JP7154398B2 - フィン、熱交換器、フィンの製造方法及び熱交換器の製造方法 - Google Patents

フィン、熱交換器、フィンの製造方法及び熱交換器の製造方法 Download PDF

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Description

本開示はフィン、熱交換器、フィンの製造方法及び熱交換器の製造方法に関する。
熱交換器には、冷媒が流通するチューブが挿入された貫通孔と、貫通孔に挿入されたチューブを保持するカラーと、を有するフィンを備えるものがある。
例えば、特許文献1には、貫通孔の開口を囲み、貫通孔に挿入されたチューブの軸方向に起立したカラーが設けられたフィンを備える熱交換器が開示されている。
特許文献1に記載の熱交換器では、貫通孔にチューブを挿入した後、マンドレルをチューブに挿入してチューブを拡管することにより、カラーをチューブに密着させている。
特開2005-164221号公報
熱交換器では、熱交換効率を高めるため、比較的細いチューブが用いられることがある。この場合、チューブは、外径が小さいだけでなく、肉厚も小さい。このため、特許文献1に記載の熱交換器では、マンドレルの挿入でチューブを拡管するときに、チューブが破断してしまうことがある。その結果、チューブを破損させずに熱交換器を組み立てることが難しい。
また、チューブの拡管を行わないで、カラーをチューブに密着させるには、フィンに、貫通孔の開口を囲み、チューブに密着可能な内径を有する円筒状のカラーを設け、そのカラーにチューブを挿入することが考えられる。しかし、チューブの外径が小さく、その肉厚も小さいと、挿入時のカラーとの摩擦でチューブが破損してしまうことがある。逆に、チューブの肉厚が大きいと、挿入時の摩擦でカラーが変形したりフィンそれ自体が変形したりすることがある。その結果、チューブ及びフィンを破損させずに熱交換器を組み立てることが難しい。
本開示は上記の課題を解決するためになされたもので、組み立て時に破損しにくいフィン、熱交換器、フィンの製造方法及び熱交換器の製造方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本開示に係るフィンは、チューブが挿入可能な貫通孔を有する板状の本体部と、複数の基部及び、複数の先端部を有するカラー部と、を備える。複数の基部は、本体部に設けられ、かつ貫通孔から離れた連結部分で本体部と連結し、連結部分から貫通孔までの距離だけ延在すると共に、本体部と連結したまま、傾斜した状態に弾性変形可能である。複数の先端部は、貫通孔にチューブが挿入されたときに複数の基部が本体部に対して傾斜した形状に弾性変形することにより、チューブに当接し、複数の基部によってそれぞれ支持されている。そして、カラー部では、先端部それぞれに対して基部が複数個設けられ、先端部それぞれを複数個の基部が支持する。
本開示の構成によれば、基部は、連結部分から貫通孔までの距離だけ延在すると共に、本体部と連結したまま、傾斜した状態に弾性変形し、先端部は、貫通孔にチューブが挿入されたときに基部が本体部に対して傾斜した形状に弾性変形することにより、チューブに当接している。このため、本開示では、基部を弾性変形させる前に、チューブを貫通孔に挿入し、その後、基部を傾斜した形状に弾性変形することにより、先端部をチューブに当接させることができる。その結果、チューブの貫通孔への挿入時、又は先端部のチューブへの当接時に、チューブ及びフィンが破損しにくい。また、チューブ及びフィンの破損を防いで組み立てることが容易である。
本開示の実施の形態1に係る熱交換器の斜視図 図1に示すII領域の拡大斜視図 本開示の実施の形態1に係る熱交換器の製造方法で、フィンの材料である金属板に、切断線を入れたときの金属板の正面図 本開示の実施の形態1に係る熱交換器の製造方法で、切断線で囲まれた領域の金属板の一部分を切り起こして、フィンを製造したときのフィンの正面図 図4に示すV-V切断線の断面図 本開示の実施の形態1に係る熱交換器の製造方法で、重ね合わされた複数のフィンそれぞれが有する貫通孔にチューブを挿入したときのフィンの正面図 図6に示すVII-VII切断線の断面図 本開示の実施の形態1に係る熱交換器の製造方法で、フィンが有する貫通孔にチューブを挿入した状態でフィンを圧縮したときのフィンの正面図 図8に示すIX-IX切断線の断面図 本開示の実施の形態2に係る熱交換器の拡大正面図 本開示の実施の形態3に係る熱交換器の拡大正面図 本開示の実施の形態3に係る熱交換器が備えるフィンの拡大斜視図 本開示の実施の形態4に係る熱交換器のフィンの拡大正面図 本開示の実施の形態5に係る熱交換器の拡大断面図 本開示の実施の形態6に係る熱交換器の製造方法で、切断線が形成された金属板の拡大正面図 本開示の実施の形態6に係る熱交換器の拡大断面図 本開示の実施の形態7に係る熱交換器の拡大断面図 本開示の実施の形態1-7に係る熱交換器の製造方法で、フィンが有する貫通孔にチューブを挿入して、フィンを圧縮したときの圧縮後の熱交換器の側面図 本開示の実施の形態8に係る熱交換器の製造方法で用いる延長部材の斜視図 本開示の実施の形態8に係る熱交換器の製造方法で、延長部材を取り付けたチューブをフィンに形成された貫通孔に挿入したときのチューブ及びフィンの側面図 本開示の実施の形態8に係る熱交換器の製造方法で、フィンを圧縮したときのチューブ及びフィンの斜視図 本開示の実施の形態8に係る熱交換器の製造方法で、フィンを圧縮した後、チューブから延長部材を取り外したときのチューブ及びフィンの側面図 本開示の実施の形態9に係る熱交換器の製造方法で用いる延長部材の斜視図 本開示の実施の形態9に係る熱交換器の製造方法で用いる延長部材の底面図 本開示の実施の形態10に係る熱交換器の製造方法で用いる延長部材の斜視図 本開示の実施の形態11に係る熱交換器の製造方法で用いる延長部材の斜視図 本開示の実施の形態1に係る熱交換器の製造方法の変形例で、重ね合わされた複数のフィンそれぞれが有する貫通孔にチューブを挿入したときのチューブ及びフィンの側面図 本開示の実施の形態1に係る熱交換器の製造方法の変形例で、重ね合わされた複数のフィンを圧縮したときのチューブ及びフィンの側面図 本開示の実施の形態1に係る熱交換器の製造方法の変形例で、重ね合わされた複数のフィンを圧縮した後に、チューブを切断したときのチューブ及びフィンの側面図
以下、本開示の実施の形態に係るフィン、熱交換器、フィンの製造方法及び熱交換器の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。図に示す直交座標系XYZにおいて、フィンの板面を正面側に向けたときの、その左右方向がX軸、上下方向がZ軸、X軸とZ軸とに直交する方向がY軸である。以下、適宜、この座標系を引用して説明する。
(実施の形態1)
実施の形態1に係る熱交換器には、チューブとフィンを組み立てやすくするため、チューブを保持するフィンカラーに、弾性変形するフィン基部が設けられている。この熱交換器では、フィンに形成された貫通孔にチューブを差し込んだ後、フィン基部を弾性変形させることにより、フィンカラーをフィンに当接させてフィンをチューブに組み付けている。まず、図1及び図2を参照して、熱交換器の構成について説明する。次に、図3-図9を参照して、熱交換器の製造方法について説明する。
図1は、実施の形態1に係る熱交換器1Aの斜視図である。図2は、図1に示すII領域の拡大斜視図である。なお、図2では、理解を容易にするため、フィン20Aを示し、チューブ10を省略している。また、図1と図2では、フィンカラー50R、50Lの形状を矩形状に略している。
図1に示すように、熱交換器1Aは、冷媒が流通する複数のチューブ10と、チューブ10に伝わった冷媒の熱を放熱する複数のフィン20Aと、を備えている。
チューブ10は、管断面が扁平状に形成されている。ここで、扁平とは、平たい形状のことであり、詳細には、長手方向に細長く、その長手方向の両端の角が丸められた形状のことである。チューブ10は、管断面長手方向を上下方向に向け、その管断面の形状のまま、背面から正面へ、すなわちY方向に直線的に延在している。
複数のチューブ10のうち、最も右側、すなわち最も+X端側にあるチューブ10は、冷媒を供給又は冷媒を排出する、図示しない外部機器に接続されている。また、最も左側、すなわち最も-X端側にあるチューブ10も図示しない外部機器に接続されている。それらチューブ10の間にあるチューブ10の端部は、図示しないが、X方向に隣り合うチューブ10の端部に、ヘアピンと称されるU字形状の管によって接続されている。これにより、チューブ10には、冷媒が流通し、その冷媒の熱が伝えられる。チューブ10には、その熱を放熱するため、複数のフィン20Aが組み付けられている。
フィン20Aは、図2に示すように、長手方向をX方向に向けた矩形の金属板によって形成されている。その表面は、空気を流れやすくするため、平滑である。そして、フィン20Aには、熱交換を高めるための複数の凸部30と、チューブ10を通すための複数の貫通孔40と、貫通孔40に通されたチューブ10を保持するフィンカラー50R、50Lと、が形成されている。
なお、フィン20Aの矩形の板形状部分は、本明細書でいうところのフィンの本体部の一例である。また、フィンカラー50R、50Lは、本明細書でいうところのカラー部の一例である。さらに、フィン20Aの材料は、本明細書でいうところの平滑材の一例である。
凸部30それぞれは、正面視で矩形状に形成されている。また、正面側に突出している。凸部30それぞれには、空気を流すための図示しないスリットが形成されている。そして、複数の凸部30は、チューブ10とチューブ10の間それぞれ、すなわち、貫通孔40と貫通孔40の間それぞれに配置され、さらに上下方向に配列されている。
一方、貫通孔40は、チューブ10を通すときにチューブ10の破損を防ぐため、チューブ10の管断面形状よりも大きい開口を有する。
詳細には、図2に示すように、貫通孔40は、長手方向を上下方向に向けた矩形の開口を有する。その短手方向の長さSL1は、図1に示すチューブ10の管断面短手方向の長さSLよりも大きい。また、図2に示す貫通孔40の長手方向の長さLL1は、図1に示すチューブ10の管断面長手方向の長さLLよりも小さい。そして、貫通孔40の上内壁と下内壁には、図2に示すように、管断面長手方向を貫通孔40の長手方向に向けた状態で、チューブ10を緩く挿入可能にするため、正面視で円形状に窪んだ窪み41U、41Lが形成されている。
ここで、窪み41Uと41Lの内壁は、正面視で、チューブ10の管断面上端部と下端部と相似形に形成されている。そして、窪み41U、41Lの幅Wは、図1に示すチューブ10の管断面短手方向の長さSLよりも一定の距離だけ大きく、窪み41Uと41Lの最も窪んだ部分の間の距離Dは、図1に示すチューブ10の管断面長手方向の長さLLよりも一定の距離だけ大きい。これにより、窪み41Uと41Lの間には、チューブ10が挿入可能である。
また、図2に示すように、貫通孔40の右側と左側それぞれには、矩形状の切り欠き42R、42Lが形成されている。
切り欠き42R、42Lは、フィン20Aの金属板の一部を切り起こしてフィンカラー50R、50Lを形成するために設けられている。切り欠き42R、42Lは、貫通孔40の右壁から右へ又は、左壁から左へ一定の幅でフィン20Aを切り欠いている。切り欠き42Rの右端と、切り欠き42Lの左端には、フィン20Aの金属板の一部が切り起こされ、折り曲げられることにより形成されたフィンカラー50R、50Lが設けられている。
なお、本明細書では、切り欠き42Rの右端と切り欠き42Lの左端のことを、フィンカラー50R、50Lとフィン20Aとの連結部であることから、連結部分ともいう。また、切り欠き42Rの右端と切り欠き42Lの左端は、本明細書でいうところの連結部分の一例である。
フィンカラー50R、50Lは、フィン20Aの板面から延在したカラー基部51R、51Lと、カラー基部51R、51Lの先端側に形成され、チューブ10に当接するカラー先端部52R、52Lと、を備えている。
カラー基部51R、51Lは、切り欠き42Rの上下方向の長さL2、左右方向の幅W2と同じ長さ、幅を有する矩形状の金属板で形成されている。
カラー基部51Rでは、長さL2の長さを有する辺のうち、右側の辺が切り欠き42Rの右端に位置している。さらに、カラー基部51Rは、左側に向かうに従い、すなわち、貫通孔40側に向かうに従い正面側へ傾斜している。これにより、カラー基部51Rは、フィン20Aから離れるに従い、貫通孔40側に近づく形状である。
一方、カラー基部51Lでは、長さL2の長さを有する辺のうち、左側の辺が切り欠き42Lの左端に位置している。カラー基部51Lは、右側に向かうに従い、すなわち、貫通孔40側に向かうに従い正面側へ傾斜している。これにより、カラー基部51Lも、フィン20Aから離れるに従い、貫通孔40側に近づく形状である。
その結果、カラー基部51Rと51Lの間隔は、正面側に向かうに従い狭められている。その間隔が狭まった、カラー基部51R、51Lの先端には、カラー先端部52R、52Lが設けられている。
なお、カラー基部51R、51Lは、本明細書でいうところの基部の一例である。また、正面側は、本明細書でいうところの一方の面の側の一例である。
カラー先端部52R、52Lは、チューブ10の管断面長手方向に延在する側壁を挟持するため、上下方向に細長い矩形の板の形状に形成されている。その上下方向の長さは、カラー基部51Rと51Lの上下方向の長さよりも長い。また、図2には示さないが、カラー先端部52R、52Lの上下方向の長さは、チューブ10の管断面長手方向の長さよりも長い。そして、カラー先端部52R、52Lは、上下方向に延在する端面をチューブ10に当接させている。これにより、カラー先端部52R、52Lは、チューブ10を挟持している。
また、カラー先端部52R、52Lは、カラー基部51R、51Lと同じ金属板で形成されている。その金属板は弾性変形可能である。上述したカラー基部51R、51Lは、熱交換器1Aの組み立て前で、上述した、フィン20Aに対する傾斜よりも大きく傾斜している。このため、カラー先端部52R、52Lは、熱交換器1Aの組み立て前の、貫通孔40にチューブ10が挿入された状態では、チューブ10に当接しない。これにより、カラー先端部52Rと52Lの間には、チューブ10の挿入が容易である。
一方、熱交換器1Aの組み立て時では、貫通孔40にチューブ10を挿入した後、カラー基部51R、51Lを弾性変形させている。これにより、カラー基部51R、51Lを上述した傾斜に変更している。その結果、カラー先端部52R、52Lは、カラー基部51R、51Lと同様に弾性変形して、チューブ10に当接している。カラー先端部52R、52Lは、その状態で、チューブ10にロウ付けされている。
なお、本明細書では、カラー先端部52R、52Lのことを、チューブ10に当接することから、単に先端部ともいう。また、カラー先端部52R、52Lは、本明細書でいうところの先端部の一例である。
このように、熱交換器1Aの製造では、チューブ10の破損を防止するため、チューブ10を貫通孔40に挿入した後、カラー先端部52R、52Lをチューブ10に当接させ、チューブ10に固定している。次に、図3-図9を参照して、熱交換器1Aの製造方法について説明する。なお、以下の説明では、上述したフィン20Aの外形と同じ形状、大きさの金属板からフィン20Aを作製するものとする。
図3は、実施の形態1に係る熱交換器1Aの製造方法で、フィン20Aの材料である金属板60に、切断線61、62、63R、63Lを入れたときの金属板60の正面図である。図4は、同製造方法で、切断線61、62で囲まれた領域の金属板60の一部分を切り起こして、フィン20Aを製造したときのフィン20Aの正面図である。図5は、図4に示すV-V切断線の断面図である。図6は、同製造方法で、重ね合わされた複数のフィン20Aそれぞれが有する貫通孔40にチューブ10を挿入したときのフィン20Aの正面図である。図7は、図6に示すVII-VII切断線の断面図である。図8は、同製造方法で、フィン20Aが有する貫通孔40にチューブ10を挿入した状態でフィン20Aを圧縮したときのフィン20Aの正面図である。図9は、図8に示すIX-IX切断線の断面図である。
まず、上述したように、フィン20Aの外形と同じ形状、大きさの金属板60を、熱交換器1Aに組み立てに必要な数だけ用意する。また、上述した形状、大きさのチューブ10を、熱交換器1Aに組み立てに必要な数だけ用意する。これらの材料は、例えば、アルミニウム合金、銅合金である。
次に、用意した金属板60に、図3に示すように、切断線61、62、63R、63Lを形成する。
切断線61は、貫通孔40を形成するための切り込み線である。切断線61は、X方向に向けた2つの短辺と、Z方向に向けた2つの長辺と、を備え、2つの短辺のうち、+Z側の短辺中央に+Z側に突出した半円部611U、-Z側の短辺中央に-Z側に突出した半円部611Lが設けられた矩形の形状に形成する。ただし、切断線61には、2つの長辺のZ方向中央に未切断線612R、612L、すなわち、切断しない部分を設ける。
ここで、切断線61の上述した短辺の長さは、上述した貫通孔40の短手方向の長さSL1と同じである。切断線61の長辺の長さは、上述した貫通孔40の長手方向の長さLL1と同じである。そして、未切断線612R、612Lの長さが、上述した切り欠き42R、42Lの上下方向の長さL2と同じである。半円部611U、半円部611Lの幅、即ち直径は、上述した幅Wと同じである。
また、切断線62は、フィンカラー50R、50Lのカラー先端部52R、52Lを形成するための切り込み線である。切断線62は、切断線61の半円部611Uの頂部と半円部611Lの頂部をつなぐ直線の形状に形成する。
切断線63R、63Lは、切り欠き42R、42Lとフィンカラー50R、50Lのカラー基部51R、51Lを形成するための切り込み線である。切断線63Rは、未切断線612Rの+Z端と-Z端のそれぞれから、+X方向に、上述した切り欠き42Rの左右方向の幅W2と同じ距離だけ延在する形状に形成する。また、切断線63Lは、未切断線612Rの+Z端と-Z端それぞれから、-X方向に、切断線63Rと同じ距離だけ延在する形状に形成する。
これらの切断線61、62、63R、63Lは、後述する金属板60の一部の切り起こしを容易にするため、一定の幅で切り欠くことにより形成する。例えば、プレス加工、レーザー加工、放電加工によって、切断線61、62、63R、63Lを一定の幅に形成する。
なお、切断線61、62、63R、63Lを形成する工程は、本明細書でいうところの切断工程の一例である。また、切断線61、62は、本明細書でいうところの第一切断線の一例であり、切断線63R、63Lは、本明細書でいうところの第二切断線又は切れ込みの一例である。未切断線612R、612Lがある切断しない部分は、本明細書でいうところの未切断部の一例である。
次に、金属板60の、切断線61の右半分、切断線62、63Rによって囲まれた部分と、切断線61の左半分、切断線62、63Lによって囲まれた部分と、を起立させる。
詳細には、図3に示す、切断線63Rの+X端どうしをつなぐ直線Pに沿って金属板60を正面視で谷折りに折り曲げて、金属板60の、切断線61、62、63R、63Lによって囲まれた部分のうちの、切断線62よりも+X側にある部分を起立させる。このとき、上述した、カラー基部51Rのフィン20Aの板面に対する傾斜角度よりも、大きい角度で、金属板60の、切断線62よりも+X側にある部分を起立させる。これにより、図4及び図5に示すように、切り欠き42Rとフィンカラー50Rを形成する。
続いて、図3に示す未切断線612Rに沿って、起立させた切断線62よりも+X側にある部分のうちの、未切断線612Rよりも-X側にある部分を、正面視で山折りに折り曲げる。これにより、図4及び図5に示すように、フィンカラー50Rに、カラー先端部52Rとカラー基部51Rを形成する。
同様の処理を、金属板60の、切断線61、62、63R、63Lによって囲まれた部分のうちの、切断線62よりも-X側にある部分に施す。詳細には、この部分を、図3に示す、切断線63Lの-X端どうしをつなぐ直線Qに沿って正面視で谷折りに折り曲げて、図4及び図5に示す切り欠き42Lとフィンカラー50Lを形成する。このときの折り曲げ角度は、上述した切り欠き42Rの形成と同じである。なお、上述した直線Pでの金属板60の折り曲げとこの直線Qでの金属板60の折り曲げにより、貫通孔40が形成される。
金属板60の、折り曲げられた切断線62よりも-X側にある部分のうちの、図3に示す未切断線612Lよりも+X側にある部分を、未切断線612Lに沿って、正面視で山折りに折り曲げて、図4及び図5に示すように、フィンカラー50Lにカラー先端部52Lとカラー基部51Lを形成する。
なお、直線P、Qに沿って、金属板60の一部を折り曲げる工程は、本明細書でいうところの第一折り曲げ工程の一例であり、未切断線612R、612Lに沿って、金属板60の一部を折り曲げる工程は、本明細書でいうところの第二折り曲げ工程の一例である。
上記の切断工程、第一折り曲げ工程、第二折り曲げ工程に加えて、金属板60をプレス加工することにより、上述した凸部30を金属板60に形成する。図示しないが、これらの工程を、チューブ10の数だけ行って、1つの金属板60に、チューブ10の数と同数の貫通孔40と、その倍の数のフィンカラー50Lを形成する。これにより、フィン20Aが完成する。これらの工程を繰り返して準備した金属板60全てを加工する。これにより、熱交換器1Aに組み立てに必要な数のフィン20Aを作製する。
次に、図7に示すように、フィン20Aの、板面に対してフィンカラー50Lが起立する側の面を同じ方向に向けて、フィン20A同士を重ね合わせる。詳細には、フィン20Aの板面に対してフィンカラー50Lを+Y側に位置させた状態で、フィン20AをY方向に重ねていく。このとき、貫通孔40の位置をY方向に一致させる。
なお、このフィン20Aを重ね合わせる工程は、本明細書でいうところの重ね合わせ工程の一例である。
続いて、図6及び図7に示すように、重ね合わせられたフィン20Aの貫通孔40にチューブ10を挿入する。詳細には、フィン20Aの、フィンカラー50Lが起立する側と反対側の面から起立する側の面へチューブ10を移動させることにより、フィン20Aの貫通孔40にチューブ10を挿入する。詳細には、フィン20Aの-Y面から+Y面へチューブ10を移動させることにより、フィン20Aの貫通孔40にチューブ10を挿入する。図示しないが、用意した全てのチューブ10を、フィン20Aに形成された複数の貫通孔40全てに挿入する。
このとき、貫通孔40の短手方向に、チューブ10の管断面の短手方向を一致させた状態で、貫通孔40にチューブ10を挿入する。この向きの場合、挿入時に、チューブ10の管断面の短手方向にカラー先端部52R、52Lが位置し、挿入の障害物となるおそれがある。
しかし、第一折り曲げ工程での金属板60の折り曲げ角度が、上述した、カラー基部51R、51Lのフィン20Aの板面に対する傾斜角度よりも、大きい角度で折り曲げられている。このため、カラー先端部52Rと52Lとの隙間Gは、チューブ10の管断面短手方向の長さSLよりも大きい。これにより、カラー先端部52R、52Lは、チューブ10の挿入の障害物となりにくく、チューブ10が接触したり引っ掛かったりしにくい。その結果、この工程では、チューブ10が貫通孔40に容易に挿入される。
なお、この重ね合わせられたフィン20Aの貫通孔40にチューブ10を挿入する工程は、本明細書でいうところの組み立て工程の一例である。
次に、重ね合わせた複数のフィン20Aを圧縮する。続いて、圧縮した複数のフィン20Aをチューブ10にロウ付けする。
詳細には、まず、フィン20Aと同じ配置で貫通孔71が形成された2つのプレート70を用意する。次に、図8及び図9に示すように、貫通孔71にチューブ10を挿入して、プレート70のXZ平面での位置を決め、さらに、それらのプレート70を用いて重ね合わせた複数のフィン20Aを挟み込む。続いて、2つのプレート70の、Y方向の間隔を一定値まで狭めることにより、複数のフィン20Aを、Z方向に圧縮する。これにより、Y方向に隣り合うフィン20Aの-Y面に、フィンカラー50R、50Lが押され、フィンカラー50R、50Lが弾性変形する。
ここで、予め実験により、フィンカラー50R、50Lが弾性変形してカラー先端部52R、52Lがチューブ10に当接する、2つのプレート70のY方向間隔を求めておき、その求めたY方向の間隔を上記の一定値とする。なお、フィン20AどうしのY方向の間隔を正確に決めるため、隣接するフィン20Aの間に、スペーサーを入れても良いし、フィン20Aの板面をバーリング加工することにより、突起物を形成し、その突起物をスペーサーとして利用しても良い。これにより、2つのプレート70のY方向間隔を決めると良い。
フィン20Aが圧縮されるに従い、フィンカラー50R、50Lのカラー基部51R、51Lの、フィン20Aに対する傾斜が小さくなる。このとき、フィン20Aの表面が平滑であるため、カラー基部51R、51Lの傾斜が円滑に小さくなる。そして、最終的には、カラー先端部52R、52Lがチューブ10に当接する。
このとき、フィンカラー50R、50Lが弾性変形して、その弾性力がチューブ10に加わるが、フィンカラー50R、50Lのカラー先端部52R、52Lとカラー基部51R、51Lは、両方ともフィン20Aに対して傾斜している。このため、カラー先端部52R、52Lとカラー基部51R、51Lの弾性力は、チューブ10に管軸に垂直な方向と、チューブ10に管軸に平行な方向と、分かれる。そして、カラー先端部52R、52Lとカラー基部51R、51Lは、両方ともフィン20Aに当接している。このため、その弾性力の一部だけが、フィン20Aにかかる。これにより、チューブ10に加わる弾性力は相対的に小さい。その結果、チューブ10は、変形されにくく、破損されにくい。
なお、この工程は、本明細書でいうところの圧縮工程の一例である。
次に、図示しないが、Y方向に圧縮された複数のフィン20Aを、圧縮した状態のまま、チューブ10にロウ付けする。このとき、フィン20Aの貫通孔40の内壁とチューブ10、カラー先端部52R、52Lとチューブ10それぞれをロウ付けする。これにより、圧縮されたフィン20Aをチューブ10に接合して固定する。また、フィン20Aとチューブ10との接合強度を高め、熱交換効率を高める。
フィン20Aをチューブ10に接合した後、プレート70をフィン20Aから外す。以上の工程により、熱交換器1Aが完成する。
なお、プレート70をチューブ10にロウ付けして、プレート70を備える熱交換器1Aを作製しても良い。また、プレート70どうしを接続部材によって接続することにより、互いに接続されたプレート70を備える熱交換器1Aを作製しても良い。この場合、フィン20Aとチューブ10のロウ付けを省略しても良い。
また、重ね合わせたフィン20Aの貫通孔40にチューブ10を挿入しているが、チューブ10にフィン20Aの貫通孔40をはめることにより、フィン20Aを重ね合わせても良い。
フィン20Aには、図1に示すように、正面視で上下方向に凸部30が3つ配列しているが、この凸部30が配列する数は、任意であり、凸部30は、正面視で上下方向に1つだけあっても良いし、正面視で上下方向に2つ配列しても良い。また、凸部30は、正面視で上下方向に4つ以上であっても良い。
上記圧縮工程では、重ね合わせた複数のフィン20Aを2つのプレート70に挟んで、それらプレート70の間隔を狭めることにより、重ね合わせた複数のフィン20Aを圧縮しているが、2つのプレート70のうちのいずれか一方に予め実験で求めた荷重をかけることにより、プレート70の間隔を一定の値にして、複数のフィン20Aを圧縮しても良い。
以上のように、実施の形態1に係る熱交換器1Aでは、カラー基部51R、51Lを特定の角度よりも大きく傾斜させた状態で、貫通孔40にチューブ10を挿入し、その後、カラー基部51R、51Lを特定の角度に傾斜した形状に弾性変形することにより、カラー先端部52R、52Lをチューブ10に当接させることができる。その結果、チューブ10の貫通孔40への挿入時、又はカラー先端部52R、52Lのチューブ10への当接時に、チューブ10又はフィン20Aが破損しにくい。
熱交換器1Aでは、重ね合わせた複数のフィン20Aを圧縮するだけで、カラー先端部52R、52Lを確実にチューブ10に当接させることができる。このため、熱交換器1Aの組み立てが容易である。
また、フィンカラー50R、50Lは、フィン20Aの一部を切り起こすだけで形成できるので、フィン20Aの作製も容易である。
カラー先端部52R、52Lは、長手方向の長さがチューブ10の管断面長手方向の長さよりも大きいので、チューブ10との接触面積が大きい。さらに、カラー先端部52R、52Lは、弾性力によりチューブ10に密着している。その結果、カラー先端部52R、52Lとチューブ10との間の熱伝導率が高い。
(実施の形態2)
実施の形態1に係る熱交換器1Aでは、チューブ10の管断面長手方向が上下方向を向き、フィン20Aの長手方向が左右方向である。しかし、熱交換器1Aは、これに限定されない。熱交換器1Aでは、チューブ10の管断面長手方向の、フィン20Aに対する向きは、任意である。実施の形態2に係る熱交換器1Bでは、チューブ10の管断面長手方向が、フィン20Aの長手方向に対して傾斜している。以下、図10を参照して、実施の形態2に係る熱交換器1Bについて説明する。実施の形態2では、実施の形態1と異なる構成について説明する。
図10は、実施の形態2に係る熱交換器1Bの拡大正面図である。なお、図10では、図1に示すII領域と同じ領域を拡大している。また、図10では、理解を容易にするため、チューブ10の内部構造を省略している。さらに凸部30を省略している。
図10に示すように、熱交換器1Bが備えるチューブ10は、管断面で扁平状に形成されている。また、その管断面の長手方向を、フィン20Aの長手方向に対して傾斜する方向に向けている。
これに対して、熱交換器1Bが備えるフィン20Bは、開口が扁平状に形成され、その長手方向が、フィン20Aの長手方向に対して傾斜した貫通孔240を有する。貫通孔240には、上記のチューブ10が通されている。
また、フィン20Bには、その向きを除いて、実施の形態1と同じ構成の切り欠き242R、242L及び、フィンカラー250R、250Lが設けられている。詳細には、フィン20Bには、貫通孔240の長手方向に対して垂直方向にフィン20Bを切り欠く切り欠き242R、242L及び、その切り欠き242R、242Lの切り欠き方向に延在したフィンカラー250R、250Lが設けられている。
フィンカラー250R、250Lは、貫通孔240に通されたチューブ10を挟持している。フィンカラー250R、250Lは、実施の形態1と同様に、組み立て時には、チューブ10を挟持しておらず、上記の圧縮工程で加工されることにより、チューブ10を挟持する。このため、チューブ10の貫通孔240への挿入では、チューブ10及びフィン20Bが破損にくい。
以上のように、実施の形態2に係る熱交換器1Bでは、実施の形態1と向きを除いて同じ構成を有するフィンカラー250R、250Lを備えている。このため、実施の形態1と同様に、チューブ10及びフィン20Bが破損にくい。
(実施の形態3)
実施の形態1及び2に係る熱交換器1A、1Bでは、貫通孔40は、正面視扁平状である。しかし、熱交換器1A、1Bはこれに限定されない。貫通孔40は、チューブ10が挿入可能であれば良い。実施の形態3に係る熱交換器1Cでは、貫通孔340が、チューブ10が緩く挿入可能な正面視逆U字状に形成されている。以下、図11及び図12を参照して、実施の形態3に係る熱交換器1Cについて説明する。実施の形態3では、実施の形態1及び2と異なる構成について説明する。
図11は、実施の形態3に係る熱交換器1Cの拡大正面図である。図12は、熱交換器1Cが備えるフィン20Cの拡大斜視図である。なお、図11及び図12では、図1に示すII領域と同じ領域を拡大している。また、図11では、理解を容易にするため、チューブ10の内部構造を省略している。また、凸部30を省略している。図12では、チューブ10そのものを省略している。
図11及び図12に示すように、熱交換器1Cは、正面視で長手方向を左右方向に向けた矩形状のフィン20Cの下辺に、フィン20Cを逆U字状に切り欠いた形状の貫通孔340を有する。
貫通孔340は、実施の形態1で説明した貫通孔40を、上下方向中央で水平に2分割したときの、上側部分の形状に形成されている。そして、貫通孔340には、管断面長手方向を上下方向に向けたチューブ10の上側部分が嵌め込まれている。
貫通孔340には、実施の形態1で説明した切り欠き42R、42Lを、上下方向中央で水平方向に2分割したときの、上側部分の形状を有する切り欠き342R、342Lが形成されている。また、フィン20Cは、実施の形態1で説明したフィンカラー50R、50Lを、上下方向中央で水平方向に2分割したときの、上側部分の形状に形成されたフィンカラー350R、350Lを有する。
貫通孔340、切り欠き342R、342L及びフィンカラー350R、350Lの構成は、上記形状を除いて、実施の形態1の貫通孔40、切り欠き42R、42L及びフィンカラー50R、50Lの構成と同じである。このため、それらの説明を省略する。
以上のように、実施の形態3に係る熱交換器1Cでは、フィン20Cが、管断面長手方向を上下方向に向けたチューブ10の上側部分が嵌め込まれた逆U字状の貫通孔340を有する。この熱交換器1Cでも、実施の形態1と同様に、フィンカラー350R、350Lを備えるので、チューブ10及びフィン20Cが破損にくい。
(実施の形態4)
実施の形態1-3に係る熱交換器1A-1Cでは、フィンカラー50R、50L、250R、250L、350R、350Lが、一つのカラー基部51R、51Lを有している。しかし、熱交換器1A-1Cはこれに限定されない。実施の形態4に係る熱交換器1Dは、フィンカラー450R、450Lが複数のカラー基部451R、451Lを備えている。以下、図13を参照して、実施の形態4に係る熱交換器1Dについて説明する。実施の形態4では、実施の形態1-3と異なる構成について説明する。
図13は、実施の形態4に係る熱交換器1Dのフィンの拡大正面図である。なお、図13では、図1に示すII領域と同じ領域を拡大している。また、凸部30を省略している。
図13に示すように、実施の形態4に係る熱交換器1Dでは、フィンカラー450R、450Lは、カラー先端部452R、452Lそれぞれを支持する2つのカラー基部451R、451Lを備える。
カラー先端部452R、452Lは、実施の形態1のカラー先端部52R、52Lと同様の形状を有する。
一方、カラー基部451R、451Lの上下方向の長さは、実施の形態1のカラー基部51R、51Lよりも上下方向の長さの半分以下である。カラー基部451R、451Lは、その上下方向の長さのまま、カラー先端部452R、452Lから左方向又は右方向に延在している。そして、2つのカラー基部451R、451Lは、互いに平行かつ離間している。カラー基部451R、451Lは、実施の形態1と同じ金属板で形成されている。カラー基部451R、451Lは、実施の形態1で説明した圧縮工程で弾性変形することにより、カラー先端部452R、452Lをチューブ10に当接させている。
以上のように、実施の形態4に係る熱交換器1Dでは、カラー先端部452R、452Lが複数のカラー基部451R、451Lによって支持されている。カラー基部451R、451Lは、実施の形態1-3と同様に、弾性変形させることにより、カラー先端部452R、452Lをチューブ10に当接させることができる。その結果、熱交換器1Dでも、チューブ10及びフィン20Cが破損にくい。
(実施の形態5)
実施の形態1-4に係る熱交換器1A-1Dでは、カラー先端部52R、52L、452R、452Lが平板状である。しかし、熱交換器1A-1Dはこれに限定されない。熱交換器1A-1Dでは、カラー先端部52R、52L、452R、452Lが屈曲しても良い。実施の形態5に係る熱交換器1Eでは、カラー先端部552R、552Lが屈曲した板の形状である。以下、図14を参照して、実施の形態5に係る熱交換器1Eについて説明する。実施の形態5では、実施の形態1-4と異なる構成について説明する。
図14は、本開示の実施の形態5に係る熱交換器1Eの拡大断面図である。なお、図14では、図4に示すV-V断面線と同じ箇所の断面線の断面図を示している。
図14に示すように、熱交換器1Eでは、カラー先端部552R、552Lが、チューブ10に近づいていくと下方向に湾曲する形状を有する。詳細には、カラー先端部552R、552Lは、チューブ10側に鈍角状に屈曲する屈曲部560を有する。これにより、カラー先端部552R、552Lのチューブ10側の板面は、曲面状である。
カラー先端部452R、452Lは、チューブ10側の端面ではなく、屈曲部560の曲面がチューブ10に接している。このため、チューブ10が傷つきにくい。
以上のように、実施の形態5に係る熱交換器1Eでは、カラー先端部552R、552Lに形成された屈曲部560がチューブ10に当接している。このため、チューブ10が破損にくい。
(実施の形態6)
実施の形態1-5に係る熱交換器1A-1Eでは、カラー先端部52R、52L、452R、452L、552R、552Lのチューブ10側の端面を、フィン20A-20Dの板面の正面から視たときの、その端面の形状が直線状である。しかし、熱交換器1A-1Eはこれに限定されない。実施の形態6に係る熱交換器1Fでは、カラー先端部652R、652Lのチューブ10側の端面が正面視でジグザグ状である。以下、図15を参照して、実施の形態6に係る熱交換器1Fについて説明する。実施の形態6では、実施の形態1-5と異なる構成について説明する。
図15は、実施の形態6に係る熱交換器1Fの製造方法で、切断線62が形成された金属板60の拡大正面図である。図16は、熱交換器1Fの拡大断面図である。なお、図16では、図4に示すV-V断面線と同じ箇所の断面線の断面図を示している。
図15に示すように、実施の形態6に係る熱交換器1Fでは、実施の形態1で説明した切断工程で形成した切断線62が、直線状ではなく、直線の延在方向に凹部と凸部の組み合わせが連続するジグザグの形状である。詳細には、切断線62は、右下方向に斜めに直線的に延在した後、左下方向に折れ曲がって、左下方向に斜めに直線的に延在し、さらに、右下方向に折れ曲がるという形状を、上から下へ繰り返している。
熱交換器1Fでは、このジグザグ状の切断線62が形成された金属板60を、実施の形態1で説明した第一折り曲げ工程、第二折り曲げ工程によって折り曲げることにより、図16に示すフィンカラー650R、650Lを作製している。これにより、フィンカラー650R、650Lは、図16には示さないが、先端面がジグザグ形状に形成されたカラー先端部652R、652Lを備えている。
図16に示すように、フィン20Fは、実施の形態5のフィン20Eと同様に、カラー先端部652R、652Lが屈曲している。このため、カラー先端部652R、652Lのチューブ10側の端面は、ジグザグ状であっても、チューブ10に当たらない。チューブ10には、カラー先端部652R、652Lのチューブ10側の端面ではなく、カラー先端部652R、652Lに形成された曲面状の板面が当接している。このため、チューブ10が傷つきにくい。
以上のように、実施の形態6に係る熱交換器1Fでは、カラー先端部652R、652Lの端面がジグザグ状であるが、カラー先端部652R、652Lが屈曲しているので、チューブ10が破損しにくい。
(実施の形態7)
実施の形態1-6に係る熱交換器1A-1Fでは、カラー基部51R、51L、451R及び、451Lに対してカラー先端部52R、52L、452R、452L、552R、552L、652R及び、652Lが鈍角、鋭角又は直角状に折れ曲がっている。しかし、熱交換器1A-1Fはこれに限定されない。実施の形態7に係る熱交換器1Gでは、カラー基部751R、751Lに対してカラー先端部752R、752Lが鈍角、鋭角又は直角状に折れ曲がっていない。以下、図17を参照して、実施の形態7に係る熱交換器1Gについて説明する。実施の形態7では、実施の形態1-6と異なる構成について説明する。
図17は、熱交換器1Gの拡大断面図である。なお、図17では、図4に示すV-V断面線と同じ箇所の断面線の断面図を示している。
図17に示すように、熱交換器1Gが備えるフィンカラー750R及び750Lは、フィン20Gの一部が断面視で曲線を描く形状に屈曲して、フィン20Gから起立するカラー基部751R、751Lと、カラー基部751R及び751Lと連続し、断面視で曲線を描く形状に屈曲するカラー先端部752R、752Lと、を有する。
カラー基部751R、751Lは、断面視で弧状に屈曲してフィン20Gから起立している。そして、カラー基部751R、751Lとカラー先端部752R、752Lは、鈍角、鋭角又は直角等の角を形成する部分を有しておらず、滑らかに接続している。また、カラー先端部752R、752Lは、断面視で弧状に屈曲する形状を有する。このため、実施の形態1で説明した第一折り曲げ工程、第二折り曲げ工程で金属板60を正確に折り曲げる必要がない。すなわち、一定の位置、一定の角度で金属板60を折り曲げる必要がない。その結果、高い精度を有する設備、例えば、プレス装置で折り曲げる必要がない。
以上のように、実施の形態7に係る熱交換器1Gは、カラー基部751R、751Lとカラー先端部752R、752Lが角を形成する部分を有しておらず、滑らかに接続されている。このため、カラー先端部752R、752Lをカラー基部751R、751Lに対して正確に折り曲げる工程が不要である。その結果、熱交換器1Gの製造が容易である。
(実施の形態8)
実施の形態1-7に係る熱交換器1A-1Gの製造方法では、組み立て工程で、重ね合わせられたフィン20Aの貫通孔40にチューブ10を挿入する。そして、圧縮工程で、重ね合わせられたフィン20Aを重ね合わせ方向に圧縮して、フィンカラー50R、50Lを弾性変形させ、カラー先端部52R、52Lをチューブ10に当接させる。しかし、組み立て工程と圧縮工程はこれに限定されない。実施の形態8に係る熱交換器1Hの製造方法では、組み立て工程で貫通孔40に挿入されるチューブ10に延長部材80を取り付ける。以下、図18-図22を参照して、実施の形態8に係る熱交換器1Hの製造方法について説明する。実施の形態8では、実施の形態1-7と異なる構成について説明する。まず、組み立て工程で延長部材80をチューブ10に取り付ける背景について説明する。
図18は、実施の形態1-7に係る熱交換器1A-1Gの製造方法で、フィン20A-20Gが有する貫通孔40にチューブ10を挿入して、フィン20A-20Gを圧縮するときの圧縮後の熱交換器1A-1Gの側面図である。
図18に示すように、圧縮工程後の熱交換器1A-1Gは、フィン20A-20GがY方向に圧縮された結果、チューブ10の+Y端にフィン20A-20Gが存在しない部分100が形成されている。これは、圧縮工程で、チューブ10の+Y端から-Y端までの高さに積み重ねられたフィン20A-20GをY方向に圧縮して-Y端側に寄せるからである。その結果、熱交換器1A-1Gでは、チューブ10の長さに対して設置可能なフィン20A-20Gの数よりも、設置されるフィン20A-20Gの数が少なくなってしまう。
そこで、実施の形態8に係る熱交換器1Hの製造方法では、設置されるフィン20A-20Gの数を増加させるため、組み立て工程で貫通孔40に挿入されるチューブ10に延長部材80を取り付ける。次に、図19を参照して延長部材80の構成について説明する。
図19は、熱交換器1Hの製造方法で用いる延長部材80の斜視図である。なお、図19では、理解を容易にするため、圧縮後の熱交換器1Hから延長部材80を取り外すときの延長部材80を示している。
延長部材80は、先端延長部材とも呼ばれる部材であり、チューブ10の端部に設置してチューブ10を延長する。詳細には、図19に示すように、延長部材80は、チューブ10の内部空間に差し込まれる差し込み部81と、差し込み部81がチューブ10の内部空間に差し込まれたときにチューブ10の端部を覆うカバー部82と、を備える。
チューブ10は、実施の形態1で説明したように、断面視で扁平状である。そして、チューブ10は、その断面視扁平の長手方向に並んで、内部空間を仕切る複数の隔壁11を有する。差し込み部81は、それら隔壁11によって仕切られた各小空間に嵌まる柱の形状を有する。
詳細には、差し込み部81は、隔壁11によって仕切られた各小空間の内径よりも小さい外径を有し、先端、すなわち-Y端が尖った円柱の形状を有する。そして、差し込み部81は、それら小空間それぞれに差し込まれるため、小空間と同数だけ設けられている。これにより、差し込み部81それぞれは、小空間それぞれに差し込まれて、小空間の内壁、すなわち、チューブ10の流路の内壁に嵌まる。
また、差し込み部81それぞれの+Y端は、カバー部82に接続されている。これにより、差し込み部81それぞれは、カバー部82に固定されている。
カバー部82は、扁平の板の形状に形成され、チューブ10の管断面外形と同じ形状、同じ大きさの底部を有する。そのカバー部82の底部には、上述した差し込み部81の+Y端が接続されている。そして、カバー部82の底部に対して差し込み部81の円柱軸は、垂直である。これにより、カバー部82は、差し込み部81が小空間に差し込まれたときに、カバー部82の底部がチューブ10の端面を覆う。なお、このとき、カバー部82は、底部がチューブ10の管断面外形と同じ形状、同じ大きさであるため、チューブ10の内部空間に嵌まり込まない。
また、カバー部82は、上記の底部の形状のまま、上方に延在する。これにより、カバー部82は、チューブ10と似た扁平の板の形状である。そして、カバー部82は、差し込み部81が小空間に差し込まれたときに、チューブ10の延在方向にさらに延在して、チューブ10の長さを補う。その結果、カバー部82は、チューブ10と合わせた全体の長さを延ばす。
カバー部82の上端は、X方向視で角が丸められている。これにより、カバー部82は、上述した組み立て工程で、差し込み部81が小空間に差し込まれてチューブ10と連結されたときに、フィン20Hに形成された貫通孔40に挿入しやすい。
なお、差し込み部81は爪部と呼ばれても良い。差し込み部81は、小空間に差し込まれた場合に、その内壁に引っ掛かる爪の形状であっても良い。また、カバー部82は、蓋部と呼ばれても良い。
次に、図20-図22を参照して、延長部材80を用いた熱交換器1Hの製造方法について説明する。
図20は、熱交換器1Hの製造方法で、延長部材80を取り付けたチューブ10をフィン20Hに形成された、図20に示さない貫通孔40に挿入したときのチューブ10及びフィン20Hの側面図である。図21は、熱交換器1Hの製造方法で、フィン20Hを圧縮したときのチューブ10及びフィン20Hの斜視図である。図22は、熱交換器1Hの製造方法で、フィン20Hを圧縮した後、チューブ10から延長部材80を取り外したときのチューブ10及びフィン20Hの側面図である。
まず、実施の形態1で説明した切断工程、第一折り曲げ工程及び、第二折り曲げ工程等を行って、フィン20Hを作製する。そして、作製したフィン20Hを重ね合わせる。このとき、フィン20Hを重ねていき、延長部材80をチューブ10に取り付けたときの、図20に示すチューブ10と延長部材80を合わせた長さL3に近い高さまで、複数のフィン20Hを積み重ねる。
次に、図示しないが、チューブ10の端部に延長部材80を取り付ける。詳細には、上述したように、延長部材80に設けられた差し込み部81をチューブ10の隔壁11内の小空間に差し込んで、チューブ10に延長部材80を取り付ける。
続いて、延長部材80を取り付けたチューブ10をフィン20Hの貫通孔40に挿入する。これにより、図20に示すように、延長部材80とチューブ10それぞれにフィン20Hが複数個装着させる。
次に、実施の形態1で説明した圧縮工程を行う。このとき、圧縮工程では、積み重ねられたフィン20Hから延長部材80が完全に露出するまで、Y方向に圧縮する。また、フィン20Hをチューブ10に接合する。
圧縮工程が行われると、図21に示すように、圧縮された複数のフィン20Hから、チューブ10の端部が露出する。また、延長部材80とチューブ10ではなく、チューブ10にだけフィン20Hが装着される。チューブ10とフィン20Hがこの状態になり、かつ接合された後、図22に示すように、延長部材80をチューブ10から取り外す。これにより、熱交換器1Hが完成する。
なお、延長部材80をチューブ10から取り外すタイミングは、積み重ねられたフィン20Hを圧縮した後、かつチューブ10にフィン20Hを接合する前であっても良い。
以上のように、実施の形態8に係る熱交換器1Hの製造方法では、延長部材80を取り付けたチューブ10を積み重ねられたフィン20Hの貫通孔40に挿入して、延長部材80とチューブ10にフィン20Hを装着し、その後、積み重ねられたフィン20Hを圧縮して、チューブ10にだけフィン20Hを装着する。これにより、チューブ10の全体にフィン20Hが装着される。
実施の形態1-7に係る熱交換器1A-1Gの製造方法では、チューブ10の長さに対して設置可能なフィン20A-20Gの数よりも、設置されるフィン20A-20Gの数が少なくなってしまうことがある。これに対して、実施の形態8に係る熱交換器1Hの製造方法では、チューブ10の長さに対して設置可能なフィン20Hの数と同数のフィン20Hを設置することができる。その結果、設置されるフィン20Hの数を増加させて、熱交換器1Hの放熱性を高めることができる。
また、延長部材80を取り付けたチューブ10を積み重ねられたフィン20Hの貫通孔40に挿入するときに、延長部材80の先端の角が丸められているので、挿入が容易であり、また、チューブ10及びフィン20Hが破損しにくい。
(実施の形態9)
実施の形態8に係る熱交換器1Hの製造方法では、延長部材80を使用し、その延長部材80が差し込み部81を備える。しかし、延長部材80はこれに限定されない。延長部材80は、チューブ10に取り付けられて、チューブ10と合わせた全体の長さを延ばすことができるものであれば良い。実施の形態9に係る熱交換器1Iの製造方法では、延長部材83が差し込み部81を備えない。以下、図23及び図24を参照して、実施の形態9に係る熱交換器1Iの製造方法について説明する。実施の形態9では、実施の形態1-8と異なる構成について説明する。
図23は、熱交換器1Iの製造方法で用いる延長部材83の斜視図である。図24は、延長部材83の底面図である。なお、図23では、図19と同じく、圧縮後の熱交換器1Iから延長部材83を取り外すときの延長部材83を示している。
図23及び図24に示すように、延長部材83は、底面側が開口した筒の形状を有する。そして、その延長部材83の底面側にある開口は、図24に示すように、矩形状であり、その開口には、チューブ10が挿入可能である。延長部材83は、その開口にチューブ10の端部が挿入されることにより、チューブ10の端部に被せられる。これにより、延長部材83は、チューブ10と合わせた全体の長さを延ばす。
また、延長部材83の外形は、底面視で矩形であり、その外形のまま、上に向かって延在する。さらに、延長部材83の先端付近では、角が丸められている。これにより、延長部材83は、組み立て工程で、チューブ10が延長部材83の開口に差し込まれてチューブ10と延長部材83が連結された状態で、フィン20Hに形成された貫通孔40へ挿入することが容易である。
延長部材83を用いた実施の形態9に係る熱交換器1Iの製造方法では、実施の形態8で説明した、延長部材80の差し込み部81をチューブ10内の小空間に差し込んで、チューブ10に延長部材80を取り付ける工程が、延長部材83をチューブ10の端部に被せる工程に置き換わるが、熱交換器1Iの製造方法は、この工程の置き換えを除いて、実施の形態8と同じである。このため、実施の形態9では、熱交換器1Iの製造方法の詳細な説明を省略する。
以上のように、実施の形態9に係る熱交換器1Iの製造方法では、チューブ10の端部に延長部材83を被せることにより、チューブ10に延長部材83を取り付ける。このため、延長部材83の取り付け、取り外しが容易である。
また、熱交換器1Iの製造方法は、実施の形態8と同様に、チューブ10の長さに対して設置可能なフィン20Iの数と同数のフィン20Iを設置して、熱交換器1Hの放熱性を高めることができる。また、実施の形態8と同様に、延長部材83を取り付けたチューブ10を、フィン20Hに形成された貫通孔40へ挿入する作業が容易である。
(実施の形態10)
実施の形態8、9で説明した延長部材80、83は、チューブ10に取り付けられて、チューブ10と合わせた全体の長さを延ばすことができれば良いので、その限りにおいて、延長部材80、83の形状は任意である。実施の形態10に係る熱交換器1Jの製造方法で使用される延長部材84は、実施の形態8の延長部材80差し込み部81と異なる形状のブラシ部85を備える。以下、図25を参照して、実施の形態10に係る熱交換器1Jの製造方法について説明する。実施の形態10では、実施の形態1-9と異なる構成について説明する。
図25は、熱交換器1Jの製造方法で用いる延長部材84の斜視図である。なお、図25では、図19及び図23と同じく、圧縮後の熱交換器1Jから延長部材84を取り外すときの延長部材84を示している。
図25に示すように、延長部材84は、カバー部82の底部に設けられたブラシ部85を備える。
ブラシ部85は、カバー部82の底部から、その底部に垂直な方向に延在する複数の軸部851と、軸部851それぞれから放射状に延在する複数の繊維体852と、を有する。軸部851は、チューブ10の、隔壁11によって仕切られた小空間と同数だけ設けられている。そして、軸部851それぞれは、そのチューブ10の小空間それぞれに挿入可能である。繊維体852は、可撓性を有し、軸部851がチューブ10の小空間に挿入されたときに、その小空間で変形して、小空間を形成する内壁に引っ掛かる。ブラシ部85は、軸部851がチューブ10の小空間に挿入され、かつ繊維体852が小空間を形成する内壁に引っ掛かることにより、その小空間の内壁に保持される。その結果、延長部材84は、チューブ10に取り付けられる。これにより、延長部材84は、チューブ10と合わせた全体の長さを延ばす。
延長部材84を用いた実施の形態10に係る熱交換器1Iの製造方法では、実施の形態8で説明した、延長部材80の差し込み部81をチューブ10内の小空間に差し込む工程が、延長部材84に設けられたブラシ部85をチューブ10内の小空間に差し込む工程に置き換わるが、熱交換器1Iの製造方法は、この工程の置き換えを除いて、実施の形態8と同じである。このため、実施の形態10では、熱交換器1Iの製造方法の詳細な説明を省略する。
なお、ブラシ部85が有する繊維体852と軸部851は、樹脂で形成されると良い。また、ブラシ部85が有する繊維体852は、軸部851から分岐するので、枝部と呼んでも良い。
以上のように、実施の形態10に係る熱交換器1Jの製造方法では、延長部材84に設けられたブラシ部85をチューブ10内の小空間に差し込むことにより、チューブ10に延長部材84を取り付ける。このため、延長部材84の取り付け、取り外しが容易である。
また、熱交換器1Jの製造方法は、実施の形態8及び9と同様に、チューブ10に設置するフィン20Jの数を増やして、熱交換器1Hの放熱性を高めることができる。また、フィン20Hに形成された貫通孔40への挿入が容易である。
(実施の形態11)
上述したように、延長部材80、83、84は、チューブ10に取り付けられて、チューブ10と合わせた全体の長さを延ばすものであれば良い。従って、延長部材80、83、84の形状は、この限りにおいて任意である。実施の形態11に係る熱交換器1Kの製造方法で使用される延長部材86は、延長部材83のブラシ部85と異なる形状を有するワイヤ部87を備える。以下、図26を参照して、実施の形態11に係る熱交換器1Kの製造方法について説明する。実施の形態11では、実施の形態1-10と異なる構成について説明する。
図26は、熱交換器1Kの製造方法で用いる延長部材86の斜視図である。なお、図26では、図19、図23及び図25と同じく、圧縮後の熱交換器1Kから延長部材86を取り外すときの延長部材86を示している。
図26に示すように、延長部材86は、カバー部82の底部にワイヤ部87を有する。
ワイヤ部87は、楕円の輪の形状に加工されたワイヤロープを有する。そして、ワイヤ部87は、そのワイヤロープの輪が弾性変形することにより、チューブ10内の小空間に差し込むことが可能である。ワイヤ部87は、チューブ10内の小空間に差し込まれたときに、弾性変形してチューブ10の小空間を形成する内壁を押圧する。これにより、ワイヤ部87は、チューブ10の内壁を保持する。その結果、延長部材86は、チューブ10に取り付けられ、チューブ10と合わせた全体の長さを延ばす。
延長部材86を用いた実施の形態11に係る熱交換器1Kの製造方法は、実施の形態8で説明した差し込み部81をチューブ10内の小空間に差し込む工程が、延長部材86のワイヤ部87をチューブ10内の小空間に差し込む工程に置き換わることを除いて、実施の形態8と同じである。このため、実施の形態11では、熱交換器1Kの製造方法の詳細な説明を省略する。
なお、ワイヤ部87は、弾性変形してチューブ10の小空間に挿入可能な弾性部材であっても良い。例えば、ワイヤ部87は、チューブ10の小空間に挿入可能なゴム部材であっても良い。このような弾性部材であれば、チューブ10の内壁を押圧して、チューブ10の内壁を保持することができる。その結果、チューブ10に取り付けられて、チューブ10と合わせた全体の長さを延ばすことができる。
以上のように、実施の形態11に係る熱交換器1Kの製造方法では、延長部材86に設けられたワイヤ部87をチューブ10内の小空間に差し込むことにより、チューブ10に延長部材86を取り付けるため、延長部材86の取り付け、取り外しが容易である。
また、熱交換器1Kの製造方法は、実施の形態8-10と同様に、チューブ10に設置するフィン20Jの数を増やして、熱交換器1Hの放熱性を高めることができ、さらに、フィン20Hに形成された貫通孔40への挿入が容易である。
以上、本開示の実施の形態に係る熱交換器1A-1Kについて説明したが、熱交換器1A-1Kはこれに限定されない。例えば、実施の形態1-11では、チューブ10が管断面扁平状の扁平管であるが、熱交換器1A-1Kでは、チューブ10の管断面形状は、フィン20A-20Kの貫通孔40に挿入可能である限りにおいて、任意である。例えば、チューブ10が管断面円形の円管であっても良い。
また、実施の形態1-11では、フィンカラー50R、50L、250R、250L、350R、350L、450R、450L、650R、650L、750R、750Lが、フィン20A-20Kの一部を切り起こすことにより形成されている。しかし、フィンカラー50R、50L、250R、250L、350R、350L、450R、450L、650R、650L、750R、750Lはこれに限定されない。フィンカラー50R、50L、250R、250L、350R、350L、450R、450L、650R、650L、750R、750Lは、フィン20A-20Kと連結していれば良い。このため、製造工程が増えるものの、例えば、フィンカラー50R、50L、250R、250L、350R、350L、450R、450L、650R、650L、750R、750Lは、フィン20A-20Kにロウ付けされていても良い。
また、実施の形態1-11では、カラー基部51R、51L、451R、451L、751R、751Lの形状が正面視矩形状であるが、カラー基部51R、51L、451R、451L、751R、751Lはこれに限定されない。カラー基部51R、51L、451R、451L、751R、751Lは、フィン20A-20Kの、貫通孔40から離れた箇所でフィン20A-20Kと連結し、その連結部分から貫通孔40までの距離だけ延在していれば良い。そして、カラー基部51R、51L、451R、451L、751R、751Lは、フィン20A-20Kと連結したまま、傾斜した状態に弾性変形していれば良い。このため、カラー基部51R、51L、451R、451L、751R、751Lの形状は、この限りにおいて、任意である。例えば、カラー基部51R、51L、451R、451L、751R、751Lは、カラー先端部52R、52L、452R、452L、552R、552L、652R、652L、752R、752Lに向かうに従い幅が狭くなる板の形状であっても良い。
実施の形態1-11では、カラー先端部52R、52L、452R、452L、552R、552L、652R、652L、752R、752Lの一部の形状は、貫通孔40を切り欠いて形成していることから、貫通孔40の一部の形状と同形である。しかし、カラー先端部52R、52L、452R、452L、552R、552L、652R、652L、752R、752Lはこれに限定されない。カラー先端部52R、52L、452R、452L、552R、552L、652R、652L、752R、752Lは、カラー基部51R、51L、451R、451L、751R、751Lの貫通孔40の側に設けられ、カラー基部51R、51L、451R、451L、751R、751Lがフィン20A-20Kに対して傾斜した形状に弾性変形することにより、チューブ10に当接すれば良い。カラー先端部52R、52L、452R、452L、552R、552L、652R、652L、752R、752Lは、この限りにおいて、その形状は任意である。例えば、貫通孔40の内側に形成された切断線によって切り起こされ、貫通孔40の形状と異なるものであっても良い。
実施の形態1-11では、フィン20A-20Kが凸部30を有しているが、凸部30は任意の構成である。例えば、フィン20A-20Kは、凸部30が形成されてない平面を有しても良い。
実施の形態1-11に係る熱交換器1A-1Kの製造方法では、予め特定の長さに加工されたチューブ10を、重ね合わせられたフィン20Aの貫通孔40に挿入している。その結果、挿入後にチューブ10を切断していない。しかし、熱交換器1A-1Kの製造方法はこれに限定されない。熱交換器1A-1Kの製造方法で、挿入後に、チューブ10を切断しても良い。
図27は、本開示の実施の形態1に係る熱交換器1Aの製造方法の変形例で、重ね合わされた複数のフィン20Aそれぞれが有する貫通孔40にチューブ10を挿入したときのチューブ10及びフィン20Aの側面図である。図28は、その重ね合わされた複数のフィン20Aを圧縮したときのチューブ10及びフィン20Aの側面図である。図29は、重ね合わされた複数のフィン20Aを圧縮した後に、チューブ10を切断したときのチューブ10及びフィン20Aの側面図である。
図27に示すように、重ね合わされた複数のフィン20Aの、重ね合わせ方向の全体の厚みより十分に長いチューブ10を用いて、熱交換器1A-1Kを製造しても良い。この場合、図28に示すように、重ね合わされた複数のフィン20Aを圧縮し、その後、図29に示すように、チューブ10を切断しても良い。このとき、チューブ10は、ローラー式のカッターで切断されると良い。当然ながら、チューブ10の切断手段は、ローラー式のカッター以外の方式であっても良い。切断して得たチューブ10を別の熱交換器1A-1Kに転用しても良いことは言うまでもない。
このようにチューブ10を切断するタイミングを変更することにより、重ね合わされた複数のフィン20Aから露出する、チューブ10の端部の長さを適宜調整すれば良い。そして、このチューブ10の端部の長さを調整することにより、チューブ10の長さに対するフィン20Aの数を増やして、熱交換性能を高めても良い。
本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。
本出願は、2019年4月16日に出願された日本国特許出願特願2019-77575号及び、2020年1月15日に出願された日本国特許出願特願2020-4577号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願2019-77575号及び特願2020-4577号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
1A-1K熱交換器、10 チューブ、11 隔壁、20A-20K フィン、30 凸部、40 貫通孔、41U,41L 窪み、42R,42L 切り欠き、50R,50L フィンカラー、51R,51L カラー基部、52R,52L カラー先端部、60 金属板、61,62,63R,63L 切断線、70 プレート、71 貫通孔、80,83,84,86 延長部材、81 差し込み部、82 カバー部、85 ブラシ部、87 ワイヤ部、100 部分、240 貫通孔、242R,242L 切り欠き、250R,250L フィンカラー、340 貫通孔、342R,342L 切り欠き、350R,350L フィンカラー、450R,450L フィンカラー、451R、451L カラー基部、452R,452L カラー先端部、552R,552L カラー先端部、560 屈曲部、611U,611L 半円部、612R,612L 未切断線、650R,650L フィンカラー、652R,652L カラー先端部、560 屈曲部、750R,750L フィンカラー、751R,751L カラー基部、752R,752L カラー先端部、851 軸部、852 繊維体、D 距離、G 隙間、L2,L3,LL,LL1,SL,SL1 長さ、W,W2 幅、P,Q 直線。

Claims (18)

  1. チューブが挿入可能な貫通孔を有する板状の本体部と、
    前記本体部に設けられ、かつ前記貫通孔から離れた連結部分で前記本体部と連結し、前記連結部分から前記貫通孔までの距離だけ延在すると共に、前記本体部と連結したまま、傾斜した状態に弾性変形可能な複数の基部及び、前記貫通孔に前記チューブが挿入されたときに前記複数の基部が前記本体部に対して傾斜した形状に弾性変形することにより、前記チューブに当接し、前記複数の基部によってそれぞれ支持された複数の先端部を有し、前記先端部それぞれに対して前記基部が複数個設けられ、前記先端部それぞれを複数個の前記基部が支持するカラー部と、
    を備えるフィン。
  2. 請求項1に記載の複数のフィンと、
    前記貫通孔に挿入され、冷媒が流通するチューブと、
    を備え、
    前記複数のフィンは、前記本体部が有する板面同士を対向させた状態で隣り合わされ、
    前記基部が前記本体部に対して傾斜した形状に弾性変形することにより、前記先端部が前記チューブに当接するとともに隣り合う他の前記フィンが備える前記本体部に当接した、
    熱交換器。
  3. 前記本体部は、前記貫通孔から前記連結部分へ延在する2つの切れ込みを有し、
    前記基部は、前記2つの切れ込みによって前記本体部から分離された板の形状を有し、
    前記先端部は、前記基部から、前記基部が前記連結部分から延在する方向へさらに延在し、前記基部と連続する板である、
    請求項2に記載の熱交換器。
  4. 前記基部は、前記連結部分で、前記本体部の一方の面の側へ起立し、
    前記先端部は、前記基部から前記一方の面の側へ折れ曲がっている、
    請求項3に記載の熱交換器。
  5. 前記先端部は、屈曲している、
    請求項3又は4に記載の熱交換器。
  6. 前記先端部は、前記チューブに向かって突出する凸部と、前記凸部に隣接し、前記凸部が突出する方向と反対の方向に窪む凹部と、を有する、
    請求項2から5のいずれか1項に記載の熱交換器。
  7. 前記チューブは、管断面扁平状であり、
    前記貫通孔は、前記チューブが挿入可能な扁平の形状に形成され、
    前記基部は、前記連結部分から前記貫通孔の短手方向に向かって延在し、
    前記先端部は、前記チューブの、管断面の短手方向に向いた側面に当接する、
    請求項2から6のいずれか1項に記載の熱交換器。
  8. 金属板に、チューブが挿入可能な孔の形状に第一切断線を入れると共に、その一部に未切断部を残し、さらに、前記未切断部の両側それぞれに、前記第一切断線から離れる方向に延在する第二切断線を入れる切断工程と、
    前記未切断部の両側それぞれに形成された前記第二切断線が延在した先で、前記第二切断線と前記第一切断線で囲まれた、前記金属板の一部を折り曲げることにより、前記金属板の一部を前記金属板の残りの部分に対して起立させ、前記第一切断線で囲まれた貫通孔を有する本体部を形成する第一折り曲げ工程と、
    前記金属板の一部の、前記第一切断線と前記第二切断線の境界である前記未切断部を折り曲げることにより、前記第一切断線で囲まれた先端部及び、前記第二切断線で挟まれ、前記先端部を支持する基部を有するカラー部を形成する第二折り曲げ工程と、
    を備えるフィンの製造方法。
  9. 前記切断工程では、前記チューブが挿入可能な孔の互いに対向する位置に、前記未切断部を2つ形成する、
    請求項8に記載のフィンの製造方法。
  10. 請求項8又は9に記載のフィンの製造方法によって製造されたフィンを、前記金属板の一部が前記金属板の残りの部分に対して起立する側の面を同じ方向に向けて重ね合わせる重ね合わせ工程と、
    前記貫通孔に前記チューブを挿入して、前記フィンと前記チューブを組み立てる組み立て工程と、
    重ね合わせた前記フィンを重ね合わせ方向に圧縮して前記基部を弾性変形させ、前記先端部を前記チューブに当接させる圧縮工程と、
    を備える熱交換器の製造方法。
  11. 前記組み立て工程では、前記チューブの一端に延長部材を取り付け、前記延長部材が取り付けられた前記チューブを前記貫通孔に挿入し、
    前記圧縮工程では、前記フィンの圧縮後、前記延長部材を前記チューブから取り外す、
    請求項10に記載の熱交換器の製造方法。
  12. 前記延長部材は、前記チューブの一端から前記チューブの内部空間に差し込み可能な差し込み部と、該差し込み部が前記内部空間に差し込まれた場合に、前記チューブの一端に被さるカバー部と、を備える、
    請求項11に記載の熱交換器の製造方法。
  13. 前記差し込み部は、前記チューブの内部空間に差し込み可能な軸部及び、該軸部から放射状に延在する複数の繊維体を有する、
    請求項12に記載の熱交換器の製造方法。
  14. 前記差し込み部は、前記チューブの内部空間に差し込み可能なワイヤロープを有する、
    請求項12に記載の熱交換器の製造方法。
  15. 前記組み立て工程では、前記差し込み部を前記チューブの一端から前記チューブの内部空間に差し込んで、前記延長部材を前記チューブの一端に取り付ける、
    請求項12から14のいずれか1項に記載の熱交換器の製造方法。
  16. 前記カバー部は、前記チューブが挿入可能な筒の形状を有する、
    請求項12に記載の熱交換器の製造方法。
  17. 前記組み立て工程では、前記カバー部に前記チューブの一端を挿入して、前記延長部材を前記チューブの一端に取り付ける、
    請求項16に記載の熱交換器の製造方法。
  18. 前記組み立て工程では、重ね合わせた前記フィンに前記起立する側の面と反対側の面の側から、前記貫通孔に前記チューブを挿入する、
    請求項10から17のいずれか1項に記載の熱交換器の製造方法。
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