JP7209825B2 - 熱交換器、管継手および管の接続方法 - Google Patents

Description

本開示は、熱交換器、管継手および管の接続方法に関する。

空気調和機、冷凍機などに搭載される熱交換器の一形態として、フィンチューブ型熱交換器が知られている。フィンチューブ型熱交換器は、帯板状に形成されたフィンと、扁平形状断面を有する伝熱管とから構成される。冷媒の流路を形成するため、伝熱管は円管により冷媒の分配器およびヘッダに接続され、さらに、相互に接続されている。

伝熱管と円管とは断面形状が互いに異なるため、管継手により相互に接続される。この種の管継手は、従来、特許文献１に開示されているように、円管の一端部を拡径して扁平形状にすることにより形成されていた。

特許第５６４５８５２号公報 特許第６３５５４７３号公報

近年、伝熱管は、性能向上の観点から、扁平形状の短軸側寸法が縮小化し且つ扁平形状の長軸側寸法が拡大化する傾向にある。このため、管の端末部を加工して管継手を形成する場合、管端末部の変形量が増加している。しかし、管の材料の伸び量が増大すれば、管の減肉が生じ、加工限界を超えると破断する可能性がある。たとえ加工できたとしても、耐圧性能を維持するための肉厚を確保することは困難になる。

このような問題を解決するため、特許文献２には、２つの継手部材を接合して形成される扁平形状継手を用いて、断面扁平形状の伝熱管と円管とを接続する技術が開示されている。ここで、継手部材同士の接合、管と継手との接続は、ろう付により実現される。

ろう付けにより継手部材同士を接合する際、酸化膜除去を目的として塗布されるフラックスなどが接合面に残留していると、接合箇所にろうが均一に供給されなくなる。
そのため、ろうが多い部分と少ない部分が接合箇所に発生し、部材の接合不良が生じることがある。部材の接合不良が生じた場合には、管継手の耐圧性能が低下する。一方で、部材の接合箇所にろうが多量に供給されると、ろうが伝熱管の冷媒流路を塞ぎ易くなる。ろうが伝熱管の冷媒流路を塞いだ場合には、伝熱管の伝熱性能が低下する。

特許文献２には、これらの課題についての認識が存在しない。このため、接合不良が生じ、耐圧性能が低下し、また、伝熱管の冷媒流路が閉塞し、伝熱管の伝熱性能が低下するおそれがある。

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、接合不良が発生しにくく、冷媒流路の閉塞がおこりにくい管継手と管の接続方法、およびその管継手を用いた熱交換器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示に係る熱交換器は、冷媒の流路が形成された第１の管と、冷媒の流路が形成され、第１の管と断面形状の異なる第２の管と、第１の管が挿入された第１の差込み口と第２の管が挿入された第２の差込み口とを備え、第１の管の流路と第２の管の流路とを接続する管継手と、を備える。管継手は、第１管継手部材と第２管継手部材とが、それらの接合面が接合材により接合されて形成される。第１管継手部材と第２管継手部材とは、それぞれ、組み合わされて第１の差込み口を形成する第１の窪み部と第２の差込み口を形成し、第１の窪み部と異なる形状を有する第２の窪み部を有する。第１管継手部材と第２管継手部材との少なくとも一方は、接合面に第１の溝部を有する。第１の溝部は、第１の管が延びる方向に平行な方向であって第１の窪み部にそって延伸する第１の部分と、第２の管が延びる方向に平行な方向であって第２の窪み部にそって延伸する第２の部分と、第１の部分が延伸する方向に交わる方向に延伸し、第１の部分と第２の部分とを接続する第３の部分と、を有する。

本開示によれば、第１管継手部材と第２管継手部材との少なくとも一方には溝部が形成されている。このため、第１管継手部材の接合面と第２管継手部材の接合面とを接合する際に、溶融した接合材の一部が溝部に流入しうる。これにより、溶融した接合材の流動性が高まり、接合材の均一性が高まり、接合不良が発生しにくくなる。また、余剰の接合材の一部が溝部に流入しうるので、冷媒流路の閉塞がおこりにくくなる。

本開示の実施の形態に係るフィンチューブ型熱交換器の一例を示す部分斜視図 （Ａ）実施の形態に係るフィンチューブ型熱交換器の伝熱管、円管およびこれらを把持する管継手の斜視図、（Ｂ）図２（Ａ）の分解斜視図 実施の形態に係る管継手を構成する第１管継手部材の正面図 （Ａ）実施の形態に係る管継手と伝熱管および円管との位置関係を示す図、（Ｂ）図４（Ａ）のＢ－Ｂ線矢視断面図、（Ｃ）図４（Ａ）のＣ－Ｃ線矢視断面図 実施の形態において、溝部によるろう材の流れの誘導を説明する図 （Ａ）、（Ｂ）、それぞれ、変形例に係る第１管継手部材の正面図 変形例に係る第１管継手部材の斜視図 変形例に係る第１管継手部材の斜視図 （Ａ）、（Ｂ）、それぞれ、変形例に係る第１管継手部材の斜視図 変形例に係る第１管継手部材の正面図 変形例に係る第１管継手部材の正面図

以下、本開示の実施の形態に係る管継手とその製造方法、およびその管継手を用いた熱交換器を、図面を参照して説明する。なお、理解を容易にするため、管継手の配列方向をＸ軸方向、伝熱管の延在方向をＺ軸方向、Ｘ軸方向とＺ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とするＸＹＺ直交座標を設定し、これを適宜参照して説明する。また、ろう材は「接合材」の例である。

図１に示すように、本実施の形態に係る熱交換器１００は、複数のフィン１と、複数のフィン１に挿通された伝熱管２と、伝熱管２の端部と図示せぬ分配器またはヘッダとを接続する円筒形状の円管４と、伝熱管２の端部同士を接続するＵベンド管５と、伝熱管２と円管４またはＵベンド管５とを接続する管継手３と、を備える。

フィン１は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属から形成された、厚さ０．０９～０．２ｍｍの薄板状の部材である。フィン１は、Ｚ軸方向に複数枚、互いに平行かつ等間隔に積層されて配置されている。図１では、積層された複数枚のフィン１を集合的に示している。互いに隣接するフィン１の間には、熱交換用の空気が流通する空間が形成されている。隣接するフィン１の間隔は、熱交換器１００の特性により決定され、例えば、１．０ｍｍ～２．０ｍｍである。また、フィン１の表面には、防食、防汚、親水または撥水を目的として、処理膜が設けられることが望ましい。

フィン１の積層体は、Ｙ軸方向に２段に配置されている。区別のため、図１で上段のフィンをフィン１、下段のフィンをフィン８と呼ぶこととする。

各フィン１と８の長手方向には、等間隔に複数の穴または溝が形成されている。各穴または溝（以下、穴として説明する）は、伝熱管２が挿入される箇所であり、伝熱管２の断面形状およびサイズに対応した形状およびサイズを有する。

伝熱管２は、管の断面がオーバル形状、すなわち長円形の扁平な管である。熱交換効率の観点から、伝熱管２の内部の冷媒の流路は多数の隔壁により区切られ、複数の冷媒流路に区分されている。伝熱管２の材料は、主としてアルミニウムまたはアルミニウム合金である。伝熱管２は、押し出し成形、引き抜き成形により、成形される。孔食の発生に伴う管内冷媒の漏洩を防止するために、伝熱管２には、亜鉛の溶射処理が施されて、犠牲酸化層が形成されている。伝熱管２のオーバル形状の長手方向の長さは、フィン１、フィン８の幅、すなわちＹ軸方向の長さよりも短く、フィン１、フィン８に形成された穴の長さに等しい。

伝熱管２は、フィン１と８に形成された穴に挿入されている。各伝熱管２は、ろう付けにより、フィン１または８に固定されている。

円管４は、直線状の円管である。円管４は、一端部が伝熱管２の端部に接続され、他端部が図示せぬ分配器またはヘッダに接続されている。分配器から円管４を介して複数の伝熱管２に冷媒６が分配され、また、複数の伝熱管２から円管４を介してヘッダに冷媒６が流入して集約される。

Ｕベンド管５は、円管をＵ字状に湾曲させて形成されており、少なくともその端部において円管４と同一の外径を有する。Ｕベンド管５の一端部は、フィン１に装着された伝熱管２の端部に接続され、他端部は、フィン８に装着された伝熱管２の端部に接続され、冷媒６の流路を接続する。

このようにして、分配器→円管４→伝熱管２→Ｕベンド管５→伝熱管２・・・伝熱管２→円管４→ヘッダという冷媒６の複数の流路が形成されている。

円管４とＵベンド管５とは、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成される。円管４は、例えば、押し出し成形、引き抜き成形により、成形される。Ｕベンド管５は、円管を湾曲させて形成される。孔食の発生に伴う管内の冷媒６の漏洩を防止するために、円管４とＵベンド管５には、亜鉛の溶射処理が施されることが望ましい。

管継手３は、図２（Ａ）に例示するように、伝熱管２の端部と円管４の端部またはＵベンド管５の端部を接続する。
以下、伝熱管２と円管４とを接続する場合を例に管継手３の詳細を説明する。伝熱管２とＵベンド管５とを接続する場合も同様である。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、管継手３は、平板状の部材である第１管継手部材３ａと、第１管継手部材３ａにろう材により接合された平板状の部材である第２管継手部材３ｂと、を備える。

図３に示すように、第１管継手部材３ａは、平板の一面の中央部に形成された窪み部である閉塞防止部３Ｚと、閉塞防止部３Ｚから第１管継手部材３ａの一端部まで形成された窪み部である伝熱管把持部３Ｘと、閉塞防止部３Ｚから第１管継手部材３ａの他端部まで形成された半円筒形の窪み部である円管把持部３Ｙと、伝熱管把持部３Ｘ、円管把持部３Ｙおよび閉塞防止部３Ｚに沿って形成された窪み部である溝部３ｃと、を備える。

一方、第２管継手部材３ｂは、第１管継手部材３ａと接合面に対して面対称あるいは軸対称に形成されている部材である。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１管継手部材３ａの接合面と第２管継手部材３ｂの接合面は、ろう材により、互いに接合されている。

第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂの対向する伝熱管把持部３Ｘが形成する第１の差込み口に伝熱管２の端部が挿通され保持されている。また、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂの対向する円管把持部３Ｙが形成する第２の差込み口に円管４の端部が挿通され保持されている。なお、伝熱管２は第１の管の例、円管４は第２の管の例である。

第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂは、それぞれ、アルミニウム合金から形成される心材の層と、心材よりも融点の低いアルミニウム合金などのろう材の層と、亜鉛を多く含むアルミニウム合金から形成される犠牲陽極層の３層構造を有するクラッド材を用いて形成される。

第２管継手部材３ｂは第１管継手部材３ａと面対称あるいは軸対称に形成されている部材である。以下、第１管継手部材３ａを例に、より詳細にその構成を説明する。

図４（Ａ）～（Ｃ）に示すように、第１管継手部材３ａの伝熱管把持部３Ｘは、伝熱管２の端部を把持可能に形成された窪み部である。伝熱管把持部３Ｘは、把持の対象である伝熱管２の端部の半体を収納可能な外形およびサイズを有する。伝熱管把持部３Ｘは、第１の窪み部の例である。

また、円管把持部３Ｙは、円管４の端部を把持可能に、半円筒形状に形成された窪み部である。円管把持部３Ｙは、把持の対象である円管４の端部の半体を収納可能な外形およびサイズを有する。円管把持部３Ｙは、第２の窪み部の例である。

閉塞防止部３Ｚは、冷媒６の流路へのろう詰まりを防止するための窪み部である。図３に示すように、閉塞防止部３Ｚは、第１管継手部材３ａの接合面の中央部分に形成される。閉塞防止部３Ｚは、伝熱管把持部３Ｘと円管把持部３Ｙとの間に位置し且つこれらに連通している。閉塞防止部３ＺのＹ方向の長さは、伝熱管把持部３ＸのＹ方向の長さより長く形成されている。また、閉塞防止部３Ｚは、伝熱管把持部３Ｘよりも深く形成されている。閉塞防止部３Ｚは、第３の窪み部の例である。
以下、伝熱管把持部３Ｘ、円管把持部３Ｙ、閉塞防止部３Ｚ、を単に窪み部３Ｘ、３Ｙ、３Ｚと呼ぶことがある。

図４に示すように、溝部３ｃは、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂの接合面に形成されている。溝部３ｃは、伝熱管把持部３Ｘと円管把持部３Ｙと閉塞防止部３Ｚに沿って、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂのＺ方向の一端から他端まで全体に延在している。溝部３ｃは、そのＸ－Ｙ断面の径またはサイズが、伝熱管把持部３Ｘと円管把持部３Ｙと閉塞防止部３ＺのＸ－Ｙ断面の径またはサイズよりも小さく、溶融状体のフラックスおよびろう材を毛細管現象で誘導する程度の細さを有する。本例においては、溝部３ｃは、第１から第３の窪み部３Ｘ、３Ｙ、３Ｚ、外部空間のいずれとも連通しておらず、閉空間を形成している。熱交換器１００の完成状態では、製造過程のろう付け工程で生じた余剰のフラックス、ろう材などが溝部３ｃに収容されている。溝部３ｃは、第１の溝部の例である。

窪み部３Ｘ、３Ｙ、３Ｚ、および溝部３ｃは、平板状の第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂとを、それぞれ、プレス加工することにより形成される。

図４（Ａ）に示すように、伝熱管２の端部は、その先端が、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂの閉塞防止部３Ｚ内に突出した状態で配置されている。同様に、円管４の端部も閉塞防止部３Ｚ内に突出した状態で配置されている。このため、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、伝熱管２の端部は、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂの内壁から離間して非接触の状態で配置されている。同様に、図４（Ａ）、（Ｃ）に示すように、円管４の端部は、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂの内壁から離間して非接触の状態で配置されている。

第１管継手部材３ａの接合面と第２管継手部材３ｂの接合面とはろう付けにより固定されている。また、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂの伝熱管把持部３Ｘが形成する第１の差込み口と、伝熱管２の端部とも、ろう付けにより接合されている。また、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂの円管把持部３Ｙが形成する第２の差込み口と、円管４の端部とも、ろう付けにより接合されている。

なお、図２に示すように、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂとの対向する位置には、一方に凸状、他方に凹状となる嵌合部７が形成されている。凸状の嵌合部７と凹状の嵌合部７とを嵌合することにより、両者は位置合わせされると共に固定されている。

このような構成により、断面扁平形状の伝熱管２と断面円形の円管４とが管継手３により接続され、冷媒６の流路が形成される。

次に、熱交換器１００の組み立て方法について説明する。
まず、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂとを形成するため、アルミニウム合金から形成される心材の層と、心材よりも融点の低いアルミニウム合金などのろう材の層と、亜鉛を多く含むアルミニウム合金から形成される犠牲陽極層との３層構造を有するクラッド材を用意する。次に、このクラッド材をプレスして、伝熱管把持部３Ｘ、円管把持部３Ｙ、閉塞防止部３Ｚ、溝部３ｃ、嵌合部７をそれぞれ形成し、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂを形成する。

次に、フィン１を一定間隔で積層して、その穴に伝熱管２を挿通する。同様に、フィン８を一定間隔で積層して、その穴に伝熱管２を挿通する。次に、ろう付けにより、フィン１と挿通した伝熱管２とを互いに固定する。同様に、フィン８と挿通した伝熱管２とをろう付けにより互いに固定する。

次に、各伝熱管２と円管４またはＵベンド管５とを管継手３を用いて接続する。
なお、以下では、伝熱管２と円管４との接続を例に接続方法を説明する。
まず、金属表面の酸化皮膜および汚れを除去する。金属表面において「ぬれ」をスムーズに発生および継続させるため、第１管継手部材３ａおよび第２管継手部材３ｂ、伝熱管２と円管４の端部の接合面にフラックスを塗布する。

次に、図４（Ａ）に示すように、第１管継手部材３ａの伝熱管把持部３Ｘに伝熱管２の端部の半体部分を配置するとともに、第１管継手部材３ａの円管把持部３Ｙに円管４の端部の半体部分を配置する。このとき、伝熱管２の端部および円管４の端部を閉塞防止部３Ｚ内に位置させる。ここで、閉塞防止部３Ｚは、伝熱管把持部３Ｘおよび円管把持部３ＹよりもＹ軸方向に大きく且つＸ軸方向に深いため、伝熱管２の端部と円管４の端部とは、図４（Ａ）～（Ｃ）に示すように、管継手３の内壁と接触しない。

伝熱管把持部３Ｘと伝熱管２との接合面、円管把持部３Ｙと円管４との接合面などにもフラックスを塗布する。

次に、第２管継手部材３ｂの嵌合部７を第１管継手部材３ａの嵌合部７に嵌合して、図２に示すように、第２管継手部材３ｂの接合面と第１管継手部材３ａの接合面とを当接させる。

次に、フラックスが塗布された箇所を中心に、管継手３を加熱する。これにより、フラックスが溶融し、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂの接合面をフラックスが移動し、酸化皮膜および汚れが除去される。このとき、毛細管現象により、図５に示すように、溶融したフラックスが矢印ＦＬで示すように溝部３ｃに流れ込み、接合面全体でのフラックスの流動が促進される。

さらに加熱することにより、ろう材を溶融する。このとき、毛細管現象により、図５に示すように、溶融したろう材が矢印ＦＬで示すように溝部３ｃに流れ込む。これにより、接合面全体での、溶融状態のろう材の流動が促進され、ろう材の不均一な供給などが改善される。

その後、全体を自然冷却する。これにより、溶融したろう材が一体となって固化し、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂとがろう付け接合されて管継手３が形成される。さらに、管継手３と伝熱管２、管継手３と円管４、が互いにろう付接合される。

このようにして、円管４とＵベンド管５を装着し、さらに、分配器、ヘッダなどと接続することで、熱交換器１００の組み立てが完了する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ろう付接合の工程で、溝部３ｃが、除去された酸化膜、汚れ、溶融した過分なフラックスおよびろう材の流れを毛細管現象により誘導し、流動性を高め、それらの一部を収容する。そのため、フラックスとろう材が接合面に均一に供給され、部材の接合不良の発生を予防することができる。これにより、耐圧性能を満たすことができる。

また、ろう付接合の際に、溶融した過分なフラックス、ろう材が溝部３ｃに収容される。このため、冷媒６の流路にフラックス、ろう材が進入することを防止することができる。そのため、フラックス、ろう材による冷媒６の流路の閉塞が防止される。さらに、伝熱管２および円管４の端部が周囲の内壁に接していない。このため伝熱管２あるいは円管４の冷媒６の流路にフラックスおよびろう材が進入することを防止することができる。フラックス、ろう材による冷媒６の流路の閉塞が防止される。したがって、伝熱管２の伝熱性能の低下が予防される。

そして、本実施の形態において、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂとが組み合わされることにより、管継手３が作成される。そのため、一つの部材を加工して管継手を形成する場合と比較して、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂそれぞれに対する加工が少なくてすむ。

なお、この実施の形態においては、ろう材をクラッド材から供給する。クラッド材は圧延によって製造されるため、製造可能なろう材の量に制限があり、また、細かな調整が難しい。このため、ろう材不足によるろう切れを抑制するため、ろう材量を多めに設定する必要がある。しかし、ろう材の供給が過多であると、供給過多による冷媒６の流路がろう詰まりが発生するおそれがある。本実施の形態によれば、溝部３ｃが存在することにより、過分なろう材を溝部３ｃに収容して溜めることができ、ろう詰まりを防止できる。

以上、本開示の実施の形態を説明したが、本開示は上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、フラックス、クラッド材を使用せず、ペーストろう、置きろうを使用してもよい。これらのろうを用いた接合であっても、接合に必要となる以上のろう材については溝部３ｃに溜めることができるため、供給するろう材の量の制御が容易となり、且つろう詰まりを抑制することによって伝熱性能を満たすことができる。さらに、毛細管現象によってろうの流れを誘導できる。従って、必要な部分をろう付けでき、耐圧性能を満たすことができる。

溝部３ｃは、接合時のフラックス、ろう材の流れを誘導できれば、その位置、形状、数などは適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態においては、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂの両方に溝部３ｃを形成したが、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂの一方のみに溝部３ｃを形成してもよい。

また、図６（Ａ）に示すように、溝部３ｃａを直線状に延在させて形成してもよい。また、図６（Ｂ）に例示するように、窪み部３Ｘ、３Ｙ、３Ｚの上方にも溝部を形成してもよい。また、窪み部３Ｘ、３Ｙ、３Ｚの上方のみに溝部を形成してもよい。
さらに、複数の溝部３ｃｂを形成してもよい。複数の溝部を形成する場合には、それを分布させて、溝部３ｃと同様に、全体として、接合面の全体にろう材の流れを誘導することが望ましい。複数の溝部は、閉塞防止部３Ｚの下方のみ、上方のみ、下方と上方の両方に形成されてもよい。
また、溝部３ｃ、３ｃａ、３ｃｂの断面形状は、毛細管現象によりフラックス、ろう材の流れを誘導できれば、任意である。

さらに、図７に示すように、溝部３ｃと閉塞防止部３Ｚとを連通する溝部３ｄを形成してもよい。溝部３ｄを設けることにより、ろう付け工程時に閉塞防止部３Ｚに流れ込んだ溶融状体のフラックスあるいはろう材を溝部３ｃに流して溜めることができる。また、ペーストろう、置きろうなどで、閉塞防止部３Ｚに供給された過多なろう材を積極的に溝部３ｃに排出することも可能となる。これにより、冷媒６の流路のろう詰まりを防止することができる。なお、溝部３ｃおよび溝部３ｄは、閉塞防止部３Ｚの上部と下部の両方に形成されてもよい。その数は任意である。また、閉塞防止部３Ｚの上部のみまたは下部のみに形成されてもよい。溝部３ｄは、第３の溝部の例である。

また、図８に示すように、溝部３ｃと管継手３の外部とを連通する溝部３ｅを形成してもよい。これにより、ろう付け工程時に溝部３ｃに流れ込んだ溶融状態のフラックスあるいはろう材を外部に積極的に流して排出することができる。ペーストろう、置きろうなどで、供給された過多なろう材についても積極的に溝部３ｃに排出することも可能となる。これにより、冷媒６の流路のろう詰まりを防止することができる。なお、溝部３ｃおよび溝部３ｅは、窪み部３Ｘ、３Ｙ、３Ｚの上部と下部の両方に形成されてもよく、上部のみまたは下部のみに形成されてもよい。さらに、溝部３ｅは、複数箇所で、溝部３ｃと管継手３の外部とを連通してもよい。溝部３ｅは、第２の溝部の例である。

さらに、図９（Ａ）に例示するように、溝部３ｃの代わりに管継手３の外部と閉塞防止部３Ｚとを連通する溝部３ｆを形成してもよい。この場合、溝部３ｆは、毛細管現象により、溶融状態のフラックス、ろう材の流れを誘導し、且つ、過剰なフラックスおよびろう材を外部に流して排出することができる。

さらに、図９（Ｂ）に示すように、溝部３ｆと共に溝部３ｃを備えてもよい。溝部３ｃおよび溝部３ｆは、前述の溝部３ｄと同様に、閉塞防止部３Ｚの上部と下部との両方に形成されてもよく、また、上部のみまたは下部のみに形成されてもよい。溝部３ｆは、複数箇所において、第１管継手部材３ａと閉塞防止部３Ｚとを連通してもよい。溝部３ｆは、第２の溝部の例である。

なお、溝部３ｃ、３ｃａ、３ｃｂ、３ｄ、３ｅ、３ｆの断面形状は、半円形、四角形、三角形などの多角形形状であってもよい。また、第１と第２の管継手部材３ａ、３ｂの何れか一方あるいは両方に設けられてもよい。ただし、毛細管現象により余剰なフラックス、ろう材の流れを誘導し、一部を貯留または排出できることが望ましい。

上記実施の形態では、耐蝕性を高めるため、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂとを、亜鉛を多く含むアルミ層を有するクラッド材から形成する例を説明した。これに限らず、例えば、管継手３を構成するベア材に、後工程で、亜鉛を溶射し、犠牲陽極層を形成してもよい。

また、図１では、フィン１の積層体とフィン８の積層体とを重ねて配置する例を示したが、積層体の数と配置は任意である。また、フィン１、８に穴を形成して、この穴に伝熱管２を挿通する例を示したが、フィン１、８を伝熱管２に固定する手法は任意である。

また、上記実施の形態においては、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂとの接合面の少なくとも一方に溝部を形成した。この開示はこれに限定されない。図１０に示すように、管継手部材の伝熱管把持部３Ｘ、円管把持部３Ｙまたはその両方に、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂとの接合面からつながる溝部３ｇを形成してもよい。さらに、伝熱管把持部３Ｘおよび円管把持部３Ｙに溝部３ｈを形成してもよい。

接合面から伝熱管把持部３Ｘまたは円管把持部３Ｙにかけて形成された溝部３ｇにより、ろう付け工程時に接合面から伝熱管把持部３Ｘまたは円管把持部３Ｙにかけて、ろう材の流れをよりスムーズに誘導することができる。また、伝熱管２および円管４と管継手部材との接合に充分なろう材を供給することができる。そして、接合に必要となる以上のろう材を溝部３ｈに溜めることができるため、供給するろう材の量の制御が容易となる。

また、図１１に示すように、管継手３の外部と伝熱管把持部３Ｘまたは円管把持部３Ｙとを連通する溝部３ｉを形成してもよい。この場合、溝部３ｉは、毛細管現象によって、接合面の溶融フラックス、ろう材の流れを誘導し、伝熱管把持部３Ｘおよび円管把持部３Ｙに充分なろう材を供給しつつ、不要なフラックスおよびろう材を外部に排出することもできる。

また、溝部３ｇ、３ｈ，３ｉの断面形状、位置、または数は任意であるため、管継手３の形成に用いられるろう材量を制御することができ、結果的に管継手３の耐圧性能を向上させることができる。

また、伝熱管把持部３Ｘまたは円管把持部３Ｙのみに溝部３ｇを形成してもよい。この場合、溶融フラックス及びろう材の流動性を向上させるとともに、溝部３ｇがろうだまりとして機能する。そのため、伝熱管把持部３Ｘまたは円管把持部３Ｙと管継手部材との接合に必要なろう材量を、溝部３ｇの大きさ、位置、形状などにより調整することができ、結果的に管継手３の耐圧性能を向上させることができる。

なお、第１管継手部材３ａと第２管継手部材３ｂとの少なくとも一方は、溝部３ｇと溝部３ｈと溝部３ｉの全てを備えてもよいし、いずれか２つ或いは１つでもよい。溝部３ｇと溝部３ｈと溝部３ｉの数は、それぞれ任意である。溝部３ｇと溝部３ｈは第１の溝部の例である。溝部３ｉは第２の溝部の例でもある。

上記実施の形態においては、熱交換器の断面扁平形状の伝熱管２と円管４またはＵベンド管５とを接続するための管継手３を例にこの開示を説明した。この開示はこれに限定されない。例えば、径の異なる円管と円管、扁平管と扁平管を接続する場合のように、任意の第１の管と第２の管をろう付けで接続する場合に広く適用可能である。

なお、本開示は、その開示の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせ、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

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、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、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。すなわち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、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５月２８日に出願された、日本国特許出願特願２０１９－９９１０５号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１９－９９１０５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。

１ フィン、８ フィン、２ 伝熱管、３ 管継手、３ａ 第１管継手部材、３ｂ 第２管継手部材、３Ｘ 伝熱管把持部、３Ｙ 円管把持部、３Ｚ 閉塞防止部、３ｃ、３ｃａ、３ｃｂ 溝部、３ｄ 溝部、３ｅ 溝部、３ｆ 溝部、３ｇ 溝部、３ｈ 溝部、３ｉ 溝部、４ 円管、５ Ｕベンド管、６ 冷媒、７ 嵌合部、１００ 熱交換器。

Claims (15)

1. 冷媒の流路が形成された第１の管と、
   冷媒の流路が形成され、前記第１の管と断面形状の異なる第２の管と、
   前記第１の管が挿入された第１の差込み口と前記第２の管が挿入された第２の差込み口とを備え、前記第１の管の流路と前記第２の管の流路とを接続する管継手と、
   を備え、
   前記管継手は、第１管継手部材と第２管継手部材とが、それらの接合面が接合材により接合されて形成されており、
   前記第１管継手部材と前記第２管継手部材とは、それぞれ、組み合わされて前記第１の差込み口を形成する第１の窪み部と前記第２の差込み口を形成し、前記第１の窪み部と異なる形状を有する第２の窪み部を有し、
   前記第１管継手部材と前記第２管継手部材との少なくとも一方は、前記接合面に第１の溝部を有し、
   前記第１の溝部は、前記第１の管が延びる方向に平行な方向であって前記第１の窪み部にそって延伸する第１の部分と、前記第２の管が延びる方向に平行な方向であって前記第２の窪み部にそって延伸する第２の部分と、前記第１の部分が延伸する方向に交わる方向に延伸し、前記第１の部分と前記第２の部分とを接続する第３の部分と、を有する、
   熱交換器。
2. 前記第１管継手部材と前記第２管継手部材とは、それぞれ、前記第１の窪み部と前記第２の窪み部との間に、前記第１の窪み部および前記第２の窪み部に繋がり、且つ、前記第１の窪み部と前記第２の窪み部より大きいサイズに形成された第３の窪み部を備え、
   前記第１の管の端部と前記第２の管の端部は、前記管継手の内面から離間して配置されている、
   請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第１管継手部材と前記第２管継手部材との少なくとも一方は、前記接合面に、前記第３の窪み部に沿って延伸する前記第１の溝部と前記管継手の外部とを連通する第２の溝部を備える、
   請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記第１管継手部材と前記第２管継手部材との少なくとも一方は、前記接合面に、前記第３の窪み部に沿って延伸する前記第１の溝部と前記第３の窪み部とを連通する第３の溝部を備える、
   請求項２または３に記載の熱交換器。
5. 前記第１の溝部は、前記第１の窪み部と前記第３の窪み部と前記第２の窪み部に沿って延伸して配置されている、
   請求項２から４の何れか１項に記載の熱交換器。
6. 前記第１の溝部は、前記第１の窪み部、前記第２の窪み部、前記第３の窪み部および前記管継手の外部のいずれとも連通せず、閉空間を構成している、
   請求項２から４の何れか１項に記載の熱交換器。
7. 前記第１の溝部は、前記第３の窪み部と前記管継手の外部とに開口し、両者の間を連通している、
   請求項２から４の何れか１項に記載の熱交換器。
8. 前記第１の溝部は、前記第１の窪み部又は第２の窪み部と前記管継手の接合面とを連通する溝部を含む、
   請求項１から７の何れか１項に記載の熱交換器。
9. 前記連通する溝部は、前記管継手の接合面と外部とに連通する溝部を含む、
   請求項８に記載の熱交換器。
10. 前記第１の溝部は、前記第１又は第２の窪み部内に形成された溝部を含む、
    請求項１から９の何れか１項に記載の熱交換器。
11. 前記第１の溝部は、毛細管現象により、溶融状態の接合材を誘導する、
    請求項１から１０の何れか１項に記載の熱交換器。
12. 第１の管が挿入される第１の差込み口と第２の管が挿入される第２の差込み口とを備える管継手であって、
    第１管継手部材と第２管継手部材とが接合材により接合されて形成され、
    前記第１管継手部材と前記第２管継手部材とは、それぞれ、接合面で互いに接合され前記第１の差込み口と前記第２の差込み口を形成する第１の窪み部と前記第１の窪み部と異なる形状を有する第２の窪み部を有し、
    前記第１管継手部材と前記第２管継手部材との少なくとも一方は、前記接合面と第１の窪み部と第２の窪み部の少なくとも１つに溝部が形成され、
    前記溝部は、前記第１の管が延びる方向に平行な方向であって前記第１の窪み部にそって延伸する第１の部分と、前記第２の管が延びる方向に平行な方向であって前記第２の窪み部にそって延伸する第２の部分と、前記第１の部分が延伸する方向に交わる方向に延伸し、前記第１の部分と前記第２の部分とを接続する第３の部分と、を有する、
    管継手。
13. 組み合わされて第１の差込み口と第２の差込み口を形成する第１の窪み部と前記第１の窪み部と異なる形状を有する第２の窪み部と溝部とを有する第１の継手部材と第２の継手部材を用意し、
    前記第１の継手部材と前記第２の継手部材の接合面を対向させると共に前記第１の差込み口に第１の管の端部を位置させ、前記第２の差込み口に前記第１の管と断面形状の異なる第２の管の端部を位置させ、
    接合材を加熱して溶融し、前記第１の継手部材と前記第２の継手部材の接合面と、前記継手の前記第１の差込み口と前記第１の管と、前記第２の差込み口と前記第２の管と、の間に、前記溶融した接合材を流入させると共に、毛細管現象により、前記溶融した接合材を前記溝部に誘導させ、又は収容させ、
    前記溶融した接合材を冷却することにより、前記第１の継手部材と前記第２の継手部材とを接合して継手部材を形成し、前記継手部材の前記第１の差込み口に前記第１の管の端部を接合し、前記継手部材の前記第２の差込み口に前記第２の管の端部を接合し、
    前記溝部は、前記第１管継手部材と前記第２管継手部材との少なくとも一方の前記接合面に形成され、前記第１の管が延びる方向に平行な方向であって前記第１の窪み部にそって延伸する第１の部分と、前記第２の管が延びる方向に平行な方向であって前記第２の窪み部にそって延伸する第２の部分と、前記第１の部分が延伸する方向に交わる方向に延伸し、前記第１の部分と前記第２の部分とを接続する第３の部分と、を有する、
    管の接続方法。
14. 前記溶融した接合材を前記誘導させる工程は、前記溝部を介して前記溶融した接合材の一部を外部に排出する工程を含む、
    請求項１３に記載の管の接続方法。
15. 前記第１の継手部材と前記第２の継手部材は、組み合わされて前記第１の差込み口と前記第２の差込み口を形成する前記第１の窪み部と前記第２の窪み部と、前記第１の窪み部と前記第２の窪み部に連通する第３の窪み部とを備え、
    前記第１の管の端部の端と前記第２の管の端部の端とは、前記第３の窪み部が形成する空間に、周囲の内壁と非接触の状態で配置され、
    前記溶融した接合材を前記誘導させる工程は、前記第３の窪み部に誘導させた接合材を前記溝部に誘導する工程を含む、
    請求項１３または１４に記載の管の接続方法。

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