JP6104379B2 - 熱交換器ユニットの製造方法、熱交換器ユニット及び空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、伝熱管及び放熱フィンを有する熱交換要素を備えた熱交換器ユニットの製造方法、熱交換器ユニット及び空気調和機に関するものである。

空気調和機等に用いられる冷凍サイクル回路の蒸発器及び／又は凝縮器として機能する熱交換器は、必要な熱交換量に適した面積（通風面積、放熱フィンの配置面積）が求められる。このため、熱交換器は、その能力に応じ小型のものから大型ものまで種々のサイズがある。なかでも、比較的大型の熱交換器を必要とする場合には、製造の都合上、複数の熱交換器を用い、熱交換器同士を上下に積み重ね、熱交換器ユニットとして構成する場合もある。

例えば、特許文献１には、複数個のフィン付き熱交換器を積み重ねて一つの熱交換装置（熱交換器ユニット）を形成する際、フィン付熱交換器のズレを防止することを目的として、積み重ねられた複数個のフィン付熱交換器の間に配する位置決め部材にそれぞれの熱交換器に嵌まりあう係合片を設けることで、係合片がそれぞれの熱交換器のフィンに嵌まり合って、重ね合わされた複数のフィン付熱交換器同士のずれを生じにくくする方法が開示されている。

また、特許文献２には、少なくとも２つの熱交換器を上下に積み重ねて連結してなる熱交換器ユニットに関し、上部熱交換器と下部熱交換器との間に保持部材を介在させ、上部熱交換器の側面（詳しくは、放熱フィンの側面）を保持部材の第１支持板で支持し、下部熱交換器の側面（詳しくは、放熱フィンの側面）を保持部材の第２支持板で支持するとともに、各熱交換器の屈曲部を保持部材の第３支持板で支持することで、熱交換器を安定して上下に積み重ねる方法が開示されている。

特開平４−３５３３３１号公報（要約、図１） 特開２００９−７９８５１号公報（要約、図７）

特許文献１に開示されている方法は、放熱フィンが所定の間隔を介して平板状に積層配置された複数の熱交換器を所定の形状である略コの字状に曲げ加工した後に、それぞれの熱交換器を積み重ねる際に係合片で連結するものとなっている。ここで、曲げ加工を施された熱交換器を上下に重ね合わせるには、これらの熱交換器が相対的に位置ずれしないようにするため、熱交換器の曲げ加工に対して精度が要求される。しかしながら、放熱フィンが所定の間隔を介して平板状に積層配置された熱交換器の曲げ加工は、スプリングバックの影響などが出やすい。このため、それぞれの熱交換器の加工精度にばらつきが大きい場合には、特許文献１に開示されている係合片では、そのばらつきによるずれを強制できないという問題点があった。

また、特許文献２に開示されている方法も、特許文献１に開示されている方法と同様に、放熱フィンが所定の間隔を介して平板状に積層配置された複数の熱交換器を所定の形状である略コの字状に曲げ加工した後に、それぞれの熱交換器を積み重ねる際に保持部材で連結するものとなっている。このため、特許文献２に開示されている方法も、特許文献１に開示されている方法と同様に、それぞれの熱交換器の加工精度にばらつきが大きい場合には、そのばらつきによるずれを強制できないという問題点があった。
また、特許文献２に開示されている方法では、上部熱交換器と下部熱交換器との間に保持部材を介在させているため、雨水や熱交換器からの結露水の排出を妨げてしまい、これらの氷結によって熱交換器の伝熱管を損傷させてしまうという問題点があった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、伝熱管及び放熱フィンを有する熱交換要素を備えた熱交換器ユニットの製造方法であって、上下に重ね合わされる熱交換器同士のずれを従来よりも抑制でき、氷結によって熱交換器の伝熱管を損傷させてしまうことを抑制できる熱交換器ユニットの製造方法を得ることを第１の目的とする。
また、伝熱管及び放熱フィンを有する熱交換要素を備えた熱交換器ユニットであって、上下に重ね合わされる熱交換器同士のずれを従来よりも抑制でき、氷結によって熱交換器の伝熱管を損傷させてしまうことを抑制できる熱交換器ユニットを得ることを第２の目的とする。
また、本発明に係る熱交換器ユニットの製造方法で製造された熱交換器ユニット、又は、本発明に係る熱交換器ユニットを備えた空気調和機を得ることを第３の目的とする。

本発明に係る熱交換器ユニットの製造方法は、所定の間隔を介して横方向に積層された複数の放熱フィンと、これら前記放熱フィンを横方向に貫通する複数の伝熱管と、を有する複数の熱交換要素を備え、前記熱交換要素を横方向に重ね合わせた構造の熱交換器を複数有し、前記熱交換要素のそれぞれは、少なくとも一箇所で横方向に曲げられて、複数の平面部が曲げ部を介して連結された形状となっており、これらの前記熱交換器を上下方向に積み重ね、これらの前記熱交換要素の一方の横方向端部である第１端部から突出した前記伝熱管をヘッダーで接続した熱交換器ユニットの製造方法であって、上下方向に積み重ねられた前記熱交換器の内部側に位置する前記熱交換要素の前記第１端部と反対側の横方向端部である第２端部から突出した前記伝熱管同士を連結部材で連結し、上下方向に積み重ねられた前記熱交換器の外部側に位置する前記熱交換要素の前記第２端部から突出した前記伝熱管同士を前記内部側に位置する前記熱交換要素を連結した連結部材とは異なる連結部材で連結する連結工程と、前記熱交換器の前記第１端部から突出した前記伝熱管を前記ヘッダーで接続するヘッダー接続工程と、前記連結工程及び前記ヘッダー接続工程の後、連結された複数の前記熱交換要素に曲げ加工を施して前記曲げ部を形成し、前記横方向に隣接する前記熱交換要素の前記第２端部の位置を相対的に移動させ、前記内部側に位置する前記熱交換要素を連結する前記連結部材と、前記外部側に位置する前記熱交換要素を連結する前記連結部材とを係合させる曲げ工程と、を備えたものである。

本発明においては、上下に重ね合わされる熱交換器を連結した後に、これらの熱交換器に曲げ加工を施すことができる。このため、熱交換器のそれぞれを別々に曲げ加工する必要がないため、曲げ加工精度のばらつきやスプリングバック等によって発生する上下方向に重ね合わされる熱交換器同士のずれを従来よりも抑制することができる。

また、本発明においては、上下に配置される熱交換器同士の連結は、伝熱管を連結部材で連結することにより行われる。このため、上下に配置される熱交換器の間に介在する部材が少なく、氷結によって熱交換器ユニットの伝熱管を損傷させてしまうことも抑制できる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機に搭載された熱交換器ユニットを示す図面である。 図２のＡ部近傍を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る背面部連結部材を示す斜視図である。 図２のＢ部近傍を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る第１の側面部連結部材を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る第１の側面部連結部材をのみを熱交換要素の第３の平面部に取り付けた状態（図５から第２の側面部連結部材及び第３の側面部連結部材を取り外した状態）を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る第２の側面部連結部材を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る第１の側面部連結部材及び第２の側面部連結部材を熱交換要素の第３の平面部に取り付けた状態（図５から第３の側面部連結部材を取り外した状態）を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る第３の側面部連結部材を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る第３の側面部連結部材を示す平面図である。 従来の熱交換器ユニットの製造方法を説明するための説明図である。 従来の熱交換器ユニットの製造方法で熱交換器ユニットを製造した際に、上下方向に積み重ねられた熱交換器間に発生するずれを説明するための斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換要素（曲げ加工が施される前の状態のもの）の製造方法を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器の連結工程を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器の連結工程を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器ユニットのヘッダー接続工程を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器に曲げ工程を行った後の横方向端部近傍を示す斜視図である。 本実施の形態１に係る第２の側面部連結部材及び第３の側面部連結部材が曲げ工程によってスライドする挙動を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態１に係る第３の側面部連結部材を熱交換要素に取り付けた状態を示す横断面図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機を示す斜視図である。また、図２は、この空気調和機の室外機に搭載された熱交換器ユニットを示す図面である。
この空気調和機の室外機１は、大型で縦長な略直方体の筐体を有しており、筐体の側面及び背面には、筐体内部に室外空気を取り込むための空気吸込口２が形成されている。また、筐体の側面には、空気吸込口２の抵抗にならないように複数の開口部が形成された構造の左サイドパネル８及び右サイドパネル９が設けられている。また、本実施の形態１に係る室外機１は、筐体の前面も開口されており、当該開口から、筐体の内部に設けられた制御装置及び圧縮機をメンテナンスできる構成となっている。筐体の前面の当該開口は、通常、上部前パネル３及び下部前パネル４で閉塞されている。換言すると、筐体の前面は上部前パネル３及び下部前パネル４で構成され、筐体の右側面は右サイドパネル９で構成され、筐体の左側面は左サイドパネル８で構成されている。

上記のような室外機１の筐体には、空気吸込口２から筐体内に室外空気を吸い込むファン５と、筐体内に吸い込まれた室外空気と熱交換する熱交換器ユニット２０とが、設けられている。ファン５は、筐体の上面部に設けられており、その外周部がファンガード５ａで覆われている。このファンガード５ａの上端部には空気吹出口７が形成されており、筐体内に吸い込まれた室外空気は、当該空気吹出口７から筐体の外部へ吹き出される。

熱交換器ユニット２０は、横断面が略コの字形状に形成されており、筐体の側面及び背面に形成された空気吸込口２と対向するように、筐体内に設けられている。この熱交換器ユニット２０は、横断面が略コの字形状に形成された複数の熱交換器２１（本実施の形態１では３つ）を上下方向に積み重ねて構成されている。また、熱交換器２１のそれぞれは、横断面が略コの字形状に形成された複数の熱交換要素２２（本実施の形態１では３つ）を横方向に重ね合わせて構成されている。これら熱交換要素２２は、所定の間隔を介して横方向に積層された複数の放熱フィン２３と、これら放熱フィン２３を横方向に貫通する複数の伝熱管２４と、を備えている。

つまり、熱交換器ユニット２０（換言すると、熱交換器２１、熱交換要素２２）は、図２に示すように、２箇所の曲げ部２５で曲げられて、筐体の左側面の空気吸込口２（換言すると左サイドパネル８）と対向する第１の平面部２６、筐体の背面の空気吸込口２と対向する第２の平面部２７、及び、筐体の右側面の空気吸込口２（換言すると右サイドパネル９）と対向する第３の平面部２８が曲げ部２５を介して連結された形状となっている。

また、本実施の形態１では伝熱管２４を扁平管で構成しており、これら伝熱管２４は、２本毎に、第３の平面部２８の横方向端部２８ａから突出した部分がＵ字形状部２４ａで接続されている。本実施の形態１では、１本の扁平管をＵ字状に折り曲げ形成することにより、２本の伝熱管２４及びＵ字形状部２４ａを一体形成している（後述の図１４も参照）。
なお、図１及び図２には図示していないが、第１の平面部２６の横方向端部２６ａから突出した伝熱管２４部分（伝熱管２４の端部）は、図１７で後述するように、Ｕベント２９（２本の伝熱管２４を接続する配管）及びヘッダー３０（複数の伝熱管２４に冷媒を分岐したり、複数の伝熱管２４から流出した冷媒を合流させる配管）と接続されている。
ここで、第１の平面部２６の横方向端部２６ａが本発明の第１端部に相当し、第３の平面部２８の横方向端部２８ａが本発明の第２端部に相当する。

上述のように構成された本実施の形態１に係る熱交換器ユニット２０は、上下方向に積み重ねられた熱交換器２１（つまり熱交換要素２２）同士がずれることを抑制するため、後述のように、上下方向に積み重ねられる熱交換器２１（つまり熱交換要素２２）同士を連結した後に、これら熱交換器２１を同時に曲げ加工して製造されている。このため、本実施の形態１に係る熱交換器ユニット２０は、上下方向に積み重ねられた熱交換器２１（つまり熱交換要素２２）同士が以下のように連結されている。

詳しくは、本実施の形態１に係る熱交換器ユニット２０は、ヘッダー３０が接続された横方向端部２６ａを有する第１の平面部２６以外の平面部（第２の平面部２７，第３の平面部２８）において、上下方向に隣接する熱交換器２１の熱交換要素２２同士の伝熱管２４を連結部材で連結している。より詳しくは、上下方向に隣接する熱交換器２１の熱交換要素２２における第２の平面部２７同士は、後述する図３等に示すように、図２に示すＡ部の位置で、それぞれの伝熱管２４同士が連結されている。また、上下方向に隣接する熱交換器２１の熱交換要素２２における第３の平面部２８同士は、後述する図５等に示すように、図２に示すＢ部の位置で、それぞれの伝熱管２４同士が連結されている。

図３は、図２のＡ部近傍を示す縦断面図である。また、図４は、本発明の実施の形態１に係る背面部連結部材を示す斜視図である。
本発明の連結部材に相当する背面部連結部材４０は、例えば略長方形状をしており、伝熱管２４が挿入される伝熱管挿入部４１が複数形成されている。これら伝熱管挿入部４１は、背面部連結部材４０の一側縁部側に開口した切り欠き形状となっており、伝熱管２４の外周面形状に対応した形状となっている。また、伝熱管挿入部４１の開口部には、凸状のストッパー部４２が形成されており、ストッパー部４２間の隙間は伝熱管２４の断面形状の短径（短軸側の長さ）よりも小さくなっている。つまり、ストッパー部４２は、伝熱管挿入部４１に挿入された伝熱管２４が伝熱管挿入部４１から抜けることを防止する役割を担っている。また、背面部連結部材４０には、前記一側縁部側に開口した切り欠き４３が複数設けられている。これらの切り欠き４３は、伝熱管挿入部４１に伝熱管２４を挿入する際に伝熱管挿入部４１近傍を弾性変形しやすくするためのものであり、その形状は図３及び図４に示す形状に限定されるものではない。
なお、背面部連結部材４０は、放熱フィン２３及び伝熱管２４と同じ材質で形成することが好ましい。異種金属の接触による腐食を防止できるからである。

上記のように構成された背面部連結部材４０の伝熱管挿入部４１の一部（上部側の伝熱管挿入部４１）に、上方に配置される熱交換器２１（つまり熱交換要素２２）の伝熱管２４を挿入し、背面部連結部材４０の伝熱管挿入部４１の他の一部（下部側の伝熱管挿入部４１）に、下方に配置される熱交換器２１（つまり熱交換要素２２）の伝熱管２４を挿入することにより、上下方向に隣接する熱交換器２１の熱交換要素２２における第２の平面部２７同士が連結される。

なお、本実施の形態１に係る熱交換器２１は、３つの熱交換要素２２を横方向に重ね合わせた構造となっている。このため、上下方向に隣接する熱交換器２１は、上下方向に隣接するこれら３つの熱交換要素２２同士が背面部連結部材４０で連結されることとなる。

図５は、図２のＢ部近傍を示す斜視図である。
上下方向に隣接する熱交換器２１の熱交換要素２２における第３の平面部２８同士は、第１の側面部連結部材５０、第２の側面部連結部材６０及び第３の側面部連結部材７０によって連結されている。
ここで、第１の側面部連結部材５０、第２の側面部連結部材６０及び第３の側面部連結部材７０が、本発明の第１連結部材に相当する。
より詳しくは、第１の側面部連結部材５０、第２の側面部連結部材６０及び第３の側面部連結部材７０による連結構成は、以下のようになっている。

図６は、本発明の実施の形態１に係る第１の側面部連結部材を示す斜視図である。また、本実施の形態１に係る第１の側面部連結部材の取付構成の理解を容易とするため、図７に、本実施の形態１に係る第１の側面部連結部材のみを熱交換要素の第３の平面部に取り付けた状態（図５から第２の側面部連結部材及び第３の側面部連結部材を取り外した状態）を示す。

第１の側面部連結部材５０は、熱交換器ユニット２０を筐体に設置した状態において該筐体の最も内部側に位置する熱交換要素２２における第３の平面部２８同士を、横方向端部２８ａで連結するものである（以下、単に内部側と称した場合には、熱交換器ユニット２０を筐体に設置した状態において筐体の内部側となることを示す）。この第１の側面部連結部材５０は、強度を確保するために板状部材を曲げ部５１で曲げた横断面視略コの字形状の部材である。換言すると、第１の側面部連結部材５０は、基部５２の両側縁部から側壁部が突設された形状となっている。これら側壁部は、第１の側面部連結部材５０を横方向端部２８ａに取り付けた状態において、伝熱管２４のＵ字形状部２４ａ側に突出するように設けられている。なお、熱交換器ユニット２０を筐体に設置した状態において該筐体の外部側に位置する側壁部５３は、後述する第２の側面部連結部材６０の係合爪６７が係合する係合部となっている（以下、単に外部側と称した場合には、熱交換器ユニット２０を筐体に設置した状態において筐体の外部側となることを示す）。

上記のように構成された第１の側面部連結部材５０の基部５２には、Ｕ字形状部２４ａが挿入される伝熱管挿入部５４が複数形成されている。そして、伝熱管挿入部５４の一部（上部側の伝熱管挿入部５４）に、上方に配置される熱交換要素２２の伝熱管２４のＵ字形状部２４ａを挿入し、伝熱管挿入部５４の他の一部（下部側の伝熱管挿入部５４）に、下方に配置される熱交換要素２２の伝熱管２４のＵ字形状部２４ａを挿入することにより、上下方向に隣接する熱交換要素２２における第３の平面部２８同士が連結される。なお、第１の側面部連結部材５０は、基部５２が放熱フィン２３に接触するまで押し込んで取り付けられている。

図８は、本発明の実施の形態１に係る第２の側面部連結部材を示す斜視図である。また、本実施の形態１に係る第２の側面部連結部材の取付構成の理解を容易とするため、図９に、本実施の形態１に係る第１の側面部連結部材及び第２の側面部連結部材を熱交換要素の第３の平面部に取り付けた状態（図５から第３の側面部連結部材を取り外した状態）を示す。

第２の側面部連結部材６０は、第１の側面部連結部材５０で連結された熱交換要素２２よりも外部側に位置する熱交換要素２２における第３の平面部２８同士を、横方向端部２８ａで連結するものである。この第２の側面部連結部材６０は、強度を確保するために板状部材を曲げ部６１で曲げた横断面視略Ｊ字形状の部材である。換言すると、第２の側面部連結部材６０は、基部６２の両側縁部から側壁部（側壁部６３，６４）が突設された形状となっている。これら側壁部６３，６４は、第２の側面部連結部材６０を横方向端部２８ａに取り付けた状態において、伝熱管２４のＵ字形状部２４ａ側に突出するように設けられている。また、第１の側面部連結部材５０の側壁部５３と対向する側壁部６４には、該側壁部５３に係合する係合爪６７が設けられている。この係合爪６７は、伝熱管２４のＵ字形状部２４ａ間の隙間２４ｂに配置されている。なお、外部側に位置する側壁部６３は、後述する第３の側面部連結部材７０の係合爪７７が係合する係合部となっている。

上記のように構成された第２の側面部連結部材６０には、基部６２から側壁部６４にかけて、Ｕ字形状部２４ａが挿入される略Ｕ字形状の伝熱管挿入部６５が複数形成されている。また、側壁部６４には、伝熱管挿入部６５の内側に例えば略Ｕ字状の舌片７６が設けられている。そして、伝熱管挿入部６５の一部（上部側の伝熱管挿入部６５）に、上方に配置される熱交換要素２２の伝熱管２４のＵ字形状部２４ａを挿入し、伝熱管挿入部６５の他の一部（下部側の伝熱管挿入部６５）に、下方に配置される熱交換要素２２の伝熱管２４のＵ字形状部２４ａを挿入することにより、上下方向に隣接する熱交換要素２２における第３の平面部２８同士が連結される。なお、第２の側面部連結部材６０は、基部６２が放熱フィン２３に接触するまで押し込んで取り付けられている。この状態において、舌片６６は、伝熱管２４のＵ字形状部２４ａの内周側に配置される。

図１０は、本発明の実施の形態１に係る第３の側面部連結部材を示す斜視図である。また、図１１は、本発明の実施の形態１に係る第３の側面部連結部材を示す平面図である。

第３の側面部連結部材７０は、第２の側面部連結部材６０で連結された熱交換要素２２よりも外部側に位置する（最も外部側に位置する）熱交換要素２２における第３の平面部２８同士を、横方向端部２８ａで連結するものである。この第３の側面部連結部材７０は、強度を確保するために板状部材を曲げ部７１で曲げた横断面視略Ｚ字形状の部材である。換言すると、第３の側面部連結部材７０は、基部７２の両側縁部から側壁部（側壁部７３，７４）が突設された形状となっている。詳しくは、側壁部７３は、第３の側面部連結部材７０を横方向端部２８ａに取り付けた状態において、放熱フィン２３側に突出するように設けられている。そして、側壁部７４は、第３の側面部連結部材７０を横方向端部２８ａに取り付けた状態において、伝熱管２４のＵ字形状部２４ａ側に突出するように設けられている。また、第２の側面部連結部材６０の側壁部６３と対向する側壁部７４には、該側壁部６３に係合する係合爪７７が設けられている。この係合爪７７は、伝熱管２４のＵ字形状部２４ａ間の隙間２４ｂに配置されている。なお、外部側に位置する側壁部７３には、筐体の右サイドパネル９に第３の側面部連結部材７０を取り付けるためのネジ穴７８が形成されている。

上記のように構成された第３の側面部連結部材７０には、基部７２から側壁部７４にかけて、Ｕ字形状部２４ａが挿入される略Ｕ字形状の伝熱管挿入部７５が複数形成されている。また、側壁部７４には、伝熱管挿入部７５の内側に例えば略Ｕ字状の舌片７６が設けられている。そして、伝熱管挿入部７５の一部（上部側の伝熱管挿入部７５）に、上方に配置される熱交換要素２２の伝熱管２４のＵ字形状部２４ａを挿入し、伝熱管挿入部７５の他の一部（下部側の伝熱管挿入部７５）に、下方に配置される熱交換要素２２の伝熱管２４のＵ字形状部２４ａを挿入することにより、上下方向に隣接する熱交換要素２２における第３の平面部２８同士が連結される。なお、第３の側面部連結部材７０は、基部７２が放熱フィン２３に接触するまで押し込んで取り付けられている。この状態において、舌片７６は、伝熱管２４のＵ字形状部２４ａの内周側に配置される。

また、本実施の形態１では、基部７２と舌片７６との間の角度７９が、基部７２と側壁部７４との間の角度８０とは異なっている。つまり、平面視において、側壁部７４は、第３の平面部２８における伝熱管２４の管軸方向（放熱フィン２３の積層方向）と同方向に形成されているため、舌片７６は伝熱管２４の管軸方向に対して所定の角度を有して配置されることとなる。

なお、第１の側面部連結部材５０、第２の側面部連結部材６０及び第３の側面部連結部材７０は、放熱フィン２３及び伝熱管２４と同じ材質で形成することが好ましい。異種金属の接触による腐食を防止できるからである。

続いて、上記のように構成される熱交換器ユニット２０の製造方法について説明する。なお、以下では、本実施の形態１に係る熱交換器ユニット２０の有用性の理解を容易とするため、まず、従来の熱交換器ユニットの製造方法を説明し、その後に本実施の形態１に係る熱交換器ユニット２０の製造方法について説明する。

図１２は、従来の熱交換器ユニットの製造方法を説明するための説明図である。
従来は、本実施の形態１に係る熱交換器ユニット２０のように熱交換器２１及び熱交換要素２２を配置した熱交換器ユニットを製造する場合、最初に熱交換器２１の各々を製造し、その後、熱交換器２１を上下方向に積み重ねて熱交換器ユニットを完成させることとなる。つまり、図１２（ａ）に示すように、まず、熱交換器２１を構成する３つの熱交換要素２２（曲げ加工が施されておらず、平板状のもの）を重ね合わせ、横方向端部２６ａから突出した伝熱管２４部分をヘッダー３０等で接続する。そして、各熱交換要素２２の横方向端部２８ａと押さえ位置３１を固定し、第１の曲げ加工３２を実施する。これにより、第１の平面部２６が形成される。次に、図１２（ｂ）に示すように、各熱交換要素２２をスライドさせた後に押さえ位置３５を固定し、第２の曲げ加工３４を実施する。これにより、第２の平面部２７及び第３の平面部２８も形成され、熱交換器２１の完成となる。

上述のような曲げ工程を行う際、内部側に配置された熱交換要素２２と外部側に配置された熱交換要素２２とでは、曲げ部３３の曲げ半径が異なることとなる。このため、最も内部側に配置された熱交換要素２２に対して、その他の熱交換要素２２は矢印３６の方向にスライドしながら曲げられることとなる。また、そのスライド量は、外部側に配置された熱交換要素２２ほど大きくなる。このため、図１２（ｂ）に示すように、各熱交換要素２２の横方向端部２８ａでは寸法差３７が生じる。

また、図１２のように曲げ加工する際、第１の曲げ加工３２及び第２の曲げ加工３４において、曲げ部３３の加工精度にバラツキが生じたり、曲げ加工後に平板状に戻ろうとする力（スプリングバック）が働く。このため、各熱交換器２１毎に、曲げ部３３の曲げ角度に誤差が生じる。したがって、従来の製造方法で熱交換器ユニットを製造する場合、各熱交換器２１を上下方向に積み重ねると、図１３に示すように、各熱交換器２１間にずれ３８が生じてしまう。

そこで、本実施の形態１では、以下のように熱交換器ユニット２０を製造している。

図１４は、本発明の実施の形態１に係る熱交換要素（曲げ加工が施される前の状態のもの）の製造方法を説明するための説明図である。なお、図１４（ａ）が、曲げ加工が施される前の状態の熱交換要素２２を示す正面図である。図１４（ｂ）が伝熱管２４を示す正面図である。また、図１４（ｃ）が、伝熱管２４の断面を示す要部拡大断面図である。
本実施の形態１では、まず、曲げ加工が施される前の状態の熱交換要素２２を製造する。具体的には、扁平管をＵ字状に曲げて形成された伝熱管２４の直線形状部分に、放熱フィン２３を所定の間隔を介して挿入し、伝熱管２４と放熱フィン２３とをろう付けして、曲げ加工が施される前の状態の熱交換要素２２を形成する。なお、本実施の形態１では、放熱フィン２３の配置範囲の一部に、放熱フィン２３をあらかじめ設けない放熱フィン未挿入部２３ａを形成しておく。この放熱フィン未挿入部２３ａは、背面部連結部材４０を取り付けるスペースとなる。

図１５は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器の連結工程を説明するための説明図である。
図１４で示したように曲げ加工が施される前の状態の熱交換要素２２を重ね合わせて熱交換器２１とした後、図１５に示すように、背面部連結部材４０の伝熱管挿入部４１の一部（上部側の伝熱管挿入部４１）に、上方に配置される熱交換器２１（つまり熱交換要素２２）の伝熱管２４を挿入し、背面部連結部材４０の伝熱管挿入部４１の他の一部（下部側の伝熱管挿入部４１）に、下方に配置される熱交換器２１（つまり熱交換要素２２）の伝熱管２４を挿入して、熱交換要素２２の第２の平面部２７となる位置である放熱フィン未挿入部２３ａにおいて、上下方向に隣接する熱交換器２１同士を連結する（連結工程）。このとき、背面部連結部材４０には切り欠き４３が形成されているので、伝熱管挿入部４１近傍が弾性変形しやすくなっており、伝熱管２４の損傷を防止することができる。

ここで、図１２で説明したように、熱交換器２１の曲げ工程を行う際、最も内部側に配置された熱交換要素２２に対して、その他の熱交換要素２２は矢印３６の方向にスライドする。このため、上下方向に隣接する熱交換要素２２同士を連結する背面部連結部材４０のそれぞれは、上記のスライドが発生した際、自身が連結する熱交換要素２２と横方向で隣接する熱交換要素２２の放熱フィン２３及び伝熱管２４と干渉しないように、設けられる。これは、自身が連結する熱交換要素２２と横方向で隣接する熱交換要素２２の放熱フィン２３及び伝熱管２４が損傷することを防止するためである。

なお、放熱フィン未挿入部２３ａの幅（放熱フィン２３の積層方向の幅）は、風路の抵抗が少なくなるように必要最低限とすることが好ましい。このため、背面部連結部材４０の横幅が放熱フィン２３のフィンピッチよりも小さい場合には、放熱フィン未挿入部２３ａを形成せずに、背面部連結部材４０を取り付けることが更に好ましい。

また、図１５には図示していないが、上下方向に隣接する熱交換器２１の熱交換要素２２における第３の平面部２８同士は、横方向端部２８ａにおいて、第１の側面部連結部材５０、第２の側面部連結部材６０及び第３の側面部連結部材７０によって連結される（連結工程）。このとき、熱交換器２１の曲げ工程を行う前の状態においては、同一の熱交換器２１を構成する各熱交換要素２２の横方向端部２８ａでは、図１２（ｂ）で示した寸法差３７が発生していない。このため、第１の側面部連結部材５０、第２の側面部連結部材６０及び第３の側面部連結部材７０は、それぞれの基部が放熱フィン２３に接触する位置まで押し込まれて取り付けられても、図１６に示すような状態となっている。つまり、第２の側面部連結部材６０の係合爪６７が第１の側面部連結部材５０の側壁部５３（係合部）と未だ係合していない状態となっており、第３の側面部連結部材７０の係合爪７７が第２の側面部連結部材６０の側壁部６３（係合部）と未だ係合していない状態となっている。

図１７は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器ユニットのヘッダー接続工程を説明するための説明図である。
図１５，１６で示した連結工程の後、図１７に示すように、第１の平面部２６の横方向端部２６ａから突出した伝熱管２４部分をＵベント２９及びヘッダー３０と接続し、冷媒が流れる流路を形成する。

本実施の形態１では、図１５，１６で示した連結工程、及び図１７で示したヘッダー接続工程の後、図１２で示した曲げ工程を行う。つまり、上下方向に隣接する熱交換器２１（つまり、熱交換要素２２）を背面部連結部材４０、第１の側面部連結部材５０、第２の側面部連結部材６０及び第３の側面部連結部材７０によって連結した後、曲げ工程を行い、熱交換器ユニット２０を完成させる。このため、上下方向に積み重ねられた各熱交換器２１間にずれ３８が生じてしまうことを抑制できる。

また、当該曲げ工程を行った後には、図１２で説明したように、最も内部側に配置された熱交換要素２２の横方向端部２８ａに対して、その他の熱交換要素２２の横方向端部２８ａは矢印３６の方向にスライドし、横方向に重ね合わされる熱交換要素２２の横方向端部２８ａの位置関係は図１８に示す状態となる。このため、上記のスライドに伴って、図１９に示すように、第２の側面部連結部材６０及び第３の側面部連結部材７０も矢印８２の方向（第３の平面部２８における伝熱管２４の管軸方向（放熱フィン２３の積層方向））にスライドしようとする。このとき、第２の側面部連結部材６０の係合爪６７及び第３の側面部連結部材７０の係合爪７７は、上述のように伝熱管２４のＵ字形状部２４ａ間の隙間２４ｂに配置されている。このため、第２の側面部連結部材６０の係合爪６７及び第３の側面部連結部材７０の係合爪７７が伝熱管２４のＵ字形状部２４ａと干渉しないので、第２の側面部連結部材６０及び第３の側面部連結部材７０も矢印８２の方向にスライドできる。

これにより、第２の側面部連結部材６０の係合爪６７が第１の側面部連結部材５０の側壁部５３（係合部）と係合し、第３の側面部連結部材７０の係合爪７７が第２の側面部連結部材６０の側壁部６３（係合部）と係合する。これにより、第２の側面部連結部材６０で連結された熱交換要素２２が、第１の側面部連結部材５０で連結された熱交換要素２２に対して、図５に示す重ね合わせ方向８１（同一の熱交換器２１を構成する熱交換要素２２の、第３の平面部２８における重ね合わせ方向）にずれることを抑制することができる。同様に、第３の側面部連結部材７０で連結された熱交換要素２２が、第２の側面部連結部材６０で連結された熱交換要素２２に対して、図５に示す重ね合わせ方向８１にずれることを抑制することができる。

また、この状態において、第２の側面部連結部材６０の舌片６６及び第３の側面部連結部材７０の舌片７６は、伝熱管２４のＵ字形状部２４ａの内周側に配置されている。このため、第２の側面部連結部材６０及び第３の側面部連結部材７０が第３の平面部２８における伝熱管２４の管軸方向（より詳しくは、図１９の矢印８２とは反対方向）にずれることを抑制できる。

また、この状態においては、上述のように、第３の側面部連結部材７０第３の側面部連結部材７０の舌片７６は、第３の平面部２８における伝熱管２４の管軸方向（放熱フィン２３の積層方向）に対して所定の角度を有して配置される。このため、図２０に示すように、ネジ穴７８にネジを螺入して、筐体の右サイドパネル９に第３の側面部連結部材７０を取り付けようとした際に、矢印８３の方向（横方向）に回転する力が第３の側面部連結部材７０に作用したとしても、舌片７６の先端部が伝熱管２４のＵ字形状部２４ａの内周側に接触するため、第３の側面部連結部材７０が矢印８３方向に回転して、第３の側面部連結部材７０が外れてしまうことを抑制できる。

以上、本実施の形態１のように構成された熱交換器ユニット２０においては、上下に重ね合わされる熱交換器２１を連結した後に、これらの熱交換器２１に曲げ加工を施すことができる。このため、熱交換器２１のそれぞれを別々に曲げ加工する必要がないため、曲げ加工精度のばらつきやスプリングバック等によって発生する上下方向に重ね合わされる熱交換器２１同士のずれを従来よりも抑制することができる。

また、上下に配置される熱交換器２１同士の連結は、伝熱管２４を連結部材（背面部連結部材４０、第１の側面部連結部材５０、第２の側面部連結部材６０及び第３の側面部連結部材７０）で連結することにより行われる。このため、上下に配置される熱交換器２１の間に介在する部材が少なく、氷結によって熱交換器ユニット２０の伝熱管２４を損傷させてしまうことも抑制できる。

なお、本実施の形態１では、熱交換器２１を３段積み重ねることによって熱交換器ユニット２０を形成したが、少なくとも熱交換器２１を２段積み重ねた熱交換器ユニットであれば、本発明を実施することができる。

また、本実施の形態１では、３つの熱交換要素２２を横方向に重ね合わせて１つの熱交換器２１を形成したが、４つ以上の熱交換要素２２を横方向に重ね合わせて１つの熱交換器を形成してもよいし、１つの熱交換要素２２で熱交換器２１を構成してもよい。１つの熱交換要素２２で熱交換器２１を構成する場合、横方向に隣接する熱交換要素２２同士のずれ（図５に示す重ね合わせ方向８１のずれ）を考慮する必要がないので、つまり、横方向に隣接する熱交換要素２２に取り付けられた連結部材同士を係合させる必要がないので、第３の平面部２８を連結する連結部材を背面部連結部材４０と同様の構成としてもよい。

また、本実施の形態１では、熱交換器ユニット２０（つまり、熱交換器２１及び熱交換要素２２）が２つの曲げ部を有する構成、つまり、これらの曲げ部を介して３つの平面部が連結された構成となっていた。しかしながら、少なくとも１つの曲げ部を有する構成（例えば、横断面略Ｌ字形状）の熱交換器ユニット２０（つまり、熱交換器２１及び熱交換要素２２）においても本発明を実施することが可能である。また、３つ以上の曲げ部を有する構成の熱交換器ユニット２０（つまり、熱交換器２１及び熱交換要素２２）においても本発明を実施することが可能である。つまり、ヘッダー３０が接続される横方向端部２６ａを有する平面部以外の平面部のそれぞれで、上下方向に隣接する熱交換器２１の伝熱管２４を連結部材で連結することにより、本発明を実施することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、背面部連結部材４０、第１の側面部連結部材５０、第２の側面部連結部材６０及び第３の側面部連結部材７０を、放熱フィン２３及び伝熱管２４と同じ材質で形成した。これに限らず、耐候性に優れており、想定される放熱フィン２３の最高使用温度（例えば９０℃以上）の耐熱性を持つ樹脂部品（例えば、ＡＳ樹脂及びＰＰ樹脂等）で、背面部連結部材４０、第１の側面部連結部材５０、第２の側面部連結部材６０及び第３の側面部連結部材７０を形成してもよい。第１の側面部連結部材５０、第２の側面部連結部材６０及び第３の側面部連結部材７０を樹脂部品とすることで、これら連結部材と伝熱管２４との連結部において、運転中や輸送時に発生する振動によるこすれによって伝熱管２４が損傷することを防ぐことができる。
なお、本実施の形態２では、背面部連結部材４０、第１の側面部連結部材５０、第２の側面部連結部材６０及び第３の側面部連結部材７０の材料を樹脂部品としたが、異種金属の接触による腐食の防止、弾性変形させることによる伝熱管２４に対する固定、運転中や輸送時に発生するこすれによる伝熱管２４の損傷の防止が可能である材料であれば、背面部連結部材４０、第１の側面部連結部材５０、第２の側面部連結部材６０及び第３の側面部連結部材７０の材質は任意とする。

１ 室外機、２ 空気吸込口、３ 上部前パネル、４ 下部前パネル、５ ファン、５ａ ファンガード、７ 空気吹出口、８ 左サイドパネル、９ 右サイドパネル、２０ 熱交換器ユニット、２１ 熱交換器、２２ 熱交換要素、２３ 放熱フィン、２３ａ 放熱フィン未挿入部、２４ 伝熱管、２４ａ Ｕ字形状部、２４ｂ 隙間、２５ 曲げ部、２６ 第１の平面部、２６ａ 横方向端部、２７ 第２の平面部、２８ 第３の平面部、２８ａ 横方向端部、２９ Ｕベント、３０ ヘッダー、３１ 押さえ位置、３２ 第１の曲げ加工、３３ 曲げ部、３４ 第２の曲げ加工、３５ 押さえ位置、３６ 矢印、３７ 寸法差、３８ ずれ、４０ 背面部連結部材、４１ 伝熱管挿入部、４２ ストッパー部、４３ 切り欠き、５０ 第１の側面部連結部材、５１ 曲げ部、５２ 基部、５３ 側壁部（係合部）、５４ 伝熱管挿入部、６０ 第２の側面部連結部材、６１ 曲げ部、６２ 基部、６３ 側壁部（係合部）、６４ 側壁部、６５ 伝熱管挿入部、６６ 舌片、６７ 係合爪、７０ 第３の側面部連結部材、７１ 曲げ部、７２ 基部、７３ 側壁部、７４ 側壁部、７５ 伝熱管挿入部、７６ 舌片、７７ 係合爪、７８ ネジ穴、７９ 角度、８０ 角度、８１ 重ね合わせ方向、８２ 矢印、８３ 矢印。

Claims (9)

1. 所定の間隔を介して横方向に積層された複数の放熱フィンと、これら前記放熱フィンを横方向に貫通する複数の伝熱管と、を有する複数の熱交換要素を備え、前記熱交換要素を横方向に重ね合わせた構造の熱交換器を複数有し、
   前記熱交換要素のそれぞれは、少なくとも一箇所で横方向に曲げられて、複数の平面部が曲げ部を介して連結された形状となっており、
   これらの前記熱交換器を上下方向に積み重ね、これらの前記熱交換要素の一方の横方向端部である第１端部から突出した前記伝熱管をヘッダーで接続した熱交換器ユニットの製造方法であって、
   上下方向に積み重ねられた前記熱交換器の内部側に位置する前記熱交換要素の前記第１端部と反対側の横方向端部である第２端部から突出した前記伝熱管同士を連結部材で連結し、上下方向に積み重ねられた前記熱交換器の外部側に位置する前記熱交換要素の前記第２端部から突出した前記伝熱管同士を前記内部側に位置する前記熱交換要素を連結した連結部材とは異なる連結部材で連結する連結工程と、
   前記熱交換器の前記第１端部から突出した前記伝熱管を前記ヘッダーで接続するヘッダー接続工程と、
   前記連結工程及び前記ヘッダー接続工程の後、連結された複数の前記熱交換要素に曲げ加工を施して前記曲げ部を形成し、前記横方向に隣接する前記熱交換要素の前記第２端部の位置を相対的に移動させ、前記内部側に位置する前記熱交換要素を連結する前記連結部材と、前記外部側に位置する前記熱交換要素を連結する前記連結部材とを係合させる曲げ工程と、
   を備えたことを特徴とする熱交換器ユニットの製造方法。
2. 前記内部側に位置する前記熱交換要素を連結する前記連結部材は、挿入部と係合部を有し、前記連結工程において前記内部側に位置する前記熱交換要素の前記第２端部から突出した前記伝熱管に前記挿入部を挿入されることで前記内部側に位置する前記熱交換要素を連結させ、
   前記外部側に位置する前記熱交換要素を連結する前記連結部材は、挿入部と係合爪を有し、前記連結工程において外部側に位置する前記熱交換要素の前記第２端部から突出した前記伝熱管に前記挿入部を挿入されることで前記外部側に位置する前記熱交換要素を連結させ、
   前記曲げ工程において、前記第２端部の位置を相対的に移動させることで、前記内部側に位置する前記熱交換要素を連結する前記連結部材の前記係合部と前記外部側に位置する前記熱交換要素を連結する前記連結部材の前記係合爪が係合することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器ユニットの製造方法。
3. 前記第２端部から突出した前記伝熱管部分は、２本の伝熱管を接続するＵ字形状部となっており、
   前記外部側に位置する前記熱交換要素を連結する前記連結部材は、舌片を備え、
   前記連結工程において、前記舌片は前記Ｕ字形状部の内周側に配置されることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器ユニットの製造方法。
4. 前記外部側に位置する前記熱交換要素を連結する前記連結部材は、当該熱交換器ユニットが取り付けられる筐体にネジ止めするためのネジ穴を備え、
   前記連結工程において、前記舌片は、前記伝熱管の管軸方向に対して、所定の角度を有して配置されることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器ユニットの製造方法。
5. 所定の間隔を介して横方向に積層された複数の放熱フィンと、前記放熱フィンを横方向に貫通しＵ字形状部が形成された複数の伝熱管より構成され、一方の横方向端部である第１端部からは前記伝熱管が突出し、前記第１端部と反対側の横方向端部である第２端部からは前記伝熱管の前記Ｕ字形状部が突出する熱交換要素を複数有し、前記熱交換要素を横方向に複数重ね合わせた構造であり、少なくとも一箇所で横方向に曲げられ、上下方向に積み重ねられた複数の熱交換器と、
   上下方向に積み重ねられた前記熱交換器の前記第１端部から突出した前記伝熱管に接続されるヘッダーと、
   上下方向に積み重ねられた前記熱交換器の内部側に位置する前記熱交換要素の前記第２端部から突出した前記伝熱管のＵ字形状部を連結しており、係合部を有する連結部材と、
   上下方向に積み重ねられた前記熱交換器の外部側に位置する前記熱交換要素の前記第２端部から突出した前記伝熱管のＵ字形状部を連結しており、前記係合部と係合する係合爪と、前記Ｕ字形状部の内周側に配置されている舌片と、を有する連結部材と、
   を備えていることを特徴とする熱交換器ユニット。
6. 前記外部側に位置する前記熱交換要素を連結する前記連結部材は、当該熱交換器ユニットが搭載される筐体にネジ止めするためのネジ穴を備え、
   前記舌片は、前記伝熱管の管軸方向に対して、所定の角度を有していることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器ユニット。
7. 一側縁部側に開口した切欠き形状である複数の伝熱管挿入部が形成され、前記伝熱管挿入部の一部は上方に配置される前記熱交換器の前記伝熱管に挿入され、前記伝熱管挿入部の他の一部は下方に配置される前記熱交換器の前記伝熱管に挿入されている背面部連結部材を更に備えていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の熱交換器ユニット。
8. 前記背面部連結部材には、前記一側縁部側に前記伝熱管挿入部とは異なる切欠きと、前記伝熱管挿入部の開口部に凸状のストッパー部と、がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器ユニット。
9. 請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載の熱交換器ユニットを備えたことを特徴とする空気調和機。

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