JP6826133B2 - 熱交換器及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

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Description

この発明は、熱交換器および冷凍サイクル装置に関するものである。
従来、内部に冷媒を流通させる扁平管を用いた熱交換器が知られている（たとえば、特開２０１３−２９２４３号公報（以下、特許文献１と呼ぶ）参照）。特許文献１では、異なる列に配置された扁平管の端部をリターンヘッドで接続することにより、冷媒と外気との熱交換が行われる熱交換器の有効長を長くするとともに、熱交換器のコンパクト化を図っている。
特開２０１３−２９２４３号公報
特許文献１に開示された熱交換器では、リターンヘッドが管接着部材、管固定部材、スペーサ部材、背板という４つの部材により構成されている。このように多数の部品でリターンヘッドが構成されると、当該リターンヘッドの部品のコストや製造工程数が増え、熱交換器および当該熱交換器を適用した空気調和装置の製造コストを増大させる要因となっていた。
この発明は、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、製造コストを低減することが可能な熱交換器および冷凍サイクル装置を提供することである。
本開示に従った熱交換器は、第１の扁平管、第２の扁平管、およびヘッダを備える。第１および第２の扁平管は、流体の流通方向に交差する方向に伸びるとともに、流通方向に沿って並ぶように配置され、冷媒を流通させるものである。ヘッダは、第１および第２の扁平管の一方の端部同士をつなぐ。ヘッダは、第１部材と、第２部材とから構成される。第１部材は、第１および第２の扁平管の一方の端部が固定される。第２部材は、第１部材と重なるように接続される。第２部材には記第１の扁平管の一方の端部が面する位置から第２の扁平管の一方の端部が面する位置まで延びる凹部が形成される。
本開示に従った冷凍サイクル装置は、圧縮機、第１熱交換器、膨張弁、および第２熱交換器を含み、冷媒が循環する冷媒回路を備える。第１熱交換器および第２熱交換器の少なくともいずれか一方が、上記熱交換器である。
上記によれば、ヘッダを主に第１部材と第２部材という２つの部材により構成することができるので、従来よりヘッダの構造を単純化できるとともに部品点数も少なくヘッダの製造コストを低減できる。さらに、第１及び第２の扁平管における冷媒の流通量を考慮して凹部の体積を必要最小限とすれば、熱交換器に保持される冷媒量を低減できる。
本発明の実施の形態１に係る熱交換器を示す模式図である。 図１に示した熱交換器のヘッダを含む部分断面模式図である。 図１に示した熱交換器のヘッダの分解模式図である。 図１に示した熱交換器のヘッダの外観模式図である。 図１に示した熱交換器のヘッダの外観模式図である。 図４の線分ＶＩ−ＶＩにおける部分断面模式図である。 図１の線分ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面模式図である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器の第１の変形例におけるヘッダの外観模式図である。 図８の線分ＩＸ−ＩＸにおける部分断面模式図である。 熱交換器の第２の変形例におけるヘッダの部分断面模式図である。 熱交換器の第３の変形例におけるヘッダの部分断面模式図である。 熱交換器の第４の変形例におけるヘッダの部分断面模式図である。 熱交換器の第５の変形例におけるヘッダの部分断面模式図である。 熱交換器の第６の変形例におけるヘッダの外観模式図である。 熱交換器の第６の変形例におけるヘッダの外観模式図である。 熱交換器の第６の変形例における断面模式図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の冷媒回路を示す模式図である。 本発明の実施例に係る熱交換器のヘッダのサイズを説明するための模式図である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
実施の形態１．
＜熱交換器の構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器を示す模式図である。図２は、図１に示した熱交換器のヘッダを含む部分断面模式図である。図３は、図１に示した熱交換器のヘッダの分解模式図である。図４および図５は、図１に示した熱交換器のヘッダの外観模式図である。図６は、図４の線分ＶＩ−ＶＩにおける部分断面模式図である。図７は、図１の線分ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面模式図である。
図１〜図７に示す熱交換器は、少なくとも２つの扁平管６と、扁平管６の延在方向に交差する方向に延び、少なくとも２つの扁平管６が貫通する開口部が形成された複数のフィン５と、当該扁平管６の端部を接続するヘッダ１とを備える。複数のフィン５は当該開口部を貫通するように配置された扁平管６と接続固定されている。扁平管６において液渡しヘッダであるヘッダ１が接続された端部と反対側の端部には、風上側の扁平管６に分配ヘッダである液ヘッダ７が接続され、風下側の扁平管６にガスヘッダ８が接続されている。図１の紙面に垂直な方向おいて、互いに間隔を隔てて複数の扁平管６が配置されている。複数の扁平管６と複数のフィン５との集合体を熱交換器コアとも呼ぶ。図１に示すように、熱交換器コアを構成する複数の扁平管６の端部は風上側の列および風下側の列で揃っており、ヘッダ１の開口部へ扁平管６の端部を差し込む際、扁平管６に対するヘッダ１の位置決めを容易に行うことができる。
図１〜図６に示したヘッダ１は、は図１に示した熱交換器に設置され、流体の流通方向に沿って並ぶ、風上側の扁平管６の列と、風下側の扁平管６の列との列間を繋ぐヘッダ１である。ヘッダ１は、２枚のアルミ製板から構成される。具体的には、ヘッダ１は、片側に扁平形状の開口部４が形成された第１板状体１１としてのアルミ製板と、片側に断面形状が半円弧状の凹部が形成され流路を持つ第２板状体１２としてのアルミ製板とを重ね合わせて固定したものである。開口部４には、それぞれ扁平管６の端部が挿入固定されている。ヘッダ１は、風上側の列と風下側の列の間で、図２に示すように扁平管６の間を繋ぐ冷媒流路を構成している。２枚のアルミ製板は加締め部３で固定される。また、２枚のアルミ製板の合わせ面にはロウ材がクラッドされており、当該ロウ材にフラックスを塗布後にアルミ製板を重ねた状態で加熱することでロウ付けされている。
図２に示すように、たとえば風上側の第１の扁平管６からヘッダ１に流入する冷媒は、矢印３０に示すように扁平管６の断面形状に沿った形状である開口部４（図３参照）を通過し、ヘッダ１の内部の空間に到達する。この空間は、半円形の断面を持つ冷媒流路２であって、第２板状体１２の凹部と第１板状体１１とにより囲まれた空間である。冷媒流路２に流入した冷媒は、図２の矢印３０に示すように冷媒流路を流れた後、風下側に位置する扁平管６の断面形状に沿った開口部４から風下側の第２の扁平管６に流出する。この際、冷媒流路は、冷媒流路２の深さや形成領域の広さを必要最小限とすることで、従来のヘッダに対し内容積を小さくできる。このため、ヘッダ１に貯留される冷媒の量を少なくでき、熱交換器１０の冷媒充填量を低減できる。
図３〜図６に示すように、ヘッダ１における扁平形状の開口部４は水平方向（重力方向と垂直方向）に延びるように配置されている。また、図示されたヘッダ１では、風上側の開口部４と風下側の開口部４とが水平方向に並ぶように配置される。また、風上側の複数の開口部４は、重力方向に互いに間隔を隔てて並ぶように配置されている。風下側の複数の開口部４も、重力方向に互いに間隔を隔てて並ぶように配置されている。扁平形状の開口部４における重力方向（列方向）での中心軸は、図５に示すように、空気の流れ方向において風上側と風下側とで隣接する２つの開口部４において直線状に配置される。このように扁平形状の開口部４を風上側の列と風下側の列とで、その中心軸が並行もしくは直線状になるように配置することにより、当該中心軸がずれる、あるいは交差する方向に延びるように各列の開口部４を形成する場合より、冷媒流路２の平面形状を小さくできる。この結果、ヘッダ１における冷媒流路の容積を小さくすることが出来る。なお、図５では上記中心軸が一点鎖線により示されている。そして、上記中心軸は、開口部４に扁平管６の端部を挿入した場合に、当該端部の中心軸と一致する。つまり、図５で一点鎖線により示された中心軸は、扁平管６の端部の中心軸に相当する。
図６に示すように、ヘッダ１では、第１板状体１１は板状の第１部材１１ａと、ロウ材１１ｂとを含む。ロウ材１１ｂは、第１部材１１ａを第２板状体１２と接合する。また、ロウ材１１ｂは、第１部材１１ａと図示しない扁平管６とを接合する接合材としても利用できる。
上記のように扁平管６が風上側から風下側へ向けて並ぶように配置されることで、図７に示すように、熱交換器コアではフィン５を貫通するように配置された扁平管６が風上側から見て重なるように配置される。異なる観点から言えば、風上側と風下側とで並んだ扁平管６の中心軸は、空気の流通方向に沿うように配置される。
＜熱交換器の変形例の構成＞
図８は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器の第１の変形例におけるヘッダの外観模式図である。図９は、図８の線分ＩＸ−ＩＸにおける部分断面模式図である。図８および図９に示した熱交換器は、基本的に図１〜図７に示した熱交換器と同様の構成を備えるが、ヘッダ１と扁平管６との接続部の構成が異なっている。すなわち、図８および図９に示した熱交換器では、第１の開口部４は、第２部材１２ａ側から第１の扁平管６側へ突出する第１部材１１ａにおける第１側壁部１１ｃの先端に位置する。第１側壁部１１ｃの先端は、第１の扁平管６の一方の端部の端面から間隔を隔てた場所６ａとロウ材１１ｂを介して接続される。第２の開口部４は、第１の開口部４と中心軸が同一直線上に配置された開口部であって、第１の開口部４と同様の構成を備える。すなわち、第２の開口部は、第２部材１２ａ側から第２の扁平管６側へ突出する第１部材１１ａにおける第２側壁部１１ｃの先端に位置する。第２側壁部１１ｃの先端は、第２の扁平管６の一方の端部の端面から間隔を隔てた場所６ａとロウ材１１ｂを介して接続される。なお、第１及び第２の扁平管６の端部は、第１及び第２の扁平管６の延在方向の中央部よりその幅が狭くなるように加工されている。当該幅が狭くされた端部が第１または第２の開口部４内に配置されている。
図１０は、熱交換器の第２の変形例におけるヘッダの部分断面模式図である。図１０に示した熱交換器は、基本的に図８および図９に示した熱交換器と同様の構成を備えるが、ヘッダ１と扁平管６との接続部の構成が異なっている。すなわち、図１０に示した熱交換器では、第１の開口部４は、第１の扁平管６側から第２部材１２ａ側へ突出する第１部材１１ａにおける第１側壁部１１ｃの先端に位置する。第１側壁部１１ｃの先端は、第１の扁平管６の一方の端部の端面から間隔を隔てた場所６ａとロウ材を介して接続される。第２の開口部４は、第２の扁平管６側から第２部材１２ａ側へ突出する第１部材１１ａにおける第２側壁部１１ｃの先端に位置する。第２側壁部１１ｃの先端は、第２の扁平管６の一方の端部の端面から間隔を隔てた場所６ａとロウ材を介して接続される。
図１１は、熱交換器の第３の変形例におけるヘッダの部分断面模式図である。図１１に示した熱交換器は、基本的に図１〜図７に示した熱交換器と同様の構成を備えるが、ヘッダ１と扁平管６との接続部の構成が異なっている。すなわち、図１１に示した熱交換器では、ヘッダ１を構成する第２部材としての第２板状体１２に形成された凹部が、段差部２２と、当該段差部２２より第１部材１１ａから離れた底部２３とを含んでいる。第１及び第２の扁平管６は、それぞれ第１及び第２の開口部４に端部が挿入されている。扁平管６の端部は冷媒流路２の内部に突出している。段差部２２には、第１及び第２の扁平管６の端部の端面の一部が接触している。また、ロウ材１１ｂは、第１部材１１ａにおいて第２板状体１２と対向する表面に形成されている。そして、ロウ材１１ｂは第１部材１１ａと第１及び第２の扁平管６とを接合する接合材としての機能も有する。
図１２は、熱交換器の第４の変形例におけるヘッダの部分断面模式図である。図１２に示した熱交換器は、基本的に図１〜図７に示した熱交換器と同様の構成を備えるが、第２部材１２ａに形成された凹部の断面形状が図６に示した凹部の断面形状と異なっている。すなわち、図１２に示した熱交換器では、凹部の断面形状が、角部が曲線状の三角形状である。
図１３は、熱交換器の第５の変形例におけるヘッダの部分断面模式図である。図１３に示した熱交換器は、基本的に図１〜図７に示した熱交換器と同様の構成を備えるが、第２部材１２ａに形成された凹部の断面形状が図６に示した凹部の断面形状と異なっている。すなわち、図１３に示した熱交換器では、凹部の断面形状が、角部が曲線状の四角形状である。また、異なる観点から言えば、図１３に示した熱交換器では、凹部の断面形状が、角部が曲線状の台形状である。
図１４および図１５は、熱交換器の第６の変形例におけるヘッダの外観模式図である。図１６は、熱交換器の第６の変形例における断面模式図である。図１４および図１５はそれぞれ図４および図５に対応する。また、図１６は図７に対応する。図１４〜図１６に示した熱交換器は、基本的には図１〜図７に示した熱交換器と同様の構成を備えるが、ヘッダ１の構成および扁平管６の配置が図１〜図７に示した熱交換器と異なっている。すなわち、図１４〜図１６に示した熱交換器では、扁平形状の開口部４は水平方向（重力方向と垂直方向）に対し角度θだけ傾斜して配置されている。また、風上側と風下側とで隣接する第１及び第２の開口部４は、開口部４の列方向中心軸が直線状に整列するように配置される。
＜熱交換器の製造方法＞
本実施形態に係る熱交換器の製造方法は、以下のような工程により実施できる。まず、熱交換器を構成する部品を準備する工程（Ｓ１０）を実施する。この工程（Ｓ１０）では、扁平管６、フィン５、ヘッダ１を構成する第１板状体１１、第２板状体１２、液ヘッダ７およびガスヘッダ８などを準備する。なお、第１板状体１１および第２板状体の少なくとも一方の表面にはロウ材が配置されている。
次に、組立工程（Ｓ２０）を実施する。この工程（Ｓ２０）では、まず第１板状体１１と第２板状体１２とを重ね合わせて、加締め部３を折り曲げて第１板状体１１と第２板状体１２とを固定するヘッダ組立工程を実施する。また、複数の扁平管６を並列配置されたフィン５の開口部の挿入することで、熱交換器コアを組み立てるコア組立工程を実施する。次に、熱交換器コアの扁平管の端部を、ヘッダ１の開口部４（図３参照）に挿入する工程を実施する。また、このとき、扁平管６の他方の端部に液ヘッダ７およびガスヘッダ８を接続してもよい。このようにして、熱交換器コアにヘッダ１が接続された複合体が構成される。次に、複合体の所定の箇所にフラックスを塗布し、加熱炉に複合体を配置して加熱する。この加熱により第１板状体１１または第２板状体１２に配置されていたロウ材が溶融し、第１板状体１１と第２板状体とが接合されヘッダ１となる。また、第１板状体１１と複数の扁平管６との間や、扁平管６とフィン５との間にも予めロウ材を配置しておくことで、これらの部材を互いに固定することができる。このようにして、本実施の形態に係る熱交換器を製造することができる。
＜熱交換器の特徴的な構成および作用効果＞
上述した本開示に従った熱交換器の特徴的な構成を要約すれば、熱交換器１０は、第１および第２の扁平管６、およびヘッダ１を備える。第１および第２の扁平管６は、図２の矢印４０で示す空気などの流体の流通方向に交差する方向に伸びるとともに、流通方向に沿って並ぶように配置され、冷媒を流通させるものである。ヘッダ１は、第１および第２の扁平管６の一方の端部同士をつなぐ。ヘッダ１は、第１板状体１１に含まれる第１部材１１ａと、第２板状体１２に含まれる第２部材１２ａとから構成される。ヘッダ１は、第１部材１１ａと第２部材１２ａとを接合する接合層としてのロウ材１１ｂ、１２ｂを含んでいてもよい。第１部材１１ａは、第１および第２の扁平管６の一方の端部が固定される。第２部材１２ａは、第１部材１１ａと重なるように接続される。第２部材１２ａには記第１の扁平管６の一方の端部が面する位置から第２の扁平管６の一方の端部が面する位置まで延びる凹部が形成される。
このようにすれば、ヘッダ１を第１部材１１ａと第２部材１２ａという２つの部材により主に構成することができるので、従来よりヘッダの構造を単純化できるとともに部品点数も少なくヘッダ１の製造コストを低減できる。また、第１部材１１ａ及び第２部材１２ａをそれぞれ板状の部材により構成すれば、第２部材１２ａの凹部をプレス加工などにより容易に形成できる。さらに、第１及び第２の扁平管６における冷媒の流通量を考慮して凹部により構成される冷媒流路の容積を必要最小限とすれば、熱交換器１０に保持される冷媒量を低減できる。
上記熱交換器１０において、凹部の内周面は、図２〜図４に示すように第１の扁平管６の一方の端部が面する位置から第２の扁平管６の一方の端部が面する位置に向かう方向に交差する横方向における断面において、図６に示すように曲線状の部分を含む。当該断面における凹部の内周面は円弧状となっていてもよい。
この場合、冷媒の圧力が高くなっても断面が曲線状となった部分、すなわち曲面となった凹部の部分では冷媒の圧力により受ける応力が一か所に過度に集中することを避けることができる。そのため、当該圧力によるヘッダ１の破損といった問題の発生を抑制できる。
上記熱交換器１０において、第１部材１１ａ側から見て、凹部の延びる方向における端部２ａの外周形状は図３および図４に示すように曲線部を含む。この場合、凹部の端部２ａにおける曲線部においても、冷媒の圧力から受ける応力が一か所に過度に集中することを避けることができる。
上記熱交換器１０において、第１部材１１ａ側から見て、図２、図３、図５、図１５などに示すように、第１の扁平管６の端部の中心軸と、第２の扁平管６の端部の中心軸とは平行になっている。また、第１及び第２の扁平管６は、上記中心軸に沿った方向に並んだ複数の冷媒流路を含んでいてもよい。この場合、第１及び第２の扁平管６の端部に対向する位置に形成される凹部の平面サイズを、第１及び第２の扁平管６における上記中心軸が異なる方向に延びる場合よりも小さくできる。このため、ヘッダ１の凹部の内部に貯留される冷媒の量を低減できる。
上記熱交換器１０において、第１の扁平管６および第２の扁平管６は、図１、図１５、図１６などに示されるように、重力方向に対して交差する方向に伸びるように配置される。第１部材１１ａ側から見て、図１５に示すように、第１の扁平管６の端部の中心軸と、第２の扁平管６の端部の中心軸とは、重力方向に対して垂直な水平方向に対して角度θだけ傾斜している。第１及び第２の扁平管６は、図１６に示すように、矢印４０で示される空気などの流体の流通方向での下流側に向かうほど、重力方向の下向きに向かうように傾斜して配置されている。
この場合、第１及び第２の扁平管６の表面に結露水が付着したときに、当該結露水が容易に第１及び第２の扁平管６の表面を流れることができる。この結果、熱交換器１０の排水性を向上させることができる。つまり、フィン５を積層した熱交換器コアにおいて、熱交換器１０が蒸発器として用いられる場合の結露水（凝縮水）の排水性が向上し、熱交換器１０の性能が向上する。
上記熱交換器１０において、第１部材１１ａ側から見て、第１の扁平管６の端部の中心軸と、第２の扁平管６の端部の中心軸とは、図５、図８、図１５などに示すように、同一直線上に配置されている。この場合、矢印４０で示される流体の流通方向の風上側からみた第１の扁平管６と第２の扁平管６との専有面積を最小化できる。したがって、熱交換器１０における流体の流通抵抗を低減できる。
上記熱交換器１０では、図１に示すように、第１および第２の扁平管６においてヘッダ１が接続された一方の端部と反対側の他方の端部に、冷媒の出入口を含む他のヘッダとしての液ヘッダ７およびガスヘッダ８が接続されている。この場合、たとえば第１の扁平管６の他方の端部に冷媒の入口を含む液ヘッダ７を接続し、第２の扁平管６の他方の端部に冷媒の出口を含むガスヘッダ８を接続すれば、第１の扁平管６からヘッダ１を介して第２の扁平管６を冷媒が流通する冷媒通路を形成できる。
また、たとえば流体の流通方向と垂直であって、第１の扁平管６が伸びる方向と交差する方向、たとえば図１の紙面に垂直な方向、に複数の第１の扁平管６を配置し、また、流体の流通方向と垂直であって、第２の扁平管６が伸びる方向と交差する方向、たとえばず１の紙面に垂直な方向、に複数の第２の扁平管６を配置する構成としたときに、他のヘッダである液ヘッダ７およびガスヘッダ８に複数の第１及び第２の扁平管６を接続することができる。なお、複数の第１及び第２の扁平管６については、図１や図２などに示すように、矢印４０で示す流体の流通方向に並ぶ第１及び第２の扁平管６を繋ぐように、ヘッダ１が構成されている。たとえば、第１部材１１ａには複数の第１及び第２の扁平管６を固定するための複数の開口部４が形成されている。また、第２部材１２ａには、流体の流通方向に沿って伸びる凹部が複数個形成されている。複数の凹部は、上記開口部４に対向する位置に形成されている。
上記熱交換器１０において、ヘッダ１は、第１部材１１ａと第２部材１２ａとを加締めめて固定する加締め部３を含む。第１部材１１ａには、第１および第２の開口部４が形成される。第１の扁平管６の一方の端部は第１の開口部４に挿入される。第２の扁平管６の一方の端部は第２の開口部４に挿入される。ヘッダ１は、第１および第２の扁平管６の一方の端部と第１部材１１ａの表面とを接続するロウ材１１ｂをさらに含む。
この場合、加締め部３により第１部材１１ａと第２部材１２ａとを固定することができるので、接着剤や固定用ボルトといった別部材を用いる場合よりヘッダ１の構成を簡略化できるとともに、製造コストも低減できる。また、ヘッダ１の第１部材１１ａと第１及び第２の扁平管６の一方の端部とをロウ材１１ｂにより接合することで、ヘッダ１と第１及び第２の扁平管６との接続部における冷媒の漏えいを抑制できる。
図８および図９に示した熱交換器では、第１及び第２の扁平管６の一方の端部の端面から離れた場所６ａにおいて第１部材１１ａと第１及び第２の扁平管６とがロウ材１１ｂにより接続されている。このため、当該ロウ材１１ｂが扁平管６の一方の端部の端面から扁平管６内部の流路に侵入することを抑制できる。したがって、当該ロウ材１１ｂによって第１及び第２の扁平管６内部の冷媒流路が閉塞するという問題の発生を抑制できる。
また、図１０に示した熱交換器では、第１及び第２の扁平管６の一方の端部の端面から離れた場所６ａにおいて第１部材１１ａと第１及び第２の扁平管６とがロウ材により接続されているので、上記図８および図９に示した熱交換器と同様の効果を得られる。さらに、ヘッダ１の組み立て時に、第１側壁部１１ｃ及び第２側壁部１１ｃに沿って第１の扁平管６または第２の扁平管６をそれぞれ第１の開口部４または第２の開口部４へ挿入することができるので、ヘッダの組み立て性を高めることができる。
また、図１１に示した熱交換器では、第２板状体１２の段差部２２に、第１及び第２の扁平管６の端部の端面の一部が接触している。この結果、当該段差部２２に接触するまで開口部４に扁平管６の端部を挿入することで、第１及び第２の開口部４に対する第１及び第２の扁平管６の位置決めを容易に行うことができる。
また、図１４〜図１６に示した熱交換器では、扁平形状の開口部４のうち風上側と風下側とで隣接する２つの開口部４について、中心軸を並行もしくは直線上に配置することにより、冷媒流路２の容積を小さくすることが出来る。
実施の形態２．
＜空気調和装置の構成＞
図１７は本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の一例である空気調和装置の冷媒回路を示す模式図である。図１７に示す冷媒回路は、圧縮機３３、凝縮器として作用する第１熱交換器３４、膨張弁として作用する絞り装置３５、蒸発器として作用する第２熱交換器３６、２つの送風機３７を備える。２つの送風機は、それぞれ送風機用モータ３８により駆動される。２つの送風機３７は、それぞれ第１熱交換器３４または第２熱交換器３６のいずれかに気体（たとえば空気）を吹き付ける。冷媒回路では、圧縮機３３、第１熱交換器３４、絞り装置３５、第２熱交換器３６の順番に冷媒が循環する。異なる観点から言えば、図１７に示した空気調和装置は、圧縮機３３、第１熱交換器３４、膨張弁としての絞り装置３５、および第２熱交換器３６を含み、冷媒が循環する冷媒回路を備える。
図１７に示した第１熱交換器３４および第２熱交換器３６の少なくともいずれか１つは、実施の形態１において説明した熱交換器１０である。上記送風機３７は、それぞれの熱交換器に対して、たとえば図２において矢印４０で示す方向に沿って気体を吹き付ける。なお、冷媒回路において四方弁などを配置することで、冷媒回路における第１熱交換器３４および第２熱交換器３６での冷媒の流通方向を図１４に示した方向と逆にし、第１熱交換器を蒸発器として作用させ、第２熱交換器を凝縮器として作用させてもよい。
＜空気調和装置の作用効果＞
本開示に従った空気調和装置は、熱交換器として上述した実施の形態１に係る熱交換器であるため、製造コストが低減されている。さらに、上記実施の形態１に係る熱交換器を適用することで、エネルギー効率の高い空気調和装置を実現することが出来る。ここで、エネルギー効率は、次式で構成されるものである。
暖房エネルギー効率＝室内熱交換器（凝縮器）能力／全入力
冷房エネルギー効率＝室内熱交換器（蒸発器）能力／全入力
なお、上述の実施の形態に係る熱交換器およびそれを用いた空気調和装置については、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、ＨＦＯ１２３４ｙｆ等の冷媒を用いてもよい。この場合も、上述した効果を得ることが出来る。
また、作動流体として、空気と冷媒の例を示したが、他の気体、液体、気液混合流体を動作流体として用いても、同様の効果を奏する。また、上述の実施の形態で述べた熱交換器およびそれを用いた空気調和装置については、鉱油系、アルキルベンゼン油系、エステル油系、エーテル油系、フッ素油系など、冷媒と油が溶ける溶けないにかかわらず、どんな冷凍機油を用いる場合についても、その効果を達成することができる。
（熱交換器の具体的な構成例）
図１８は、本発明の実施例に係る熱交換器のヘッダのサイズを説明するための模式図である。図１８において、第１部材１１ａの厚みはたとえば３．０ｍｍであり、第２部材１２ａの厚みは２．０ｍｍである。第１部材１１ａおよび第２部材１２ａはいずれもアルミニウム合金により構成される。たとえば、アルミニウム合金として、ＪＩＳ規格Ｈ４０００：２００６に規定する記号Ａ３００３を用いることができる。また、当該第１部材１１ａまたは第２部材１２ａにクラッドされるロウ材としてはアルミニウムに珪素を含有させたロウ材を用いることができる。珪素の含有率はたとえば８％とすることができる。
図１８の右側に示した、凹部の延在方向に垂直な横方向での断面における凹部の内周面は、曲率半径が３．５ｍｍとすることができる。また、凹部の延在方向における内周面の幅はたとえば４０ｍｍとすることができる。また、１つの凹部を形成するため、第１部材１１ａと第２部材１２ａとを接合する単位領域のサイズは、たとえば長さ５２ｍｍ、幅１３．６ｍｍとすることができる。
以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
本発明は、空気調和装置、冷凍装置、冷蔵装置などの冷凍サイクル装置、ヒートポンプ装置などに適用出来る。
１ ヘッダ、２ 冷媒流路、２ａ 端部、３ 加締め部、４ 開口部、５ フィン、６ 扁平管、６ａ 場所、７ 液ヘッダ、８ ガスヘッダ、１０ 熱交換器、１１ 第１板状体、１１ａ 第１部材、１１ｂ ロウ材、１１ｃ 側壁部、１２ 第２板状体、１２ａ 第２部材、２２ 段差部、２３ 底部、３０，４０ 矢印、３３ 圧縮機、３４ 第１熱交換器、３５ 絞り装置、３６ 第２熱交換器、３７ 送風機、３８ 送風機用モータ。

Claims (9)

  1. 流体の流通方向に交差する方向に伸びるとともに、前記流通方向に沿って並ぶように配置された冷媒を流通させる第１の扁平管および第２の扁平管と、
    前記第１および第２の扁平管の一方の端部同士をつなぐヘッダとを備え、
    前記ヘッダは、
    前記第１および第２の扁平管の前記一方の端部が固定される第１部材と、
    前記第１部材と重なるように接続され、前記第１の扁平管の前記一方の端部が面する位置から前記第２の扁平管の前記一方の端部が面する位置まで延びる凹部が形成された第２部材とから構成され、
    前記第１部材には、第１および第２の開口部が形成され、
    前記第１の扁平管の前記一方の端部は前記第１の開口部に挿入され、
    前記第２の扁平管の前記一方の端部は前記第２の開口部に挿入され、
    前記第１の扁平管は、前記第１の開口部に挿入された前記第１の扁平管の前記一方の端部の第１の幅から、前記第１の扁平管の延在方向の中央部に向けて第２の幅に広がるように第１のテーパ形状を有し、さらに、前記第２の幅から前記第１の扁平管の延在方向の中央部の第３の幅に広がる部分を有し、前記第２の幅から前記第３の幅に広がる部分まで前記第１の開口部に挿入されており、
    前記第２の扁平管は、前記第２の開口部に挿入された前記第２の扁平管の前記一方の端部の第４の幅から、前記第２の扁平管の延在方向の中央部に向けて第５の幅に広がるように第２のテーパ形状を有し、さらに、前記第５の幅から前記第２の扁平管の延在方向の中央部の第６の幅に広がる部分を有し、前記第５の幅から前記第６の幅に広がる部分まで前記第２の開口部に挿入されており、
    前記第１の開口部は、前記第１の扁平管側から前記第２部材側へ突出する前記第１部材における第１側壁部の先端に位置し、
    前記第１側壁部は、前記第１のテーパ形状に沿って設けられ、第１のロウ材を介し前記第１のテーパ形状の部分と接続され、
    前記第２の開口部は、前記第２の扁平管側から前記第２部材側へ突出する前記第１部材における第２側壁部の先端に位置し、
    前記第２側壁部は、前記第２のテーパ形状に沿って設けられ、第２のロウ材を介し前記第２のテーパ形状の部分と接続され、
    前記第１部材側と対向する前記第２部材の面上に沿って第３のロウ材が設けられている、熱交換器。
  2. 前記凹部の内周面は、前記第１の扁平管の前記一方の端部が面する位置から前記第２の扁平管の前記一方の端部が面する位置に向かう方向に交差する横方向における断面において、曲線状の部分を含む、請求項１に記載の熱交換器。
  3. 前記第１部材側から見て、前記凹部の延びる方向における端部の外周形状は曲線部を含む、請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
  4. 前記第１部材側から見て、前記第１の扁平管の前記一方の端部の中心軸と、前記第２の扁平管の前記一方の端部の中心軸とは平行になっている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器。
  5. 前記第１の扁平管および前記第２の扁平管は、重力方向に対して交差する方向に伸びるように配置され、
    前記第１部材側から見て、前記第１の扁平管の前記一方の端部の前記中心軸と、前記第２の扁平管の前記一方の端部の前記中心軸とは、前記重力方向に対して垂直な水平方向に対して傾斜している、請求項４に記載の熱交換器。
  6. 前記第１部材側から見て、前記第１の扁平管の前記一方の端部の前記中心軸と、前記第２の扁平管の前記一方の端部の前記中心軸とは、同一直線上に配置されている、請求項４または請求項５に記載の熱交換器。
  7. 前記第１および第２の扁平管において前記一方の端部と反対側の他方の端部に、冷媒の出入口を含む他のヘッダが接続されている、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の熱交換器。
  8. 前記ヘッダは、前記第１部材と前記第２部材とを加締めて固定する加締め部を含む、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の熱交換器。
  9. 圧縮機、第１熱交換器、膨張弁、および第２熱交換器を含み、冷媒が循環する冷媒回路を備え、
    前記第１熱交換器および前記第２熱交換器の少なくともいずれか一方が、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の熱交換器である、冷凍サイクル装置。
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