JP6593299B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、伝熱管の内部を流れる冷媒と、伝熱フィンを通過する気体との間の熱交換を行う熱交換器に関する。

従来、冷凍装置の一種である空気調和装置の室外機として、特許文献１（特開２０１０−１０７１０３号公報）に開示されるようなマイクロチャネル熱交換器を備える室外機が用いられている。この室外機は、主として、ケーシングと、仕切板と、マイクロチャネル熱交換器と、ファンと、圧縮機と、電装品箱とを備える。仕切板は、ケーシング内部の空間を熱交換室と機械室とに仕切る。熱交換室には、マイクロチャネル熱交換器およびファンが配置されている。機械室には、圧縮機および電装品箱が配置されている。電装品箱は、ファンおよび圧縮機を制御する回路基板等が収容されるケースである。マイクロチャネル熱交換器は、圧縮機によって圧縮された冷媒と、ファンによって供給された空気との間の熱交換を行う。

従来、マイクロチャネル熱交換器は、主として、多穴管と、ヘッダと、伝熱フィンとから構成される。多穴管は、冷媒が通過する複数の貫通孔が並んで形成されている扁平管である。ヘッダは、複数の多穴管の端部が接続される管である。ヘッダは、多穴管の貫通孔に流入する冷媒、または、多穴管の貫通孔から流出した冷媒が流れる管である。伝熱フィンは、多穴管の表面に取り付けられている。

マイクロチャネル熱交換器は、多穴管と伝熱フィンとが交互に積層された熱交換器であり、多穴管内を流れる冷媒と、伝熱フィンを通過する空気との間の熱交換を行う。マイクロチャネル熱交換器の両端部は、一対の管板によって支持されている。一対の管板は、室外機のケーシングに固定され、積層されている伝熱フィンの両端に接している。多穴管は、管板を貫通し、ロウ付け等によって管板に接合されている。

しかし、このようなマイクロチャネル熱交換器では、多穴管の貫通孔に流入する前の冷媒が内部を流れるヘッダは、冷媒配管を介して圧縮機に接続されている。そのため、稼動中の圧縮機の振動は、冷媒配管およびヘッダを介して、ヘッダに接続されている多穴管に伝達される。多穴管はロウ付け等によって管板に接合されている。そのため、多穴管に伝達された振動により、多穴管と管板との接合部に応力が集中するおそれがある。多穴管と管板との接合部に応力が集中すると、多穴管に亀裂が生じて多穴管が破損するおそれがある。

本発明の目的は、外部から伝達された振動に起因する破損を抑制することができる熱交換器を提供することである。

本発明の第１観点に係る熱交換器は、複数の伝熱管と、伝熱フィンと、出入り口管と、管板とを備える。複数の伝熱管は、所定の方向に沿って並んでいる。伝熱フィンは、伝熱管と接触している。出入り口管は、所定の方向に沿って並んでいる複数の伝熱管の少なくとも一部かつ複数の伝熱管の端部が接続される。管板は、第１伝熱管通過部を有する。管板は、伝熱管が延びている方向において、伝熱管の端部と伝熱フィンとの間に配置される。第１伝熱管通過部は、出入り口管に接続される複数の伝熱管の少なくとも一部であって隣り合っている複数の伝熱管が、管板と接触することなく通過する１つの開口または切り欠きである。

第１観点に係る熱交換器では、複数の伝熱管の少なくとも一部の端部は、出入り口管に接続されている。出入り口管は、冷媒配管を介して、圧縮機等の外部の部材に連結されている。そのため、外部の部材の振動は、冷媒配管を介して出入り口管に伝達される。出入り口管の振動は、さらに、出入り口管に接続されている伝熱管に伝達される。しかし、出入り口管に接続されている伝熱管は、管板と接触していないので、出入り口管に接続されている伝熱管の振動は、管板には伝達されない。そのため、出入り口管に接続されている伝熱管が管板に接合されている場合における、伝熱管と管板との接合部に応力が集中することが回避される。これにより、伝熱管に亀裂が生じて伝熱管が破損することが防止される。従って、第１観点に係る熱交換器は、外部から伝達された振動に起因する破損を抑制することができる。

本発明の第２観点に係る熱交換器は、第１観点に係る熱交換器であって、管板は、第２伝熱管通過部をさらに有する。第２伝熱管通過部は、出入り口管に接続される伝熱管を除く伝熱管が、管板と接触しながら通過する開口または切り欠きである。

第２観点に係る熱交換器では、出入り口管に接続されている伝熱管を除く伝熱管は、管板と接触している。そのため、ケーシング等に管板を固定することで、伝熱管を備える熱交換器を固定することができる。従って、第２観点に係る熱交換器は、管板によって固定することができる。

本発明の第３観点に係る熱交換器は、第２観点に係る熱交換器であって、管板は、第２伝熱管通過部を通過する伝熱管と、ロウ付けによって接合されている。

第３観点に係る熱交換器では、出入り口管に接続されている伝熱管を除く伝熱管は、管板とロウ付け接合されている。従って、第３観点に係る熱交換器は、管板によって固定することができる。

本発明の第４観点に係る熱交換器は、第１観点から第３観点のいずれか１つに係る熱交換器であって、管板は、第１伝熱管通過部を通過する伝熱管と、ロウ付けによって接合されていない。

第４観点に係る熱交換器では、出入り口管に接続されている伝熱管は、管板とロウ付け接合されていない。従って、第４観点に係る熱交換器は、外部から伝達された振動に起因する破損を抑制することができる。

本発明に係る熱交換器は、外部から伝達された振動に起因する破損を抑制することができる。

本実施形態の熱交換器３０を備える室外ユニット１００の内部構造を示す斜視図である。 熱交換器３０の概略図である。 図２の伝熱管３１〜３４のみを示した図である。 コルゲートフィンである伝熱フィン３５の外観図である。 図２の左側から右側に向かって視た左側管板３７ａを示す図である。 図５の矢印ＶＩの方向から視た左側管板３７ａを示す図である。 図２の左側から右側に向かって視た右側管板３７ｂを示す図である。 図７の矢印ＶＩＩＩの方向から視た右側管板３７ｂを示す図である。 図７に、第１伝熱管通過部５１および第２伝熱管通過部５２を通過する伝熱管３１〜３４の断面形状を追加した図である。 図２に示される右側管板３７ｂの一部の斜視図である。 変形例Ａに係る、図７と同様の方向から視た右側管板１３７ｂを示す図である。 図１１に、第１伝熱管通過部１５１および第２伝熱管通過部１５２を通過する伝熱管３１〜３４の断面形状を追加した図である。 熱交換器３０の右側端部に取り付けられた右側管板１３７ｂの一部の斜視図である。

本発明の実施形態に係る熱交換器、および、それを備える冷凍装置の室外ユニットについて、図面を参照しながら説明する。本実施形態の熱交換器は、空気調和装置等の冷凍装置の室外ユニットが備えるマイクロチャネル熱交換器である。

（１）室外ユニットの構成
図１は、本実施形態の熱交換器３０を備える室外ユニット１００の内部構造を示す斜視図である。室外ユニット１００は、冷媒回路を循環する冷媒を用いる冷凍サイクルを備える空気調和装置の構成要素である。室外ユニット１００は、外部配管１０１，１０２を介して、室内ユニット（図示せず）に接続されている。以下の説明において、「前」、「後」、「上」、「下」、「左」および「右」からなる６つの方向を、図１に示されるように定義する。図１において、鉛直方向は、上下方向である。

室外ユニット１００は、主として、略直方体形状のケーシング１０と、圧縮機２０と、熱交換器３０と、ファン４０とを備える。室外ユニット１００は、これらの他にも、様々な機器、弁および冷媒管等を備える。

（１−１）ケーシング
ケーシング１０は、主として、底板１１と、天板１２と、前板１３と、側板１４と、仕切板１５とを有している。図１において、天板１２、前板１３および側板１４は、二点鎖線で示されている。

底板１１は、ケーシング１０の下側の面を構成する略長方形の板状部材である。底板１１の周縁部は、上向きに折り曲げられている。底板１１の外周部には、複数の固定脚１１ａが取り付けられている。固定脚１１ａは、ケーシング１０の前側から後側に向かって延びている。固定脚１１ａは、室外ユニット１００を設置面に固定するための部材である。

天板１２は、ケーシング１０の上側の面を構成する略長方形の板状部材である。天板１２は、底板１１と対向する部材である。

前板１３は、主として、ケーシング１０の前側の面、および、ケーシング１０の右側の面の前側部分を構成する板状部材である。前板１３の下部は、ネジ等によって底板１１に固定されている。前板１３には、吹出口１３ａが形成されている。吹出口１３ａは、ケーシング１０の外部から内部に取り込まれた室外空気を、ケーシング１０の外部に吹き出すための開口である。図１において、ケーシング１０を通過する空気の流れは、矢印Ａ〜Ｃで示されている。

側板１４は、主として、ケーシング１０の右側の面の後側部分、および、後側の面の右側部分を構成する板状部材である。側板１４の下部は、ネジ等によって底板１１に固定されている。

仕切板１５は、底板１１に固定される板状部材である。仕切板１５は、鉛直方向に延びている。仕切板１５の下部は、ネジ等によって底板１１に固定されている。仕切板１５は、ケーシング１０の内部空間を、熱交換室１０ａおよび機械室１０ｂの２つの空間に区画する。熱交換室１０ａは、ケーシング１０の内部空間の左側の空間である。機械室１０ｂは、ケーシング１０の内部空間の右側の空間である。熱交換室１０ａは、底板１１と、天板１２と、前板１３と、仕切板１５とによって囲まれた空間である。機械室１０ｂは、底板１１と、天板１２と、前板１３と、側板１４と、仕切板１５とによって囲まれた空間である。熱交換室１０ａには、主として、熱交換器３０およびファン４０が配置されている。機械室１０ｂには、主として、圧縮機２０が配置されている。

（１−２）圧縮機
圧縮機２０は、冷凍サイクルにおいて低圧の冷媒を高圧の冷媒に圧縮する。圧縮機２０は、略円筒形状の密閉型圧縮機である。圧縮機２０は、室外ユニット１００を鉛直方向に沿って視た場合に、機械室１０ｂの中央部に配置されている。

（１−３）熱交換器
熱交換器３０は、冷凍サイクルを循環する冷媒と、室外空気との熱交換を行う。熱交換器３０は、空気調和装置の冷房運転時には冷媒の放熱器として機能し、空気調和装置の暖房運転時には冷媒の吸熱器として機能する。熱交換器３０は、複数の伝熱管３１〜３４と複数の伝熱フィン３５とから構成されるフィンチューブ型熱交換器である。熱交換器３０は、鉛直方向に沿って視た場合に、略Ｌ字形状を有している。熱交換器３０は、ケーシング１０の左側および後側に沿うように、熱交換室１０ａに配置されている。熱交換器３０は、ファン４０の左側および後側を囲むように配置されている。

（１−４）ファン
ファン４０は、ケーシング１０の左側および後側に形成された吸入口（図示せず）を通じて熱交換室１０ａに室外空気を取り込み、熱交換器３０を通過させた後に、吹出口１３ａから吹き出す。ファン４０は、例えば、プロペラファンである。ファン４０は、熱交換室１０ａに配置されている。図１において矢印Ａ〜Ｃで示されている、ケーシング１０を通過する空気の流れにおいて、ファン４０は、熱交換器３０の下流側に配置されている。

（２）熱交換器の詳細な構成
図２は、熱交換器３０の概略図である。図２は、図１に示されるように略Ｌ字形状に曲げられる前の平板状の熱交換器３０を表している。図２では、「上」、「下」、「左」および「右」の４つの方向が、それぞれ矢印で示されている。図２において、鉛直方向は、上下方向である。図２の上側は、図１の上側に相当する。図２の下側は、図１の下側に相当する。図２において、熱交換器３０の左右方向の両端部は、図１に示される室外ユニット１００を鉛直方向に沿って視た場合における熱交換器３０の長手方向の両端部に相当する。具体的には、図２に示される熱交換器３０の左側の端部は、図１に示される熱交換器３０の前側の端部に相当し、図２に示される熱交換器３０の右側の端部は、図１に示される熱交換器３０の後側の端部に相当する。

熱交換器３０は、主として、４本の伝熱管３１〜３４と、複数の伝熱フィン３５と、２本の出入り口管３６ａ，３６ｂと、２枚の管板３７ａ，３７ｂとを備える。以下、必要に応じて、伝熱管３１〜３４を、それぞれ、第１伝熱管３１、第２伝熱管３２、第３伝熱管３３および第４伝熱管３４と呼び、出入り口管３６ａ，３６ｂを、それぞれ、第１出入り口管３６ａおよび第２出入り口管３６ｂと呼び、管板３７ａ，３７ｂを、それぞれ、左側管板３７ａおよび右側管板３７ｂと呼ぶ。

（２−１）伝熱管
伝熱管３１〜３４は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の扁平多穴管である。扁平多穴管とは、複数の貫通孔が所定の方向に並んで形成されている扁平な管である。扁平多穴管の貫通孔は、扁平多穴管の長手方向に沿って貫通する孔である。扁平多穴管は、押し出し成形等により製造される。伝熱管３１〜３４の貫通孔は、熱交換器３０で熱交換される冷媒が通過する孔である。

伝熱管３１〜３４は、それぞれ、鉛直方向に沿って蛇行している扁平多穴管である。伝熱管３１〜３４は、互いに異なる形状を有している。図３は、図２の伝熱管３１〜３４のみを示した図である。図３では、「上」、「下」、「左」および「右」の４つの方向が、それぞれ矢印で示されている。図３の上側は、図２の上側に相当する。図３の下側は、図２の下側に相当する。図３の左側は、図２の左側に相当する。図３の右側は、図２の右側に相当する。

図３に示されるように、第１伝熱管３１は、水平部３１ａと、第１折り返し部３１ｂと、第２折り返し部３１ｃとから構成される。水平部３１ａ、第１折り返し部３１ｂおよび第２折り返し部３１ｃは、第１伝熱管３１の長手方向における、第１伝熱管３１の一部分である。図３において、第１伝熱管３１は、６つの水平部３１ａと、３つの第１折り返し部３１ｂと、２つの第２折り返し部３１ｃとから構成される。第１折り返し部３１ｂおよび第２折り返し部３１ｃは、２つの水平部３１ａの間の部分である。第１伝熱管３１の両端部は、共に、水平部３１ａである。第１伝熱管３１の両端部にある２つの水平部３１ａは、１つの第１折り返し部３１ｂに接続されている。第１伝熱管３１の両端部にある水平部３１ａを除く４つの水平部３１ａは、１つの第１折り返し部３１ｂおよび１つの第２折り返し部３１ｃに接続されている。

水平部３１ａは、鉛直方向に垂直な方向である水平方向に沿って延びている部分である。水平部３１ａは、その長手方向および鉛直方向に直交する方向に沿って複数の貫通孔が形成されている部分である。以下、水平部３１ａにおいて複数の貫通孔が並んでいる方向を幅方向と呼ぶ。図３において、幅方向は、上下方向および左右方向に直交する方向である。第１伝熱管３１の６つの水平部３１ａは、鉛直方向に沿って所定の間隔を空けて配置されている。水平部３１ａは、図１に示される熱交換器３０を鉛直方向に沿って視た場合に略Ｌ字形状を有する部分である。

第１折り返し部３１ｂは、第１伝熱管３１が折り返されている部分である。第１折り返し部３１ｂの両側の２つの水平部３１ａは、互いに平行である。第２折り返し部３１ｃは、第１伝熱管３１が折り返されている部分である。第２折り返し部３１ｃの両側の２つの水平部３１ａは、互いに平行である。第２折り返し部３１ｃでは、第１折り返し部３１ｂとは反対側に折り返されている。そのため、第１伝熱管３１は、第１折り返し部３１ｂおよび第２折り返し部３１ｃで折り返されながら蛇行している。第２伝熱管３２、第３伝熱管３３および第４伝熱管３４は、図３に示されるように、第１伝熱管３１と同様に折り返されながら蛇行している。

第２伝熱管３２は、６つの水平部３２ａと、３つの第１折り返し部３２ｂと、２つの第２折り返し部３２ｃとを有している。第１折り返し部３２ｂおよび第２折り返し部３２ｃでは、第２伝熱管３２が折り返されている。第２折り返し部３２ｃでは、第１折り返し部３２ｂとは反対側に折り返されている。

第３伝熱管３３は、６つの水平部３３ａと、３つの第１折り返し部３３ｂと、２つの第２折り返し部３３ｃとを有している。第１折り返し部３３ｂおよび第２折り返し部３３ｃでは、第３伝熱管３３が折り返されている。第２折り返し部３３ｃでは、第１折り返し部３３ｂとは反対側に折り返されている。

第４伝熱管３４は、６つの水平部３４ａと、３つの第１折り返し部３４ｂと、２つの第２折り返し部３４ｃとを有している。第１折り返し部３４ｂおよび第２折り返し部３４ｃでは、第４伝熱管３４が折り返されている。第２折り返し部３４ｃでは、第１折り返し部３４ｂとは反対側に折り返されている。

図３に示されるように、伝熱管３１〜３４は、それぞれ互いに接触しないように配置されている。伝熱管３１〜３４の水平部３１ａ〜３４ａは、鉛直方向に沿って等間隔に配置されている。

（２−２）伝熱フィン
伝熱フィン３５は、伝熱管３１〜３４の水平部３１ａ〜３４ａの表面に接触するように配置されている。具体的には、伝熱フィン３５は、水平部３１ａ〜３４ａの上側および下側の少なくとも一方の表面に接触している。伝熱フィン３５は、鉛直方向に隣り合う２つの水平部３１ａ〜３４ａの間に配置されている。

図２において、最も上側に位置する水平部３１ａの上方には、上側枠板３８ａが配置されている。上側枠板３８ａは、水平部３１ａと平行に配置される細長い板である。最も上側に位置する水平部３１ａと、上側枠板３８ａとの間には、伝熱フィン３５が配置されている。同様に、最も下側に位置する水平部３１ａの下方には、下側枠板３８ｂが配置されている。下側枠板３８ｂは、水平部３１ａと平行に配置される細長い板である。最も下側に位置する水平部３１ａと、下側枠板３８ｂとの間には、伝熱フィン３５が配置されている。

伝熱フィン３５は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のコルゲートフィンである。図４は、コルゲートフィンである伝熱フィン３５の外観図である。図４では、第１伝熱管３１の水平部３１ａと第２伝熱管３２の水平部３２ａとの間に位置している伝熱フィン３５、および、第２伝熱管３２の水平部３２ａと第３伝熱管３３の水平部３３ａとの間に位置している伝熱フィン３５が示されている。図４には、伝熱管３１〜３３の水平部３１ａ〜３３ａの断面が示され、水平部３１ａ〜３３ａに形成されている貫通孔３９が示されている。貫通孔３９は、水平部３１ａ〜３３ａの幅方向に沿って並んでいる。

伝熱フィン３５は、水平部３１ａ〜３４ａの長手方向に沿って板状素材が波状に折り曲げられることによって形成されている。伝熱フィン３５の幅方向の寸法は、少なくとも、水平部３１ａ〜３４ａの幅方向の寸法より長い。

伝熱フィン３５は、伝熱管３１〜３４の水平部３１ａ〜３４ａ内部の貫通孔３９を流れる冷媒と熱交換される室外空気を導くための部材である。伝熱フィン３５を通過する室外空気は、水平部３１ａ〜３４ａの幅方向に沿って流れる。

（２−３）出入り口管
出入り口管３６ａ，３６ｂは、図２に示されるように、伝熱管３１〜３４の両端部に取り付けられている。出入り口管３６ａ，３６ｂは、鉛直方向に沿って配置されている管である。第１出入り口管３６ａは、伝熱管３１〜３４の上側の端部に取り付けられている。第２出入り口管３６ｂは、伝熱管３１〜３４の下側の端部に取り付けられている。出入り口管３６ａ，３６ｂの内部空間は、伝熱管３１〜３４の貫通孔３９と連通している。第１出入り口管３６ａは、第１冷媒配管５０ａに接続されている。第２出入り口管３６ｂは、第２冷媒配管５０ｂに接続されている。第１冷媒配管５０ａおよび第２冷媒配管５０ｂは、熱交換器３０等に接続される、冷媒回路の配管である。

第１冷媒配管５０ａを流れている、熱交換器３０において熱交換される前の冷媒は、第１出入り口管３６ａに供給され、伝熱管３１〜３４のそれぞれの貫通孔３９に流入する。伝熱管３１〜３４の貫通孔３９を流れる冷媒は、伝熱フィン３５を通過する室外空気と熱交換される。熱交換された冷媒は、伝熱管３１〜３４のそれぞれの貫通孔３９から、第２出入り口管３６ｂに供給され、第２冷媒配管５０ｂに流入する。なお、冷媒の流れる方向は、上記と反対方向であってもよい。具体的には、第２冷媒配管５０ｂを流れている、熱交換器３０において熱交換される前の冷媒が、第２出入り口管３６ｂに供給され、伝熱管３１〜３４のそれぞれの貫通孔３９で熱交換された後に、第１出入り口管３６ａに供給され、第１冷媒配管５０ａに流入してもよい。

（２−４）管板
管板３７ａ，３７ｂは、伝熱フィン３５を支持するための部材である。図２に示されるように、管板３７ａ，３７ｂは、伝熱フィン３５の長手方向の両端部と接触するように配置されている。

管板３７ａ，３７ｂは、鉛直方向に延びている細長い板である。管板３７ａ，３７ｂは、伝熱管３１〜３４が通過する開口または切り欠きを有している。管板３７ａ，３７ｂは、伝熱管３１〜３４とロウ付け接合されている。管板３７ａ，３７ｂは、ネジ留め等によって、室外ユニット１００のケーシング１０および仕切板１５に固定されている。

左側管板３７ａは、図２に示される熱交換器３０の左側端部に取り付けられている。右側管板３７ｂは、図２に示される熱交換器３０の右側端部に取り付けられている。上側枠板３８ａは、ロウ付け接合等によって、左側管板３７ａの上端部および右側管板３７ｂの上端部に固定されている。下側枠板３８ｂは、溶接等によって、左側管板３７ａの下端部および右側管板３７ｂの下端部に固定されている。

伝熱管３１〜３４の両端部は、右側管板３７ｂの開口または切り欠きを通過している。伝熱管３１〜３４が延びている方向において、右側管板３７ｂは、伝熱フィン３５と出入り口管３６ａ，３６ｂとの間に位置している。

次に、左側管板３７ａおよび右側管板３７ｂについて、それぞれ説明する。

（２−４−１）左側管板
図５は、図２の左側から右側に向かって視た左側管板３７ａを示す図である。図６は、図５の矢印ＶＩの方向から視た左側管板３７ａを示す図である。図６は、鉛直方向に沿って視た左側管板３７ａを示す図に相当する。

左側管板３７ａは、主として、左側接合面４１ａと、左側切り欠き部４４ａとを有する。図６に示されるように、左側管板３７ａは、１箇所の左側折り曲げ部４５ａにおいて直角に折り曲げられており、鉛直方向に沿って視た場合にＬ字形状を有している。左側接合面４１ａは、左側管板３７ａの内側の主表面である。左側接合面４１ａは、左側第１接合面４１ａ１と、左側第２接合面４１ａ２とから構成される。左側折り曲げ部４５ａは、左側第１接合面４１ａ１と左側第２接合面４１ａ２とを区画する。

図５に示されるように、左側第１接合面４１ａ１は、複数の左側切り欠き部４４ａを有している。左側切り欠き部４４ａの数は、伝熱管３１〜３４の水平部３１ａ〜３４ａの数と同じである。左側切り欠き部４４ａは、熱交換器３０の製造時において、水平部３１ａ〜３４ａが幅方向に挿入される部分である。左側切り欠き部４４ａに挿入された伝熱管３１〜３４は、左側管板３７ａにロウ付け接合されている。

（２−４−２）右側管板
図７は、図２の左側から右側に向かって視た右側管板３７ｂを示す図である。図８は、図７の矢印ＶＩＩＩの方向から視た右側管板３７ｂを示す図である。図８は、鉛直方向に沿って視た右側管板３７ｂを示す図に相当する。

右側管板３７ｂは、主として、右側接合面４１ｂと、第１伝熱管通過部５１と、第２伝熱管通過部５２とを有する。図８に示されるように、右側管板３７ｂは、２箇所の右側折り曲げ部４５ｂにおいて直角に折り曲げられており、鉛直方向に沿って視た場合にＵ字形状を有している。右側接合面４１ｂは、右側管板３７ｂの内側の主表面である。右側接合面４１ｂは、右側第１接合面４１ｂ１と、右側第２接合面４１ｂ２とから構成される。図８に示されるように、右側第１接合面４１ｂ１は、２つの右側第２接合面４１ｂ２の間に挟まれている。右側折り曲げ部４５ｂは、右側第１接合面４１ｂ１と右側第２接合面４１ｂ２とを区画する。

図７に示されるように、右側第１接合面４１ｂ１は、第１伝熱管通過部５１と、第２伝熱管通過部５２とを有している。第１伝熱管通過部５１は、伝熱管３１〜３４のいずれか１本の端部が通過する開口部である。第２伝熱管通過部５２は、４本の伝熱管３１〜３４の第２折り返し部３１ｃ〜３４ｃが通過する開口部である。第１伝熱管通過部５１の数は、４本の伝熱管３１〜３４の両端部の数と同じ８である。第２伝熱管通過部５２の数は、各伝熱管３１〜３４の第２折り返し部３１ｃ〜３４ｃの数である２である。

図９は、図７に、第１伝熱管通過部５１および第２伝熱管通過部５２を通過する伝熱管３１〜３４の断面形状を追加した図である。図９では、第１伝熱管通過部５１および第２伝熱管通過部５２を通過する伝熱管３１〜３４の断面が、ハッチングされた領域として示されている。図１０は、図２に示される右側管板３７ｂの一部の斜視図である。図１０では、分かりやすくするために、伝熱フィン３５が省略されている。

伝熱管３１〜３４の両端部の水平部３１ａ〜３４ａは、第１伝熱管通過部５１を通過する。第１伝熱管通過部５１を通過する伝熱管３１〜３４は、右側管板３７ｂと接触しない。そのため、第１伝熱管通過部５１の位置および断面積は、伝熱管３１〜３４が右側管板３７ｂと接触しないように設定されている。図９に示されるように、第１伝熱管通過部５１の開口面積は、伝熱管３１〜３４の断面積より大きい。

伝熱管３１〜３４の両端部の水平部３１ａ〜３４ａを除く水平部３１ａ〜３４ａは、第２伝熱管通過部５２を通過する。すなわち、伝熱管３１〜３４の第２折り返し部３１ｃ〜３４ｃに接続される水平部３１ａ〜３４ａは、第２伝熱管通過部５２を通過する。第２伝熱管通過部５２を通過する伝熱管３１〜３４は、右側管板３７ｂと接触する。そのため、第２伝熱管通過部５２の位置および断面積は、伝熱管３１〜３４が右側管板３７ｂと接触するように設定されている。具体的には、第２伝熱管通過部５２は、伝熱管３４の第２折り返し部３４ｃが通過できる断面積を有している。なぜなら、図３に示されるように、伝熱管３４の第２折り返し部３４ｃは、４つの第２折り返し部３１ｃ〜３４ｃの中で、鉛直方向の寸法が最大であるからである。第２伝熱管通過部５２において、伝熱管３１〜３４は、右側管板３７ｂにロウ付け接合されている。

（３）熱交換器の製造方法
最初に、図３に示されるように互いに接触しないように配置された伝熱管３１〜３４と、伝熱フィン３５とが組み合わされる。具体的には、図４に示されるように、伝熱管３１〜３４の水平部３１ａ〜３４ａの間に、伝熱フィン３５が挿入される。

次に、伝熱管３１〜３４に、出入り口管３６ａ，３６ｂおよび管板３７ａ，３７ｂが取り付けられる。具体的には、伝熱管３１〜３４の左右方向の両端部に管板３７ａ，３７ｂが取り付けられる。このとき、上側枠板３８ａおよび下側枠板３８ｂも、管板３７ａ，３７ｂに取り付けられる。その後に、伝熱管３１〜３４の両端部に出入り口管３６ａ，３６ｂが取り付けられる。出入り口管３６ａ，３６ｂは、伝熱管３１〜３４の端部が嵌め込まれる開口を有している。これにより、伝熱管３１〜３４と、伝熱フィン３５と、出入り口管３６ａ，３６ｂと、管板３７ａ，３７ｂとが組み合わせられた熱交換器３０の仮組立体が作られる。

次に、熱交換器３０の仮組立体がロウ付け炉に投入されて、伝熱フィン３５、出入り口管３６ａ，３６ｂおよび管板３７ａ，３７ｂが、それぞれ、熱交換器３０の本体に相当する伝熱管３１〜３４にロウ付け接合される。ロウ付け接合では、接合箇所の周辺に予め配置されたアルミロウ材が用いられる。炉中ロウ付けでは、アルミロウ材が溶けて、伝熱管３１〜３４と伝熱フィン３５との間、伝熱管３１〜３４と出入り口管３６ａ，３６ｂとの間、および、伝熱管３１〜３４と管板３７ａ，３７ｂとの間がロウ付け接合される。炉中ロウ付けにおいて、炉内の温度は、例えば、約６１０℃に保持されるように制御される。

次に、ロウ付け接合された熱交換器３０の仮組体が、略Ｌ字形状に曲げられる。これにより、図２に示されるような平板状の熱交換器３０から、図１に示されるような略Ｌ字形状の熱交換器３０が形成される。

（４）特徴
本実施形態の熱交換器３０は、扁平多穴管である伝熱管３１〜３４の貫通孔３９を流れる冷媒と、伝熱フィン３５を通過する室外空気との間の熱交換を行うマイクロチャネル熱交換器である。図２に示されるように、熱交換器３０の左右方向の両端部は、一対の管板３７ａ，３７ｂによって支持されている。

熱交換器３０では、伝熱管３１〜３４の端部は、出入り口管３６ａ，３６ｂに接続されている。第１出入り口管３６ａおよび第２出入り口管３６ｂは、それぞれ、第１冷媒配管５０ａおよび第２冷媒配管５０ｂを介して、圧縮機２０等の外部の部材に連結されている。ここで、第１出入り口管３６ａは、第１冷媒配管５０ａを介して、圧縮機２０に連結されているとする。この場合、運転中の圧縮機２０の振動は、第１冷媒配管５０ａを介して、第１出入り口管３６ａに伝達される。第１出入り口管３６ａの振動は、さらに、第１出入り口管３６ａに接続されている伝熱管３１〜３４の端部に伝達される。しかし、第１出入り口管３６ａに接続されている伝熱管３１〜３４の端部は、図９に示されるように、右側管板３７ｂと接触していない。なぜなら、右側管板３７ｂの第１伝熱管通過部５１を通過する伝熱管３１〜３４は、右側管板３７ｂと接触していないからである。また、右側管板３７ｂの第１伝熱管通過部５１を通過する伝熱管３１〜３４は、ロウ付け等によって右側管板３７ｂと接続されていない。そのため、第１出入り口管３６ａに接続されている伝熱管３１〜３４の振動は、右側管板３７ｂには伝達されない。これにより、伝熱管３１〜３４の振動が右側管板３７ｂに伝達される場合における、伝熱管３１〜３４と右側管板３７ｂとのロウ付け接合部に応力が集中することが回避される。ロウ付け接合部に応力が集中すると、伝熱管３１〜３４に亀裂が生じて伝熱管３１〜３４が破損するおそれがある。すなわち、熱交換器３０では、第１出入り口管３６ａに接続されている伝熱管３１〜３４の端部が右側管板３７ｂと接触していないことによって、伝熱管３１〜３４の破損が抑制される。従って、熱交換器３０は、外部から伝達された振動に起因する破損を抑制することができる。

また、熱交換器３０では、第１出入り口管３６ａに接続されている伝熱管３１〜３４の端部を除いて、伝熱管３１〜３４は、右側管板３７ｂと接触している。具体的には、第２折り返し部３１ｃ〜３４ｃの近傍において、伝熱管３１〜３４は、右側管板３７ｂと接触しながら、右側管板３７ｂの第２伝熱管通過部５２を通過している。また、伝熱管３１〜３４は、第２伝熱管通過部５２において、右側管板３７ｂとロウ付け接合されている。右側管板３７ｂは、左側管板３７ａと同様に、ネジ留め等によって、室外ユニット１００のケーシング１０および仕切板１５に固定されている。そのため、右側管板３７ｂは、熱交換器３０の伝熱管３１〜３４を固定するための部材である。従って、熱交換器３０は、右側管板３７ｂによって伝熱管３１〜３４をケーシング１０および仕切板１５に固定することができる。

（５）変形例
本発明の具体的構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更可能である。次に、本発明の実施形態の適用可能な変形例について説明する。

（５−１）変形例Ａ
実施形態の熱交換器３０では、右側管板３７ｂは、第１伝熱管通過部５１を有している。第１伝熱管通過部５１は、伝熱管３１〜３４のいずれか１本の端部が通過する開口部である。しかし、第１伝熱管通過部５１は、複数の伝熱管３１〜３４の端部が通過する開口部であってもよい。例えば、第１伝熱管通過部５１は、４本の伝熱管３１〜３４の端部が通過する開口部であってもよい。

本変形例の右側管板１３７ｂについて説明する。右側管板１３７ｂは、実施形態の右側管板３７ｂと同様に、図２に示される熱交換器３０の右側端部に取り付けられる。

右側管板１３７ｂは、主として、右側接合面１４１ｂと、第１伝熱管通過部１５１と、第２伝熱管通過部１５２とを有する。図１１は、図７と同様の方向から視た右側管板１３７ｂを示す図である。図１２は、図１１に、第１伝熱管通過部１５１および第２伝熱管通過部１５２を通過する伝熱管３１〜３４の断面形状を追加した図である。図１２では、第１伝熱管通過部１５１および第２伝熱管通過部１５２を通過する伝熱管３１〜３４の断面が、ハッチングされた領域として示されている。図１３は、熱交換器３０の右側端部に取り付けられた右側管板１３７ｂの一部の斜視図である。図１３では、分かりやすくするために、伝熱フィン３５が省略されている。

右側管板１３７ｂは、実施形態の右側管板３７ｂと同様に、鉛直方向に沿って視た場合にＵ字形状を有している。右側接合面１４１ｂは、右側管板１３７ｂの内側の主表面である。右側接合面１４１ｂは、右側第１接合面１４１ｂ１と、右側第２接合面１４１ｂ２とから構成される。右側第１接合面１４１ｂ１は、２つの右側第２接合面１４１ｂ２の間に挟まれている。右側管板１３７ｂの第２伝熱管通過部１５２は、実施形態の右側管板３７ｂの第２伝熱管通過部５２と同じである。

図１２に示されるように、右側管板１３７ｂの第１伝熱管通過部１５１は、４本の伝熱管３１〜３４の端部がまとめて通過する開口部である。そのため、第１伝熱管通過部１５１の数は、２個である。第１伝熱管通過部１５１において、伝熱管３１〜３４は、右側管板１３７ｂと接触していない。これにより、伝熱管３１〜３４の振動は、右側管板１３７ｂに伝達されないので、伝熱管３１〜３４の破損が抑制される。

（５−２）変形例Ｂ
実施形態の熱交換器３０では、右側管板３７ｂは、第１伝熱管通過部５１を有している。第１伝熱管通過部５１は、伝熱管３１〜３４のいずれか１本の端部が通過する開口部である。しかし、第１伝熱管通過部５１は、伝熱管３１〜３４の端部が通過する切り欠き部であってもよい。

また、実施形態の熱交換器３０では、右側管板３７ｂは、第２伝熱管通過部５２を有している。第２伝熱管通過部５２は、伝熱管３１〜３４の第２折り返し部３１ｃ〜３４ｃが通過する開口部である。しかし、第２伝熱管通過部５２は、伝熱管３１〜３４の端部が通過する切り欠き部であってもよい。

（５−３）変形例Ｃ
実施形態の熱交換器３０では、右側管板３７ｂは、第２伝熱管通過部５２を有している。第２伝熱管通過部５２において、伝熱管３１〜３４は、右側管板３７ｂと接触している状態で右側管板３７ｂにロウ付け接合されている。しかし、第２伝熱管通過部５２において、伝熱管３１〜３４は、右側管板３７ｂと接触していなくても、ロウ材を介して、右側管板３７ｂに接続されていればよい。また、第２伝熱管通過部５２において、伝熱管３１〜３４は、熱交換器３０の外部の部材を介して、右側管板３７ｂに接続されていてもよい。

（５−４）変形例Ｄ
実施形態の熱交換器３０は、空気調和装置の室外ユニット１００の構成要素である室外熱交換器として用いられる。しかし、熱交換器３０は、空気調和装置の室内ユニットの構成要素である室内熱交換器、および、他の冷凍装置に用いられる熱交換器として用いられてもよい。

本発明に係る熱交換器は、外部から伝達された振動に起因する破損を抑制することができる。

３０ 熱交換器
３１〜３４ 伝熱管
３５ 伝熱フィン
３６ｂ 第２出入り口管（出入り口管）
３７ｂ 右側管板（管板）
５１ 第１伝熱管通過部
５２ 第２伝熱管通過部

特開２０１０−１０７１０３号公報

Claims (4)

1. 所定の方向に沿って並んでいる複数の伝熱管（３１〜３４）と、
   前記伝熱管と接触している伝熱フィン（３５）と、
   前記複数の伝熱管の少なくとも一部かつ複数の前記伝熱管の端部が接続される出入り口管（３６ｂ）と、
   第１伝熱管通過部（１５１）を有する管板（１３７ｂ）と、
   を備え、
   前記管板は、前記伝熱管が延びている方向において、前記端部と前記伝熱フィンとの間に配置され、
   前記第１伝熱管通過部は、前記出入り口管に接続される複数の前記伝熱管の少なくとも一部であって隣り合っている複数の前記伝熱管が、前記管板と接触することなく通過する１つの開口または切り欠きである、
   熱交換器（３０）。
2. 前記管板は、第２伝熱管通過部（１５２）をさらに有し、
   前記第２伝熱管通過部は、前記出入り口管に接続される前記伝熱管を除く前記伝熱管が、前記管板と接触しながら通過する開口または切り欠きである、
   請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記管板は、前記第２伝熱管通過部を通過する前記伝熱管と、ロウ付けによって接合されている、
   請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記管板は、前記第１伝熱管通過部を通過する前記伝熱管と、ロウ付けによって接合されていない、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換器。

Images