わせる他方の前記接合辺に向くようにされ、前記凹溝と他方の前記接合辺とで前記通路が形成される。この実施形態においては、ただ辺に凹溝を加工するだけで済み、辺を突合せて接合することによって管体を形成する場合、凹溝と貼り合わせされた接合辺とで通路が形成され、工程が簡単になる。

別の具体的な実施形態において、接合辺の間に隙間を残し、前記隙間が前記通路を形成する。この実施形態においては、接合辺の間の隙間を直接に利用して冷媒の通路とする。加工工程がより簡単になる。

本発明による冷媒導流管の管体は、少なくとも１枚の長尺状の板材の長手方向の辺を接合することによって形成された管体であり、導流管の通路は、管体形成前に、または形成の最中に加工されることができ、管体に直接通路を加工することが避けられ、工程がより簡単になる。

前記冷媒導流管が上記の技術的効果を奏することができるから、当該冷媒導流管を備える熱交換器も同じ技術的効果を奏することができる。

従来技術における熱交換器の構造を示す模式図である。 本発明による冷媒導流管を加工する方法の第１種の具体的な実施形態のフロチャートである。 本発明による冷媒導流管を加工する方法の第２種の具体的な実施形態のフロチャートである。 本発明による冷媒導流管を加工する方法の第３種の具体的な実施形態のフロチャートである。 本発明による冷媒導流管を加工する方法に使用される４種類の長尺状の板材の構造のうちの１つを示す模式図である。 本発明による冷媒導流管を加工する方法に使用される４種類の長尺状の板材の構造のうちの１つを示す模式図である。 本発明による冷媒導流管を加工する方法に使用される４種類の長尺状の板材の構造のうちの１つを示す模式図である。 本発明による冷媒導流管を加工する方法に使用される４種類の長尺状の板材の構造のうちの１つを示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の第１種の具体的な実施形態の構造を示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の第１種の具体的な実施形態の他の構造を示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の第１種の具体的な実施形態の別の構造を示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の第２種の具体的な実施形態の構造を示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の第２種の具体的な実施形態の他の構造を示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の第３種の具体的な実施形態の構造を示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の第３種の具体的な実施形態の他の構造を示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の断面の５種の形状のうちの１つを示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の断面の５種の形状のうちの１つを示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の断面の５種の形状のうちの１つを示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の断面の５種の形状のうちの１つを示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の断面の５種の形状のうちの１つを示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の第４種の具体的な実施形態の構造を示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の通路の５種の設置方式のうちの１つを示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の通路の５種の設置方式のうちの１つを示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の通路の５種の設置方式のうちの１つを示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の通路の５種の設置方式のうちの１つを示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の通路の５種の設置方式のうちの１つを示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の通路の３種の構造のうちの１つを示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の通路の３種の構造のうちの１つを示す模式図である。 本発明による冷媒導流管の通路の３種の構造のうちの１つを示す模式図である。

本願は、２０１０年１２月８日に中国特許局に提出した、出願番号が２０１０１０５７８４５８.７で、発明の名称が「熱交換器、冷媒導流管及び冷媒導流管の加工方法」である中国特許出願の優先権を主張し、当該特許出願の内容の全てを引用によって本願に取り入れる。

本発明の核心は熱交換器用の冷媒導流管を加工する方法を提供することである。当該方法で導流管を加工すると、導流管における冷媒通路の加工工程がさらに簡単になる。本発明の他の核心は、上記方法で加工された冷媒導流管を提供することである。本発明の別の核心は、上記冷媒導流管を含む熱交換器を提供することである。

冷媒導流管は、管体及び冷媒の管体に対する流入や流出用の通路を含み、当該通路は冷媒の流動量を配分する機能を果たし、且つ当該通路が管体の管壁を貫通している。本発明による熱交換器用冷媒導流管の加工方法は、一枚以上の長尺状の板材が必要であり、通常、金属平板の板材を採用し、その長手方向の辺を接合して管体を形成させる。接合方法は、例えば、溶接、圧着接合、かしめ接合、スライド接合などの様々な方法がある。辺を、長尺状の板材の表面に沿って内方または外方へ貼り合わせてもよく、つなぎ合わせてもよい。勿論、辺を接合する方式は上記の方式に限定されず、板材の辺を接合して管体が形成されることができる限り、本発明の保護範囲に該当する。

この方法を採用して導流管の管体を形成する場合に、製作プロセスがより柔軟となり、複数の種類の断面形状の管体を形成することができ、実際に必要な形状に応じて接合して管体を形成することができる。プロセス上実現しやすく、しかも、一枚以上の長尺状の板材を採用するため、接合プロセスが容易に実施される。また、長尺状の板材の形状、または接合辺の接触面積を適当に調整する等の方法によって、管体の断面積を冷媒の流れ方向に沿って次第に変化させることもでき、これにより、２相の冷媒がより均一に混合される。このような長尺状板材によって形成された導流管を採用すれば、導流管内の２相の流体に対する乱れを増強することができ、気体相・液体相の冷媒の層分離現象が回避され、冷媒の配分を更に均一にすることができる。

当該方法で導流管を加工する場合に、管体の形成前または形成中に導流管における冷媒の通路を加工して形成し、管体上に通路を直接加工することが避けられ、工程を更に簡単にすることができる。また、複雑な断面形状を有する導流管については、一枚以上の長尺状の板材に対してそれぞれ加工すると、加工の難しさを効果的に低減することができ、特殊な金型を利用する必要がなく、金型の費用が節約される。よって、生産コストが削減される。

当業者が本発明の技術案をよりよく理解するために、以下、図面および具体的な実施形態に基づき、本発明をさらに詳しく説明する。

図２を参照すると、図２は本発明による冷媒導流管を加工する方法の第１種の具体的な実施形態のフロチャートである。

第１種の具体的な形態においては、本発明による加工方法は以下のステップを含む。

ステップＳ１：一枚以上の長尺状の板材を用意する。

ステップＳ２：少なくとも一枚の長尺状の板材に通孔を加工する。

通常、プレス方式が採用されるが、勿論、他の加工方法を採用してもよい。通孔の数は実際の必要に応じて決めてもよい。また、導流の効果をさらに強化するために、通孔の箇所において冷媒の流れ方向をガイドするガイド止めシートを加工することもでき、ガイド止めシートはプレスによって形成すればよい。ガイド止めシートの具体的な形状は、加工工程の簡易さ、長尺状板材の材質、長尺状板材の大きさ及び導流効果などの要素に応じて総合的に選択してもよい。

ステップＳ３:各長尺状の板材の辺に対して突合せ接合を実施する。

ステップＳ４:各長尺状の板材の突合せ接合部を固着接合処理する。

以上のステップによって管体が形成される。この場合、長尺状の板材における通孔が管体の内部を導通し、冷媒の管体に対する流入や流出用の通路になる。

長尺状の板材において通孔を直接加工することは、プロセスが簡単であり、多様な加工方式を採用することができ、かつ、多種の通孔形状を選択的に加工することができる。よって、流体の流出態様を制御することができる。

次に、通孔の形成中において、プロセスの拘束性により、通孔の縁にばりや屑などの物体が生じることは避けられない。通孔形成後に、辺の突合せ接合前に、長尺状の板材に対してばりや屑などを除去する工程を実施することができる。この場合のばりや屑などの物体はいずれも長尺状の板材の表面にあるため、処理され易い。処理した後に、長尺状の板材の辺を突合せ接合して管体を形成することによって、通孔がばりや屑などによって塞がれることを回避することができる。また、長尺状の板材において通孔を加工することは便利であり、通孔のサイズ定型の制御可能度が高い。

ステップＳ２において、各長尺状の板材ごとに通孔を加工することができる。

管体形成後に、各長尺状の板材のそれぞれが管体の一部の管壁を形成すると、管体の管壁上に管体の周方向に沿って分布する通孔が形成される。

例えば、４枚の長尺状の板材を採用し、各長尺状の板材にいずれも通孔を加工した後に、突合せ接合によって断面四辺形体の管体が形成されると、断面四辺形体の管体の４つの側壁のいずれも通孔を有する。勿論、通孔の具体的な位置及び数は、実際の必要に応じて決めてもよい。

管体における通孔がその周方向に沿って分布する場合、導流管の冷媒の流動量に対する配分の均一性が向上されることにつながる。

接合された辺において通孔を加工することもできる。突合せ接合する際に、突合せ接合する２つの接合辺を表面に沿って近寄らせて、２つの接合辺の縁を固接する。一方の接合辺を屈折させて他方の接合辺との固接を実現することができる。つまり、管体において腔体を有する側稜構造を形成するとともに、側稜の上側及び/又は下側に通孔を有させる。このような方式において、必要に応じて通孔の向きを調整することによって、冷媒の流出の方向を調整することができる。

図３を参照すると、図３は、本発明による冷媒導流管を加工する方法の第２種の具体的な実施形態のフロチャートである。

第２種の具体的な実施形態において、本発明による加工方法は以下のステップを含む。

ステップＳ２：一枚以上の長尺状の板材を用意する。

ステップＳ２２：長尺状の板材の少なくとも１つの接合辺において接合辺の厚さ方向に沿って延在する凹溝を加工する。

凹溝はプレスによって形成することができる。凹溝の断面形状は、弧状や矩形などであってもよい。深さが次第に変化する凹溝を加工してもよい。

ステップＳ２３：各長尺状の板材の接合辺を、長尺状の板材の表面に沿って貼り合わせる。

辺を貼り合わせる際には、凹溝が加工される接合辺と他の接合辺とを長尺状の板材の表面に沿って貼り合わせ、凹溝の溝口がその貼り合わせる他の接合辺に向く必要がある。すると、凹溝と他の接合辺とで管体の内部を導通する孔路が形成されることによって、冷媒が熱交換管へ流れる通路とする。深さが次第に変化する凹溝と辺とを組み合わせて形成された孔路は、冷媒の流速及び流れ方向を制御することもできる。

ステップＳ２４：各長尺状の板材の貼り合わせ部を固着接合処理する。

上記のステップによって管体が形成される。この場合に、長尺状の板材における通孔が管体の内部を導通し、冷媒の管体に対する流入や流出用の通路になる。ステップＳ２２において、貼り合わされた二つの接合辺のいずれにおいても接合辺の厚さ方向に沿って延在している凹溝を加工することができ、かつ、二つの接合辺の凹溝の位置を互いに対応させることができる。それに応じて、ステップＳ２３において、２つの接合辺を長尺状の板材の表面に沿って貼り合わせ、２つ凹溝の溝口が対向するようにする。すると、２つの凹溝が貼り合わされることによって管体内部を導通する通路が形成される。凹溝の深さ又は辺に沿う長さを調整することによって通路の開口の大きさを調整することができる。

また、ステップＳ２２において、凹溝の加工時に、同じ辺の凹溝同士の間隔を漸次的に変化させることによって、最終的に形成された管体の孔路の孔の間隔が漸次的に変化するようにしてもよい。当該導流管を使用する場合には、実際の使用の必要に応じて、孔の間隔を柔軟に調整することができ、よって、冷媒の配分量に対して調整を行うことができる。これによって、冷媒の熱交換器内部での配分の均一性の向上に寄与する。

さらには、ステップＳ２２において、凹溝を加工することに加えて、長尺状の板材において通孔を加工することもできる。すると、形成された管体において凹溝と接合辺とによって形成された冷媒通路ができ、通孔によって形成された通路も有することになる。
この実施形態は、ただ長尺状の板材の接合辺において凹溝を加工するのみで済み、辺の貼り合わせによって管体が形成されると、凹溝と接合辺とで直接に冷媒が流れるための通路が形成され、加工工程が簡単である。しかも、接合辺を貼り合わせることによって形成された通路の開口のサイズは精確に制御し易いため、バッチ製品の品質に対する制御が便利になる。また、通路が２つの接合辺を長尺状の板材の表面に沿って貼り合わせることによって形成されたものである場合には、固着接合に用いられる部分の面積が広く、かしめ接合、溶接または他の固着接合方式に関わらず、固着接合の工程も容易に実施される。

図４を参照すると、図４は本発明による冷媒導流管を加工する方法の第３種の具体的な実施形態のフロチャートである。

第３種の具体的な実施形態において、本発明による加工方法は以下のステップを含む。

ステップＳ３：一枚以上の長尺状の板材を用意する。

ステップＳ３２：長尺状の板材の側辺を接合するとともに、少なくとも２つの接合側辺の間に隙間を残す。

以上のステップによって側方スリットを有する管体が形成される。即ち、各長尺状の板材の辺を接合する際に、少なくとも２つの接合辺を完全に貼り合わせるのではなく、二つの接合辺の間に、ある程度の隙間を残す。この隙間は冷媒の導流管に対する流入や流出のための通路を形成する。

この実施形態においては、接合辺間の隙間を直接冷媒の流れる通路とし、管体の形成過程が導流管の形成過程であるため、わざわざ通路加工や接合辺の固着接合などを行う工程が省略され、加工工程がさらに便利になる。また、直接接合して隙間を形成することは、通路開口の大きさを制御し易くする。

同様に、冷媒配分の均一性をさらに向上させるために、ステップＳ３２において、接合辺の間の隙間の幅を次第に変化させることができる。冷媒の流れ方向に沿う圧力の変化につれて、流通通路の断面が次第に変化し、相応的に冷媒の流通量が調整される。このような通路設置の方式を採用すれば、冷媒の導流管に対する流入や流出の配分量を調整することができ、冷媒配分の均一性の向上に寄与する。

ステップＳ３２において、少なくとも２つの接合辺の表面（即ち、長尺状の板材の表面）が対向するように隙間を形成するとともに、２つの接合辺を同一の方向に屈折させてもよい。すると、隙間の向きは導流管の主平面に対して挟角をなし、当該挟角の範囲は０°〜２７０°の間であってもよい。この挟角を調整することで、冷媒の流出方向は必要に応じて調整され得る。

図５−１乃至図５−４を参照すると、図５−１乃至図５−４は、本発明による加工方法に使用される４種の長尺状板材の構造を示す模式図である。

上記の実施形態は、それぞれ長尺状の板材の表面において冷媒の流れを乱すための乱流突起を加工することができる。例えば、図５−１に示す片面にのこぎり形状を有する長尺状板材１の場合、乱流突起はのこぎり構造１２であり、図５−２に示す片面に弦波形状を有する長尺状板材１の場合、乱流突起は波状構造１３であり、図５−３に示す表面に突起を有する長尺状板材１の場合、乱流突起は半球状や断面四辺形体状などの突起１４であり、図５−４に示す両面に波紋状を有する長尺状板材１の場合、乱流突起は波紋状構造１５である。勿論、乱流突起は以上の乱流構造に限定されず、冷媒の流れを乱すことができる構造であればよい。長尺状板材１の辺を接合する際に、乱流突起を有する表面を内へ向かせるように管体の内壁を形成する必要がある。これにより、冷媒を、乱流突起を有するダクトに流す。

上記のすべての実施形態においては、導流管の内部横断面積と通路の総面積との比の値を、０.００３〜０.４９の範囲に収まるように制御することができる。比の値がこの区間に該当すると、冷媒配分の効果がよい。

本発明はさらに熱交換器用の冷媒導流管を提供する。この冷媒導流管は管体と、管体の管壁を貫通する通路とを含み、当該通路は、冷媒の管体に対する流入や流出のための通路である。管体は、一枚以上の長尺状板材の長手方向の辺を接合することによって形成されたものであって、通常、金属平板の板材を採用して、溶接、圧着接合、かしめ接合、スライド接合などの方式で接合して形成する。辺を長尺状の板材の表面に沿って内方又は外方へ貼り合わせることができ、辺を一箇所に繋げることもできる。すると、管体上に外方又は内方へ突出した側稜構造を有するようになる。

当該導流管の管体は長尺状の板材の辺を接合することによって形成され、管体形成前に、又は形成の最中に、導流管に冷媒通路を加工することができ、管体に直接通路を加工することを避けることができ、加工工程がより簡単になる。

図６を参照すると、図６は本発明による冷媒導流管の第１種の具体的な実施形態の構造を示す模式図である。

管体２が、一枚以上の長尺状の板材１の長手方向の辺を突合せ接合することによって形成された管体２である場合、管体２には通孔１１を有し、通孔１１が管体２における突合せ接合部分以外の場所に位置し、突合せ接合部分は接合辺が接合される位置であり、通孔１１は、冷媒の導流管に対する流入や流出のための通路を形成する。

当該管体２の通孔１１は管体２の成型前に形成することができるため、通孔１１を加工する際に、通孔１１の縁にばりや廃棄屑などの物体が生じても、管体２形成の前に、直接に、板材に対してばりや廃棄屑などを除去する工程を行うことができ、管体２の内部を清掃する必要が無く、工程をより容易に処理でき、ばりや廃棄屑などで通孔１１が塞がれることが避けられる。

図７を参照すると、図７は本発明による冷媒導流管の第１種の具体的な実施形態の他の構造を示す模式図である。管体２の管壁に、管体２の周方向に沿って分布する通孔１１を有してもよい。図７に示す管体２の上半部には２列の通孔を有し、下半部にも２列の通孔を有する。通孔１１が管体２の周方向に沿って分布すると、冷媒の流れの均一性を向上させることができる。

図８を参照すると、図８は本発明による冷媒導流管の第１種の実施形態の別の構造を示す模式図である。

当該管体２の接合辺の表面（即ち、長尺状の板材１の表面）が対向しつつ、隙間を有する。接合辺に通孔１１を有し、図８に示すように、管体２の側稜の上下側のいずれにも厚さ方向の通孔１１を有する。このような構造は、必要に応じて通孔１１の向きを調整することができ、冷媒の流出の流れ方向を調整し得る。

図９及び図１０を参照すると、図９は本発明による冷媒導流管の第２種の具体的な実施形態の構造を示す模式図である。図１０は、本発明による冷媒導流管の第２種の具体的な実施形態の他の構造を示す模式図である。

管体２は、長尺状の板材１の辺を、板材１の表面に沿って貼り合わせすることによって形成された管体２であってもよい。管体２の少なくとも１つの接合辺に厚さ方向に沿って延在する凹溝１６を有し、凹溝１６の溝口が他の接合辺に向いている。孔路２１は、凹溝１６と他の接合辺とで形成され、冷媒の流れる通路となる。即ち、管体２における接合辺によって形成された側稜に孔状の通路を有する。図９に示す管体２は、３枚の長尺状の板材を貼り合わせることによって形成されるものであり、凹溝１６の断面の形状は弧状や矩形などであってもよく、相応する通路の断面の形状は弧状や矩形である。凹溝１６の深さ及び長さは、形成された通路の断面積の大きさに関連し、凹溝１６の深さは次第に変化させてもよく、それによって、形成された通路の断面積が次第に変化し、冷媒の流速及び流れ方向を制御することができる。実際に、当該実施形態において、管体２は通孔１１を有する長尺状の板材１１の辺を接合することによって形成された管体であってもよい。この場合、管体２は、凹溝１６と接合辺とで形成された冷媒の通路を有し、通孔で形成された冷媒の通路も有する。

さらに、管体２の接合辺のいずれにも厚さ方向に沿って延在する凹溝１６を有し、貼り合わされている２つの接合辺における２つの凹溝１６の溝口が対向し、２つの凹溝１６が共同で孔路２１を形成して冷媒の流れる通路となる。図９に示すように、２つの矩形凹溝１６が矩形の通路を形成し、図１０では、２つの弧形の凹溝１６が円形の通路を形成する。同様に、凹溝１６の深さまたは辺に沿う長さを調整することによって通路の断面積の大きさを調整することができる。このような構造の管体２は、各ペアの接合辺の貼り合わせ場所に、それぞれ通路を有してもよく、図９に示す三稜状の管体２は、３枚の長尺状の板材１によって形成され、その３つの側稜のいずれにも孔路２１を有し、図１０に示す円筒状管体２は、２枚の長尺状の板材１によって形成され、その貼り合わされて形成された２つの側稜のいずれにも孔路２１を有する。こうすると、当該構造の管体２が周方向に沿って分布する通路を有し、導流管における冷媒の流動量の配分の均一性を向上させることができる。

管体２における各通路の間の間隔は、一方の端から次第に変化させてもよい。図１０に示すように、導流管の左側の通路の間の距離を大きくする。当該導流管を使用する際には、実際の設計の要求に応じて、冷媒通路の間隔の疎密度を変更し、冷媒質量、速度が次第に低減されることによって招致される配分不均一の問題を解決することができる。従って、冷媒の流量を調整し、冷媒の配分の均一性を向上させることに寄与する。

この実施形態において導流管の通路は管体２上の接合辺を直接に貼り合わせることによって形成され、工程が簡単である。しかも、通路を接合辺を貼り合わせて形成する場合、このような通路の開口のサイズは精確にコントロールし易い。よって、バッチ製品の品質をコントロールし易い。また、当該通路を加工する際には、固着接合に用いられる部分は長尺状の板材の表面部であり、面積が大きいため、かしめ接合、溶接またはその他の固着接合方式に関わらず、固着接合の工程が容易に実施される。

図１１を参照すると、図１１は本発明による冷媒導流管の第３種の具体的な実施形態の構造を示す模式図である。

当該実施形態においては、管体２のうちの少なくとも２つの接合辺の間には所定の距離の隙間２２がある。つまり、管体２は少なくとも１本の管体２の軸方向に沿って延在する隙間２２を有する。図１１に２枚の長尺状の板材を接合して２本の隙間２２を形成する場合を示す。当該隙間２２は、冷媒の流入や流出用の通路を形成する。この実施形態における導流管は、直接に接合辺の間の隙間２２を冷媒が流通するための通路とする。わざわざ通路加工や辺固着接合などを行う工程が省略される。よって、加工工程が更に簡単にされ、生産コストを節約することができる。また、直接に接合して隙間２２を形成することは、通路の開口の大きさをコントロールし易くなる。

図１２を参照すると、図１２は本発明による冷媒導流管の第３種の具体的な実施形態の別の構造を示す模式図である。

隙間２２を形成する２つの接合辺の表面を対向させつつ、２つの接合辺を同一の方向へ屈折させると、隙間２２の向きは導流管の主平面に対して挟角をなし、当該挟角の範囲は０°〜２７０°に該当し、この場合、各隙間２２の間の角度は、必要に応じて調整してもよい。この挟角を調整することで、冷媒の流出方向が必要に応じて調整され得る。

同様に、冷媒配分の均一性をさらに向上させるために、管体２における隙間２２の幅を次第に変化させることができる。冷媒の流れ方向に沿う圧力の変化につれて、流通通路の断面も次第に変化させ、相応的に冷媒の流通量も調整され、冷媒配分の均一性の向上に寄与する。

図１３−１乃至図１３−５を参照すると、図１３−１乃至図１３−５は、本発明による冷媒導流管の断面の５つの形状を示す模式図である。

上記の実施形態においては、管体２が多種多様な断面形状、例えば、円形、四角形、三角形、楕円形及び「８」字形などの形状を有してもよい。勿論、第３種の具体的な実施形態において、管体２の断面形状は開口を有し得る。このような管体２は、高い柔軟性を有し、複数の類型の熱交換器及び異なる作業環境に適用することができ、プロセスの面でも実現され易い。なお、管体２は１つ以上の長手方向の管腔を有してもよく、図１３−５に示す管体２の断面形状は「８」字形であり、即ち、図８及び図１１に示す管体２においては、２つの管腔を有し、接合することによって管状の構造を形成した後に、その長手方向に沿ってプレス及び溶接すると、２つの管腔が形成され、管腔の間は連通していてもよく、連通していなくもよい。各管腔内の冷媒がそれぞれの対応する通路から流出することによって、冷媒の流量をより均一に配分させる。

図１４を参照すると、図１４は本発明による冷媒導流管の第４の具体的な実施形態を示す模式図である。

この管体２の断面積は管体２の軸方向に沿って次第に変化していてもよい。よって、管体２内の２相の冷媒がより均一に混合される。

また、管体２の内壁は管体２内の冷媒の流れを乱す乱流突起を有してもよい。例えば、乱流突起は、のこぎり構造、弦波形状構造又は波紋状構造であってもよく、管体２の内壁に分布される半球状または断面四辺形体状の突起であってもよい。このような導流管は、導流管内の２相の冷媒に対する乱れを増強することができ、気体相・液体相の冷媒の層分離現象が避けられる。

図１５-１乃至図１５-５を参照すると、図１５-１乃至図１５-５は、本発明による冷媒導流管の通路の５種の断面形状を示す模式図である。

第１種の具体的な実施形態は、管体２における接合部分以外の管壁に通孔１１を有し、当該通孔１１は、冷媒の導流管に対する流入や流出のための通路である。通孔１１は、管体２の成型前に形成され、即ち、長尺状の板材１において、まず、通孔１１を加工する。管体２における通孔１１の形状は多種多様にすることができ、図１５−１乃至図１５−５に示すように、円孔、X状孔、斜孔、八字状孔、直孔などの形状であってもよい。

当該管体２の加工プロセスがより簡単であり、多様な加工方式を採用することができる。しかも、多種の通孔形状を選択的に加工することができる。よって、流体の流出形態をコントロールすることができる。

図１６-１乃至図１６-３を参照すると、図１６-１乃至図１６-３は、本発明による冷媒導流管の通路の３種の構造を示す模式図である。

導流効果をさらに強化するために、管体２おける通孔１１の箇所に冷媒の流れ方向をガイドするガイド止めシートをさらに有してもよい。図１６-１乃至図１６-３に示すように、ガイド止めシートは、根元部が通孔１１の一部の縁から突き出る屈折シート１１１であってもよい。すると、流出したり流入したりする冷媒の流れ方向は、屈折シート１１１に制約され、通孔１１から各方向へ流れることができない。当該屈折シート１１１の先端部は、一部の縁と対向する通孔１１の縁まで繋がってもよく、弧状の蓋板１１２又は円弧状の蓋板１１３を形成することによって、通孔１１から流出した冷媒を、弧状の蓋板１１２又は円弧状の蓋板１１３の上下方向のみに沿って流れさせる。よって、冷媒の流れ方向及び流速を制御することができる。ガイド止めシートは、管体２の内壁または外壁に位置してもよく、その作用効果には影響しない。通孔１１は、管体２の管壁の厚さ方向に沿って延在する断面積が次第に縮小する通孔１１であってもよく、同様に、冷媒の流速を制御するものとして機能することができる。

以上のすべての実施形態において、導流管の内断面積の通路の総面積に対する比の値は、０.００３〜０.４９の範囲に収めることができ、比の値がこの区間に該当すると、冷媒配分の効果がよくなる。

本発明は熱交換器を提供し、当該熱交換器は、熱交換管、合流管及び前記合流管内に挿し込まれる冷媒導流管を含み、前記冷媒導流管は、上記記載のいずれかの導流管である。上記冷媒導流管が上記の技術的効果を奏することができるからには、当該冷媒導流管を有する熱交換器も同じ技術的効果を奏することができるはずであり、ここでは重複して説明しない。

以上、本発明による熱交換器及びその冷媒導流管、並びに冷媒導流管の加工方法を詳細に説明した。本明細書において具体的な例を挙げて本発明の原理及び実施形態を記述した。上記の実施例に関する説明はただ本発明の方法及びその核心思想に対する理解に役立つものに過ぎない。当業者は、本発明の原理を外れないことを前提として、本発明を若干の改善や修飾をすることができ、これらの改善や修飾も本発明の特許請求の範囲の保護範囲に該当する。

Claims (19)

1. 管体（２）と前記管体（２）の管壁を貫通する通路とを含む熱交換器用の冷媒導流管の加工方法であって、
   前記管体（２）は、１枚以上の長尺状の板材（１）の長手方向の辺である接合辺を接合することによって形成され、
   前記通路は、前記接合辺に、前記管体（２）内部と導通する通孔（１１）を設けることによって形成されることを特徴とする熱交換器用の冷媒導流管の加工方法。
2. 管体（２）と前記管体（２）の管壁を貫通する通路とを含む熱交換器用の冷媒導流管の加工方法であって、
   前記管体（２）は、１枚以上の長尺状の板材（１）の長手方向の辺である接合辺を接合することによって形成され、
   前記通路は、接合する２つの前記接合辺の間に形成されることを特徴とする熱交換器用の冷媒導流管の加工方法。
3. 前記管体（２）は、１枚以上の前記板材（１）の前記接合辺を突合せ接合することによって形成され、
   突合せ接合する前に、前記板材（１）に通孔（１１）を加工することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用の冷媒導流管の加工方法。
4. 突合せ接合する際に、２つの前記接合辺を表面に沿って寄せ合わせて、２つの前記接合辺の縁を固着接合することを特徴とする請求項３に記載の熱交換器用の冷媒導流管の加工方法。
5. 前記管体（２）は、１枚以上の前記板材（１）の前記接合辺を貼り合わせることによって形成され、
   貼り合わせ前に、少なくとも１つの前記接合辺に前記接合辺の厚さ方向に沿って延在する凹溝（１６）を加工し、
   貼り合わせる際に、前記凹溝（１６）を有する前記接合辺を、他方の前記接合辺に前記板材（１）の表面に沿って貼り合わせ、前記凹溝（１６）の溝口が、それと貼り合わせる他方の前記接合辺に向くようにされ、前記凹溝（１６）と他方の前記接合辺とで前記通路が形成されることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器用の冷媒導流管の加工方法。
6. 接合する２つの前記接合辺の間に隙間（２２）を残し、前記隙間（２２）が前記通路を形成することを特徴とする請求項２に記載の熱交換器用の冷媒導流管の加工方法。
7. 接合する２つの前記接合辺の表面を対向させることによって前記隙間（２２）を形成するとともに、２つの前記接合辺を同じ方向に屈折させることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器用の冷媒導流管の加工方法。
8. 前記通路は、前記板材（１）における接合部分以外の場所に通孔（１１）を設けることによって形成される他の通路を更に有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱交換器用の冷媒導流管の加工方法。
9. 前記板材（１）における接合部分以外の場所に通孔（１１）を複数設け、複数の通孔（１１）を、前記管体（２）の周方向に沿って分布させることを特徴とする請求項８に記載の熱交換器用の冷媒導流管の加工方法。
10. 管体（２）と前記管体（２）の管壁を貫通する通路とを含む熱交換器用の冷媒導流管であって、
    前記管体（２）は、１枚以上の長尺状の板材（１）の長手方向の辺である接合辺を接合することによって形成される管体であり、
    前記通路は、前記接合辺に、前記管体（２）内部と導通する通孔（１１）を設けることによって形成される通路であることを特徴とする熱交換器用の冷媒導流管。
11. 管体（２）と前記管体（２）の管壁を貫通する通路とを含む熱交換器用の冷媒導流管であって、
    前記管体（２）は、１枚以上の長尺状の板材（１）の長手方向の辺である接合辺を接合することによって形成される管体であり、
    前記通路は、接合する２つの前記接合辺の間に形成される通路であることを特徴とする熱交換器用の冷媒導流管。
12. 前記管体（２）の接合する２つの前記接合辺の表面が対向して隙間を有することを特徴とする請求項１０に記載の熱交換器用の冷媒導流管。
13. 前記管体（２）は、前記板材（１）の前記接合辺と他方の前記接合辺とを前記板材（１）の表面に沿って貼り合わせることによって形成される管体であり、
    前記管体（２）の少なくとも１つの前記接合辺に前記接合辺の厚さ方向に沿って延在する凹溝（１６）を有し、
    前記凹溝（１６）の溝口が他方の前記接合辺に向くようにされ、
    前記凹溝（１６）と他方の前記接合辺とで前記通路が形成されることを特徴とする請求項１１に記載の熱交換器用の冷媒導流管。
14. 前記管体（２）における接合する２つの前記接合辺の間に隙間（２２）を残し、前記隙間（２２）が前記通路を形成することを特徴とする請求項１１に記載の熱交換器用の冷媒導流管。
15. 前記隙間（２２）を形成する２つの前記接合辺の表面が対向するとともに、２つの前記接合辺が同じ方向に屈折することを特徴とする請求項１４に記載の熱交換器用の冷媒導流管。
16. 前記管体（２）は、前記管体（２）における接合部分以外の場所に位置する通孔（１１）を更に有し、
    前記通路は、この通孔（１１）によって形成される他の通路を更に有することを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の熱交換器用の冷媒導流管。
17. 前記管体（２）は、前記管体（２）における接合部分以外の場所に位置する前記通孔（１１）を複数有し、
    複数の通孔（１１）は、前記管体（２）の周方向に沿って分布されていることを特徴とする請求項１６に記載の熱交換器用の冷媒導流管。
18. 前記管体（２）は、少なくとも２つの管腔を有することを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の熱交換器用の冷媒導流管。
19. 熱交換管、合流管及び前記合流管に挿し込まれる冷媒導流管を含む熱交換器であって、
    前記冷媒導流管は請求項１０乃至１８のいずれか１項に記載の熱交換器用の冷媒導流管であることを特徴とする熱交換器。

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